Herencia, Composición, y Agregación

Concepto	Definición
Herencia	Mecanismo donde una clase hereda atributos y métodos de otra (relación “es un”). Ej: Teacher extends Person.
Composición	Relación donde una clase contiene a otra como parte integral (relación “tiene un” con dependencia fuerte). Ej: Course tiene un Teacher.
Agregación	Relación débil donde un objeto contiene otros, pero no depende de ellos para existir. Ej: Course agrega Student.
ArrayList	Lista dinámica ordenada que permite elementos repetidos. Ideal para almacenar colecciones de objetos.
Map	Estructura que guarda pares clave-valor. Ideal para búsquedas rápidas.

¿Qué es la Herencia?

La herencia es un principio fundamental de la Programación Orientada a Objetos que permite a una clase reutilizar atributos y métodos de otra clase.

Definición técnica: Es el mecanismo mediante el cual una clase hija (subclase) extiende a una clase padre (superclase), heredando su comportamiento y permitiendo modificarlo o ampliarlo.

¿Cuándo usar herencia?

• Cuando existe una relación natural “es un” entre clases.
• Cuando quieres reutilizar código común entre varias clases.
• Cuando deseas crear jerarquías lógicas de tipos.

Representación en un diagrama de clases

Sintaxis básica en Java

public class Person {
    protected String name;
    protected String id;
}

public class Student extends Person {
    private String program;

    public Student(String name, String id, String program) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.program = program;
    }
}

nota

En Java, la palabra clave protected es un modificador de acceso que restringe la visibilidad de campos, métodos y constructores. Un miembro protegido es accesible dentro de la misma clase, las subclases de esa clase (incluso si están en diferentes paquetes) y cualquier otra clase dentro del mismo paquete. Esto significa que protected ofrece un nivel de acceso más amplio que el modificador de acceso por defecto (private), pero más restringido que public. En los diagramas de clases se identifica con el símbolo #.

• extends indica que Student hereda de Person.
• La subclase accede a los atributos protected de la superclase.
• También puede sobrescribir (override) métodos.

Herencia simple vs. múltiple

• Java solo permite herencia simple de clases (una sola superclase).
• Se puede simular herencia múltiple a través de interfaces.

Sobrescritura de métodos

public class Person {
    public String getGreeting() {
        return "Hello!";
    }
}

public class Teacher extends Person {
    @Override
    public String getGreeting() {
        return "Good morning, class!";
    }
}

Esto nos permite personalizar comportamientos sin duplicar código.

Piensa en una clase Vehicle con métodos como start(). Luego tienes subclases Car, Motorcycle, Truck. Todos comparten características comunes, pero cada uno puede tener su propia versión de start().

Ejemplo de herencia simple

Diagrama de clases

Código

Person.java

public class Person {
    protected String id
    protected String name

    public String getGreeting() {
        return "Hello!";
    }
}

Student.java

public class Student extends Person {
    private String program;

    public Student(String id, String name, String program) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.program = program;
    }
    
    @Override
    public String getGreeting() {
        return "Good morning, Teacher!";
    }
}

Teacher.java

public class Teacher extends Person {
    private String department;

    public Teacher(String id, String name, String department) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.department = department;
    }
    
    @Override
    public String getGreeting() {
        return "Good morning, class!";
    }
}

Test Unitario

InheritanceTest.java

import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

public class InheritanceTest {
    @Test
    void testInheritanceGreeting() {
        Person student = new Student("Ana", "S001", "Software Engineering");
        assertTrue(student.getGreeting().contains("Hello")); // hereda de Person
    
        Teacher t = new Teacher("Carlos", "T001", "Mathematics");
        assertEquals("Good morning, class!", t.getGreeting());
    }
}

Ventajas de la herencia

Ventaja	Ejemplo
Reutilización de código	No necesitas reescribir atributos comunes como name, id.
Organización jerárquica	Las clases se agrupan en estructuras lógicas.
Flexibilidad con polimorfismo	Puedes tratar diferentes objetos de la misma forma.

Mal uso común de la herencia

• Crear herencias sin relación conceptual clara.
• Usar herencia en lugar de composición.
• Tener jerarquías muy profundas o acopladas.

tip

Si no puedes decir “X es un Y”, probablemente no sea herencia.

¿Qué es la Composición?

Composición es una relación entre clases donde una clase contiene a otra como parte de su estructura interna. Se dice que hay una relación “tiene un” o “está compuesto por”. Por ejemplo:

• Un Course tiene un Teacher.
• Un Car tiene un Engine.

Esto indica que un objeto usa otro objeto como parte esencial de su funcionamiento.

Representación en UML

El rombo negro (*--) indica una relación de composición.

Representación en java de composición

Se declara como un atributo dentro de la clase, y se inicializa desde el constructor o por setters.

public class Teacher {
    private String name;
    private String department;
}

public class Course {
    private String title;
    private Teacher teacher; // composición
}

Características de la composición

Característica	Explicación
Relación “tiene un” (has-a)	La clase compuesta incluye otra clase
Asociación fuerte	Si el objeto externo se destruye, la composición también
Promueve encapsulamiento	El objeto contenido es interno y controlado
Reemplazo de herencia (en muchos casos)	Permite construir clases complejas sin heredar

Diferencia con herencia

Herencia	Composición
Relación “es un”	Relación “tiene un”
Usa extends	Usa atributos de tipo clase
Fuerte acoplamiento	Bajo acoplamiento, más flexible
Menos reutilizable	Más flexible y reutilizable

tip

Prefiere composición sobre herencia cuando sea posible. (Principio de diseño: Favor composition over inheritance – GoF)

Imagina un Computador. No es un “tipo especial de teclado” (herencia), sino que tiene un teclado, monitor y CPU (composición).

Ejemplo de composición simple

Diagrama de clases

El rombo sólido indica composición fuerte: El Teacher es parte integral del Course, y se puede leer como "Cada curso tiene un docente"

Código

Teacher.java

public class Teacher{
    private String name;
    private String department;

    public Teacher(String name, String department) {
        this.name = name;
        this.department = department;
    }
}

Course.java

public class Course {
    private String title;
    private Teacher teacher; // Composition
}

Test Unitario

CompositionTest.java

import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

public class CompositionTest {
    @Test
    void testCourseHasTeacher() {
        Teacher t = new Teacher("Laura", "Mathematics");
        Course c = new Course("Algebra", t);
    
        assertEquals("Laura", c.getTeacher().getName());
    }
}

Ventajas de la composición

• Más flexible que la herencia
• Se puede combinar múltiples clases sin jerarquías rígidas
• Facilita cambios y mantenimiento
• Favorece el principio SRP (una clase hace una cosa)

¿Qué es la Agregación?

La agregación es una relación débil entre clases donde una clase contiene o asocia a otras, pero no es responsable de su ciclo de vida. Se conoce como una relación “tiene una lista de” o “está relacionada con”, pero los objetos asociados pueden existir independientemente.

Diferencias claves entre Composición y Agregación

Relación	Vida compartida	Ejemplo
Composición	Sí	Car tiene un Engine
Agregación	No	Course agrega Students

Representación en UML de agregación

El rombo blanco (o--) indica una relación de agregación.

¿Qué define a la agregación?

• El objeto contiene otros, pero no los crea ni destruye obligatoriamente.
• Los objetos agregados pueden ser compartidos por varias clases.
• Usa típicamente colecciones como List, Set, Map.

Un Teacher puede dictar varios Courses. Y un Student puede estar inscrito en varios cursos. Si un curso termina, el estudiante sigue existiendo. Esa es una agregación.

Ejemplo de agregación simple

Diagrama de Clases

Código en Java

Student.java

public class Student {
    private String id;
    private String name;

    public Student(String id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
}

Course.java

public class Course {
    private String title;
    private List<Student> enrolledStudents = new ArrayList<>(); // Aggregation

    public Course(String title) {
        this.title = title;
    }

    public void addStudent(Student s) {
        enrolledStudents.add(s);
    }
}

Test Unitario

import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

public class AggregationTest {
    @Test
    void testCourseAggregation() {
        Student s1 = new Student("S01", "Ana");
        Course c = new Course("POO");
    
        c.addStudent(s1);
    
        assertEquals(1, c.getStudents().size());
        assertEquals("Ana", c.getStudents().get(0).getName());
    }
}

¿Por qué es importante aprender agregación?

• Refuerza la abstracción de relaciones reales en sistemas.
• Es común al trabajar con estructuras de datos (ArrayList, Map).
• Mejora la comprensión de modelado de objetos, especialmente para:
  • Inventarios (Warehouse agrega Products)
  • Catálogos (Library agrega Books)
  • Grupos (Team agrega Players)

Diferencias entre herencia, composición y agregación

Aspecto	Herencia	Composición	Agregación
Relación	“es un”	“tiene un (parte de)”	“tiene (independiente)”
Acoplamiento	Alto	Fuerte	Débil
Ciclo de vida	Compartido	Compartido	Independiente
Reutilización	Baja	Alta	Alta
Ejemplo	Student extends Person	Car has Engine	Course has Students

Referencias

• Oracle Docs: Java Inheritance
• Oracle Docs: Object Composition
• Oracle Java Tutorials: Object Relationships
• Baeldung: Guide to Inheritance in Java
• Baeldung: Composition, Aggregation, and Association in Java
• PlantUML: Aggregation vs Composition