Programação Orientada a Objectos (OOP) - Parte 1: Java

Jorge C. S. Cardoso, Luís Gustavo Martinsjorgecardoso@ieee.org, lmartins@porto.ucp.pt

Cursos de Verão na Católica 2011

Conteúdo

● Objectos● Classes● Construtores● Destrutores● Encapsulamento● Herança● Method overriding● Strings

Objectos no mundo realObjectos no mundo real podem ser descritos através de duas características essenciais: atributos (estado) e comportamento. Por exemplo, o cão do João tem:

● atributos:○ Cor: castanho○ Tamanho pêlo: curto○ Raça: Rafeiro○ Idade: 3 anos○ Nome: Bobi

● comportamento○ corre○ ladra○ senta-se○ come○ dorme

Objectos no mundo realOutro exemplo: o automóvel do Jorge

● Atributos:○ Cor: azul escuro○ Marca: Opel○ Modelo: Corsa○ Velocidade: parado○ Combustível: 30%

● Comportamento:○ arrancar○ acelerar○ travar

(O comportamento não se refere necessariamente a comportamento autónomo, mas simplesmente a acções que o objecto pode realizar.)

Classes no mundo realO exemplo anterior, automóvel, referia-se a um objecto concreto (o automóvel do Jorge).

No entanto, existem milhares de automóveis diferentes, com o mesmo comportamento e com os mesmos atributos (cor, marca, modelo, etc - embora não com os mesmos valores)

A este conjunto genérico de comportamentos e atributos dá-se o nome de classe.

Classes em OOP

● Uma classe é, basicamente, um molde para a criação de objectos.

● Em OOP, ao processo de criar um objecto a partir de uma classe dá-se o nome de instanciação.

○ Usando o exemplo anterior, o objecto "Automóvel do Jorge" seria uma instância da classe "Automóvel".

● Os atributos são representados através de variáveis e o comportamento através de métodos.

http://www.stanford.edu/class/cs193p/cgi-bin/drupal/downloads-2010-winter

Um exemplo concreto: Classe Veículo

Atributos:- Cor- Marca- Modelo- Peso- Vel. Máx.- Vel. Actual- Num. Rodas- Num. lugares- Kilómetros- Litros de Combustvel

Comportamento:- Arrancar- Travar- Acelerar- Buzinar- Encher Depósito- *Parado?- *Mostrar Estado

* Em OOP não temos de nos cingir à realidade :)

Um exemplo concreto: Classe VeículoAtributos:- Cor- Marca- Modelo- Peso- Vel. Máx.- Vel. Actual- Num. Rodas- Num. lugares- Kilómetros- Litros de Combustível

Comportamento:- Arrancar- Travar- Acelerar- Buzinar- Encher Depósito- *Parado?- *Mostrar Estado

Design Phase

● Criar uma classe○ Veículo

● Determinar a "superclass" (classe pai)○ ObjC => NSObject○ Java => Object (implicitamente)

● Que propriedades deve ter a classe?

● Que acções deve ela implementar?

Classe Veículo em Java

public class Veiculo { // ficheiro Veiculo.java

int velMax = 120; // em Km/hint velActual = 0;int numRodas = 4;int numLugares = 5;public void arrancar() { // implementação do método arrancar}

public void travar() {//... }public void acelerar() {//... }public void buzinar() {//... }public boolean estaParado() {//... }public void mostrarEstado() {//... }}

Encapsulamento● Uma das vantagens da programação orientada a objectos é a de

permitir o encapsulamento dos dados/comportamento:

○ Por um lado, permite agrupar numa unidade lógica dados associados a um determinado conceito e operações sobre esses dados.

○ Por outro lado, permite "esconder" informação do exterior, prevenindo erros e estados inconsistentes.

■ (Dentro do possível as classes devem ser implementadas de forma a não ser possível que código externo à classe altere dados, colocando o objecto num estado de erro)

Encapsulamento● Estas duas propriedades facilitam o trabalho do

programador que utiliza os objectos: tal como no caso das funções, não é necessário compreender o funcionamento interno do objecto para tirar partido dele.

● A estruturação de um programa em classes/objectos permite também ao programador definir e restringir as interdependências entre código, tornando-o mais robusto e compreensível.

● (Sem objectos teríamos programas em que o estado e comportamento de diferentes componentes estariam todos misturados).

Encapsulamento em Java ● A linguagem Java não força o encapsulamento na

perspectiva do "esconder" a informação do exterior● O programador escolhe:

○ Os atributos podem ser declarados como vísiveis do exterior (access modifier)

■ keyword public ○ Ou podem ser declarados como visíveis apenas pela

classe■ keyword private

Java: Variáveis e Métodos de Classe e de Instância

● Apesar de isto não acontecer com objectos no mundo real, em OOP é possível modelar atributos (variáveis) e comportamento (métodos) como pertencentes à classe ou à instância da classe (objecto)

○ Variáveis e métodos de classe: podem ser usados mesmo sem criarmos um objectos dessa classe

○ Variáveis e métodos de instância: apenas podemos usá-los depois de instanciarmos o objecto (caso mais comum)

● Por omissão as variáveis e métodos são de instância, para os tornarmos de classe usamos o "access modifier"

○ static

Java: Variáveis e Métodos de Classe e de Instância

public classe XPTO { public int var1 = 1; public static int var2 = 2;

public void metodo1() { System.out.println("Instancia"); } public static void metodo2() { System.out.println("Static"); }}

Java: Variáveis e Métodos de Classe e de Instância

● Para usarmos variáveis/métodos de classe usamos a notação "." directamente no nome da classe

XPTO.var2 = 3; XPTO.metodo2(); //XPTO.metodo1(); // Erro!

Construtores

● Para instanciar um objecto é necessário inicializar os seus atributos (variáveis) e, possivelmente, iniciar outras acções como estabelecer comunicações de rede, inicializar sensores, etc. Este tipo de inicialização só pode ser feita pelo próprio objecto que está a ser instanciado - encapsulamento.

● Por isso, quando um objecto é criado, é invocado um método especial chamado construtor.

Construtores em Java

● Em Java, o construtor é um método com o mesmo nome da classe, mas sem tipo de retorno.

● Uma classe pode definir vários construtores com parâmetros diferentes (número e/ou tipo).

○ Chamado constructor overloading

● É o nome do construtor (e parâmetros) que colocamos a seguir à keyword 'new' quando criamos um objecto.

Construtores em Java

public class Veiculo {// Atributos aqui public Veiculo() { velMax = 120; velActual = 0; numRodas = 4; numLugares = 5; } public Veiculo(int velMax, int velActual, int numRodas, int numLugares) {

this.velMax = velMax; this.velActual = velActual;this.numRodas = numRodas;this.numLugares = numLugares; } }

public static void main(String args[]) { Veiculo v = new Veiculo(); Veiculo v1 = new Veiculo(130, 0, 3, 2); v.mostrarEstado(); v1.mostrarEstado();}

Projecto Java-Construtor

Destrutores

● Um destrutor é o oposto de um construtor: é um método especial invocado quando o objecto é destruído.

● O destrutor é usado para dar oportunidade ao objecto de libertar recursos (por exemplo memória).

● Em Java não existem destrutores porque a gestão de memória é feita automaticamente pelo garbage collector.

○ Em Obj-C existem destrutores

Herança● Em muitos casos existe uma relação entre

classes diferentes num programa. ● Voltando aos veículos, o nosso programa

poderia necessitar de trabalhar com bicicletas e automóveis.

● Apesar de ambos serem veículos, uma parte do estado e alguns comportamentos são completamente diferentes.

Herança● Nestes casos, faz mais sentido

modelar três classes: Automóvel e Bicicleta como classes derivadas da classe Veículo.

● Desta forma, evita-se repetir o estado e comportamento partilhados.

● Nesta situação, as classes Automóvel e Bicicleta, herdam o estado e comportamento de Veículo, podendo estendê-los.

● A classe Veículo é a superclasse e as classes Automóvel e Bicicleta as subclasses.

Herança● As subclasses herdam todos os atributos e métodos da

superclasse, excepto os construtores.

● O construtor da subclasse deve invocar o construtor da superclasse

● (se a superclasse tiver um construtor vazio - sem parâmetros, este é invocado automaticamente).

● Para invocarmos o construtor da classe mãe usa-se a instrução

○ super()○ super(param1, param2, etc);

Herança em JavaProjecto Java-Herancapublic class Automovel extends Veiculo {int numPortas;public Automovel() {// Não é necessário, o construtor vazio é invocado automaticamente, se não // o invocarmos nós //super();System.out.println("Automovel()");}public Automovel(int velMax, int velActual, int numRodas, int numLugares) {super(velMax, velActual, numRodas, numLugares);numPortas = 4;

System.out.println("Automovel(velMax, velActual, numRodas, numLugares)");}public void abrirPorta() { }public void ligarMotor() { }public void trocarOleo() { }}

Method Overriding● Method overriding ("sobreposição de método") é uma

funcionalidade das linguagens OOP que permite a uma subclasse definir uma implementação mais específica de um método da superclasse.

○ Por exemplo, a classe Veículo define um método buzinar() com uma implementação genérica para todos os tipos de veículo ("horn"). No entanto, faz mais sentido a uma Bicicleta proporcionar uma implementação mais específica deste método ("ring ring").

Method overridingMethod overriding permite à classe Bicicleta re-implementar um método da classe Veículo.

A classe Automóvel, como não re-implementa o método buzinar(), usa a implementação de Veículo ("horn").

Method overriding em JavaProjecto Java-Overriding

public class Veiculo { // Atributos aqui

// Construtores

// outros métodos

public void buzinar() {System.out.println("Buzinar veículo: horn!"); }

}

public class Bicicleta extends Veiculo{ // Construtores // Outros métodos

@Override public void buzinar() { System.out.println("Buzinar bicicleta: ring ring!"); }}

Automovel a = new Automovel(130, 20, 4, 4);a.buzinar();Bicicleta b = new Bicicleta();b.buzinar();

Exercício● Reimplementar o problema das operações sobre fracções com

objectos● Classe Fraction

○ Atributos: ?○ Construtores: ?○ Métodos: 4 métodos para efectuar as 4 operações aritméticas

■ Parametro: outra Fraction■ Retorno: uma Fraction que resulta da operação da própria

com o parâmetro● Classe Calculator

○ Atributos: duas Fraction, um operador (char)○ Construtores: ?○ Métodos: 1 método para efectuar a operação correspondente

sobre as duas Fraction

Exercíciopublic class Fraction {

int numerator;int denominator;public void setTo(int n, int d) {this.numerator = n;this.denominator = d;}public Fraction add(Fraction f) {Fraction result = new Fraction();int resultNum, resultDenom;

resultNum = this.numerator*f.denominator + this.denominator*f.numerator;resultDenom = this.denominator * f.denominator;result.setTo(resultNum, resultDenom);result.reduce();return result; }

Exercíciopublic class Calculator {

Fraction operand1, operand2;public Calculator(Fraction frac1, Fraction frac2) {operand1 = frac1;operand2 = frac2;}public Fraction performOperation(char op) {Fraction result = new Fraction();switch(op) {case '+':result = operand1.add(operand2);break;case '-':result = operand1.subtract(operand2);break;case '*':result = operand1.multiply(operand2);break;case '/':result = operand1.divide(operand2);break;}return result;}}

Exercício Fraction f1 = new Fraction();Fraction f2 = new Fraction();Fraction result;f1.setTo(1, 4);f2.setTo(1, 4);Calculator calc = new Calculator(f1, f2);result = calc.performOperation('+');result.print();

Strings● strings (texto)● Para guardarmos texto num programa usamos o tipo

○ String

String nome = "Jorge";

System.out.println(nome);

// aplicado a Strings o operador + // significa concatenaçãonome = nome + " Cardoso";

System.out.println(nome);

Strings● As strings em Java são implementadas como objectos

String nome = "jorge";

● é o mesmo que char data[] = {'j', 'o', 'r', 'g', 'e'};String str = new String(data);

● Como as strings são tipos de dados muito comuns, para facilitar a sua utilização, apesar de internamente serem representadas como objectos, podemos nalguns aspectos usá-las como tipos primitivos.

Referências

http://download.oracle.com/javase/tutorial/java/concepts/

http://en.wikipedia.org/wiki/Object-oriented_programming

http://en.wikipedia.org/wiki/Inheritance_(object-oriented_programming)

http://en.wikipedia.org/wiki/Method_overriding

Fim

Cursos de Verão na Católica 2011http://porto.ucp.pt/cvc/

Jorge C. S. Cardoso, Luís Gustavo Martinsjorgecardoso@ieee.org, lmartins@porto.ucp.pt

http://slideshare.net/jorgecardoso (tag: cvc2011)