Orientação a Objetos - Bruno Toledo! Quem sou?

JAVA
Professor: Bruno Toledo
Aplicando Orientação a
Objetos com Java
Abstração em Programação
JAVA é Orientado a Objetos
 Até é possível usar Java sem OO, mas...
Perderá todas as vantagens que o paradigma
proporciona;
Dificilmente irá além de programas simples; ou terá
“monstros macarrônicos”;
Será difícil entender outros programas;
O código ficará difícil de ler, manutenir e reutilizar;
Estará perdendo tempo. Use outra linguagem.
Abstração em Programação
Por trás dos conceitos da orientação a
objetos, está a preocupação com:
Aproximação a situações do “mundo real”;
Reutilização de código;
Aplicação de uma mesma solução a diversas situações
diferentes.
 Logo, para fazer bom uso de Java é preciso conhecer
bem os conceitos da Orientação a Objetos.
Motivos que Influenciaram
 Avanços na tecnologia de arquiteturas de computadores,
suportando sofisticados ambientes de programação e
interfaces homem-máquina.
 Avanços na área de linguagens de programação como
modularização, ocultamento de informação, etc.
 Crise do Software: termo utilizado para descrever problemas
associados ao modo como o software é desenvolvido, como é
feita a manutenção e como acompanhar a demanda por mais
software (PRESSMAN, 1995).
Vantagens da Tecnologia de Objetos
 Facilita a reutilização de código;
 Os modelos refletem o mundo real de maneira mais
aproximada:
 Descrevem de maneira mais precisa os dados;
 A decomposição é baseada em um particionamento
natural; e
 Mais fáceis de entender e manter.
 Pequenas mudanças nos requisitos não implicam em
alterações massivas no sistema em desenvolvimento;
 Implementação de Tipos Abstratos de Dados.
O que é a Orientação a Objetos
 É um paradigma para o desenvolvimento de software que
baseia-se na utilização de componentes individuais (objetos)
que colaboram para construir sistemas mais complexos. A
colaboração entre os objetos é feita através do envio de
mensagens.
 Um paradigma é um conjunto de regras que estabelecem
fronteiras e descrevem como resolver problemas dentro desta
fronteira. Um paradigma ajuda-nos a organizar a e coordenar
a maneira como olhamos o mundo.
“Preconceitos” sobre Orientação a Objetos
 A orientação a objetos não é uma metodologia para o
desenvolvimento de interfaces gráficas amigáveis, ou seja, o
paradigma de objetos não está necessariamente relacionada
a programação visual;
 A orientação a objetos não elimina a necessidade de
implementar os sistemas, e nem está relacionadas apenas a
fase de implementação;
 A orientação a objetos não garante a reutilização, ela oferece
mecanismos para que isso ocorra, mas sempre será função
do desenvolvedor garantir isso.
Desenvolvimento Orientado a Objetos
 Análise Orientada a Objetos: É o processo de construção de
modelos do domínio do problema, identificando e
especificando um conjunto de objetos que interagem e
comportam-se conforme os requisitos estabelecidos para o
sistema.
 Projeto Orientado a Objetos: é o processo de geração de
uma especificação detalhada do software a ser desenvolvido,
de tal forma que esta especificação possa levar a direta
implementação no ambiente alvo.
Desenvolvimento Orientado a Objetos
 Programação Orientada a Objetos: é um modelo de
programação que baseia-se em conceitos como classes,
objetos, herança, etc. Seu objetivo é a resolução de
problemas baseada na identificação de objetos e o
processamento requerido por estes objetos, e então na
criação de simulações destes objetos.
 A programação é obtida através da definição de classes e
criação de hierarquias, nas quais propriedades comuns são
transmitidas das superclasses para as subclasses através do
mecanismo de herança. Objetos destas classes são
instanciados tal que a execução do programa é vista como um
conjunto de objetos relacionados que se comunicam enviando
mensagens uns para os outros.
Orientação a Objetos
 Objetivos:
Diminuir a distância entre o mundo real e o modelo
abstrato de solução. “O mundo é composto por
objetos”.
Trabalhar com noções intuitivas, retardando a
implementação.
 Um sistema construído usando um método Orientado a
Objetos é aquele cujos componentes são partes encapsuladas
de dados e funções, que podem herdar atributos e
comportamento de outros componentes da mesma natureza,
e cujos componentes comunicam-se entre si por meio de
mensagens (Yourdon, 1994).
Orientação a Objetos
Objetos


Objetos são instâncias das classes que os
definem.
Um objeto deve ser declarado e inicializado
antes de ser usado. Palavra chave new
Objetos
Declarando um objeto de uma classe em Java
Se lembrar bem, você já declarou objetos de classe
em nosso curso de Java.
Mais especificamente, declarou objetos da classe
Scanner, várias vezes.
Objetos
 Agora, vamos fazer o mesmo com nossa classe Aluno.
 Vamos criar um objeto, um aluno da classe “Aluno”.
Aluno joaozinho = new Aluno();
Aluno maria = new Aluno();
Aluno programador = new Aluno();
Pronto, criamos três objetos do tipo Aluno.
Poderíamos ter feito como dito nos slides anteriores:
Aluno joaozinho;
joaozinho = new Aluno();
Objetos
O new Aluno() é o que cria o objeto. E atribuímos
ele à variável joaozinho.
Essa variável, porém, não é um objeto. Ela contém
uma referência ao objeto. É como se ela apontasse,
como se tivesse o endereço da localização do
objeto. Então, sempre que mudamos essa variável,
estamos
mudando
diretamente
o
objeto.
Objetos
Porém, fica pouco usual dizer ‘declare uma
referência ao objeto Aluno’.
No dia-a-dia, simplesmente dizemos: criamos um
objeto do tipo Aluno.
Mas na verdade essas variáveis não são objetos, e
sim referências a objetos. O importante é saber disso.
Qualquer coisa, métodos ou dados que colocarmos
na classe "Aluno", fará parte dos objetos “joaozinho”,
“maria” e “programador”.
Objetos
Objetos
Objetos
Como descrever os objetos no mundo computacional?
Temos de mapear os objetos reais em objetos computacionais e
escrever programas que dão vida a estes objetos em um sistema
computacional.
Objetos (computacionais) são caracterizados por atributos e métodos:
• Atributos são as propriedades de um objeto;
• Métodos são as ações que um objeto pode realizar;
- a execução de um método muda os valores dos atributos do objeto
responsável pela execução;
- neste caso dizemos que o objeto mudou de estado;
• Objetos são modelados através de classes.
Classes

Classes definem os dados e as funções (métodos) que
estarão disponíveis para os objetos.
public class nomeClasse
{
// atributos e métodos...
}

Java: cada classe fica em um arquivo separado com o
mesmo nome da classe (nomeClasse.java)
Classes
Classes x Objetos
Classes x Objetos
O objeto “carro”
Classes x Objetos - Exemplos
Classes em Java
Exemplo: Classe Conta
Como descrever Objetos?
A descrição de objetos no mundo
computacional consiste em mapear os
objetos reais em objetos computacionais e
escrever programas que dão vida a estes
objetos em um sistema computacional.
Métodos e Mensagens
As alterações nas propriedades que definem o
estado de um objeto ocorrem ao se acionar um de
seus métodos.
Um método é a descrição de como um objeto
executa uma de suas operações.
Um método é acionado através do envio de uma
mensagem ao objeto.
A resposta a uma mensagem é o resultado da
execução do método correspondente.
Métodos


Conjunto de funções que representam as
ações disponíveis a um objeto.
Podem ser public, private ou protected
public void fazAlgo()
{
// processamento das informações aqui
}
Instâncias (exemplo em Java)
...
/* cria a instância F1 da classe funcionario */
funcionario F1 = new funcionario(“Joao”,
“R. das Flores 325”,
“M”, 1000);
/* cria a instancia F2 da classe funcionario */
funcionario F2 = new funcionario(“Jose”,
“R. Jasmim 333”,
“M”,1000);
...
F1.cadastra(); /* envia mensagem “cadastra” ao */
/* objeto F1
*/
F2.cadastra(); /* idem, p/ o objeto F2
*/
...
F2.altera(....);
...
Programação OO
Três pilares da POO
Encapsulamento
Herança
Polimorfismo
Encapsulamento
Encapsulamento
Encapsulamento
Encapsulamento
Encapsulamento
Encapsulamento
Encapsulamento em Java
Encapsulamento em Java
Encapsulamento em Java
 O Encapsulamento numa classe é feita pelo uso de palavras
reservadas que estão associadas aos atributos e métodos da
classe.
 Estes são designados por modificadores de visibilidade.
Encapsulamento em Java
 Acesso público - public (Qualquer objeto que interage com a
classe pode ter acesso aos elementos públicos desta).
 Acesso particular - private (Elementos privados serão acessados
apenas pela própria classe que os define).
 Acesso protegido - protected (Somente classes no mesmo pacote
podem acessar estes elementos).
 Acesso padrão - default ou package** (Somente a própria classe,
suas subclasses e as classes no mesmo pacote terão acesso a
estes elementos).
**Não há palavra chave, aplicado na ausência de um modificador.
Encapsulamento em Java
Método Construtor this
this é usado para fazer auto referência ao
próprio contexto em que se encontra.
Resumidamente, this sempre será a própria
classe ou o objeto já instanciado.
Esse conceito de auto referência é importante
para
que
possamos
criar
métodos
construtores sobrecarregados e métodos que
acessam mais facilmente.
Métodos Getters e Setters
Set
 Nomeamos um método acessor com set toda vez que
este método for modificar algum campo ou atributo de
uma classe, ou seja, se não criarmos um método
acessor set para algum atributo, isso quer dizer que
este atributo não deve ser modificado.
 Portanto, como o valor de um atributo da classe será
modificado, não é necessário que este método retorne
nenhum valor, por isso, os métodos setters são void.
Porém, obrigatoriamente, eles tem que receber um
argumento que será o novo valor do campo.
Métodos Getters e Setters
Get
 Nomeamos um método acessor com get toda vez que
este método for verificar algum campo ou atributo de
uma classe.
 Como este método irá verificar um valor, ele sempre
terá um retorno como String, int, float, etc. Mas não
terá nenhum argumento.
Exemplo 1
Exemplo 2
Retorna uma String
representando o objeto
Exemplo 2 - Continuação
Exemplo 2 - Continuação
@Override
Quando aplicamos a anotação @Override em
um método, estamos deixando explícito no
código fonte que esse método é uma reescrita.
Obviamente, essa anotação só pode ser
aplicada em métodos reescritos. Caso contrário
um erro de compilação é gerado.
Herança
Herança consiste a criação de uma nova
classe através da inclusão de novas
propriedades ou novos métodos, ou ainda,
da redefinição de métodos existentes.
Herança
O mecanismo de herança permite a criação de
uma nova classe através da:
inclusão de novas propriedades ou
inclusão de novos métodos ou
redefinição de métodos existentes
usar o código novamente (reusabilidade)
 A nova classe herda da classe original, as suas
propriedades e os métodos que não foram alterados.
Herança
Herança
Hierarquia de Classes
Classes podem ser organizadas em hierarquias
conforme a relação de herança .
Mecanismo de Herança

Entre uma classe e a sua superclasse, é estabelecida uma relação de especialização
que é automaticamente implementada através de um mecanismo de herança.

Este mecanismo automático de herança estabelece as seguintes propriedades entre
uma subclasse B e a sua superclasse A:
1.
B herda de A todas as variáveis e métodos de instância (os atributos da classe B,
declarados como private em A , só podem ter acesso pelos métodos public de
A, e não directamente)
2.
B pode definir novas variáveis e novos métodos próprios.
3.
B pode redefinir variáveis e métodos herdados.
Classe A
a herança não se aplica a variáveis e métodos de classe!
Classe B
Generalização / Especialização
Pessoa
2 atributos
2 operações
nome
endereço
comer
dormir
superclasse
(mais genérica)
Trabalhador
anoEscolar
matricular
estudar
categoria
função
trabalhar
picar cartão
subclasse
(mais específica)
3 atributos
4 operações
subclasse
(mais específica)
4 atributos
4 operações
especialização
generalização
Estudante
Generalização / Especialização
 Podemos dizer que generalização é o agrupamento
de objetos ou elementos com características comuns
em um modelo ou sistemas, é uma descrição mais
geral sobre o objeto referente.
 E a especialização é processo inverso, é a definição
das particularidades de cada objeto ou elemento, são
elementos mais consistentes que estendem o
elemento genérico.
Herança
 A palavra-chave extends (estende) faz com que uma
subclasse herde (receba) todos os campos e métodos
declarados na classe-pai (desde que ela não seja final),
incluindo todas as classes-pai da classe-pai.
 A classe-filha pode acessar todos os atributos e métodos
não privados. Ela não pode acessar (ao menos
diretamente) os métodos e atributos privados (declarados
com a palavra-chave private).
Herança
Quando estamos projetando as classes que farão parte de um sistema, é
aconselhável ter em mente um conceito muito importante da programação
orientada a objetos: a herança.
O que um aluno, um professor e um funcionário possuem em
comum?
Todos eles são pessoas e, portanto, compartilham alguns dados comuns.
Todos têm nome, idade, endereço, etc.
E, o que diferencia um aluno de uma outra pessoa qualquer?
• Um aluno possui uma matrícula;
• Um funcionário possui um código, data de admissão, salário, etc;
• Um professor possui um código de professor e informações
relacionadas à sua formação.
Herança
class Animal extends Object
{ int peso;
void mover()
{ /* movimentação do animal */ }
}
class Mamifero extends
{ void comer()
}
Animal
class Ave extends Animal
{ void mover() {…}
void voar() {…}
}
Sobreposição
de método!
Exemplo 1
Primeiro cria a classe Pessoa.java como descrito a seguir:
Exemplo 1 - Continuação
Logo criamos a classe Fornecedor.java como o código a seguir.
Pode-se observar que o método ImprimeNome está sendo sobrescrito
diferentemente da classe pai Pessoa.java. O conceito tem o nome de override.
Exemplo 1 - Continuação
A classe Cliente.java com o código a seguir, utilizando também o método
ImprimeNome().
Exemplo 1 - Continuação
E a classe Principal.java, que será a classe executora.
Note que a classe Principal.java faz a chamada dos métodos e possui o
método principal o main por isso estou nomeando a mesma como executora.
Exemplo 2
É aqui que a herança se torna uma ferramenta de grande utilidade.
Podemos criar uma classe Pessoa, que possui todos os atributos e
métodos comuns a todas as pessoas e herdar estes atributos e
métodos em classes mais específicas, ou seja, a herança parte do
geral para o mais específico.
Comece criando uma classe Pessoa (Pessoa.java) como
mostrado no código a seguir:
Exemplo 2 - Continuação
Esta classe possui os atributos nome e idade. Estes atributos são
comuns a todas as pessoas. Veja agora como podemos criar uma
classe Aluno que herda estes atributos da classe Pessoa e inclui
seu próprio atributo, a saber, seu número de matrícula. Eis o código:
Exemplo 2 - Continuação
Observe que, em Java, a palavra-chave usada para indicar herança é
extends. A classe Aluno agora possui três atributos: nome, idade e matricula.
Veja um aplicativo demonstrando este relacionamento:
Exemplo 2 - Continuação
É criada a classe IMOVEL, que possuirá um endereço e um preço.
Em seguida criada uma classe chamada NOVO, que herda IMOVEL
e terá um atributo chamado cor e já instanciado com a cor Verde.
Por fim, criada a classe chamada IMOBILIARIA para testar o código.
O usuário deverá digitar nesta classe as informações de endereço e
preço e mostrar na tela as informações dos três atributos na mesma
linha.
Exemplo 3
Exemplo 3 - Continuação
Exemplo 3 - Continuação
Polimorfismo
Polimorfismo, que vem do grego "muitas formas". É o termo
definido em linguagens orientadas a objeto - como o Java - para a
possibilidade de se usar o mesmo elemento de forma diferente.
Especificamente em Java, polimorfismo se encontra no fato de
podemos modificar totalmente o código de um método herdado de
uma classe diferente, ou seja, sobrescrevemos o método da classe
mãe.
Portanto, polimorfismo está intimamente ligado a HERANÇA DE
CLASSES.
Polimorfismo
 O polimorfismo permite o uso de um objeto de uma
classe derivada (classe “filha”) nas mesmas situações
onde é possível o uso de um objeto da classe original
(classe “mãe”).
 Ele tem a função de complementar a herança que
permite enviar a mesma mensagem a objetos distintos,
onde cada objeto responde da maneira mais apropriada
para a sua classe.
Polimorfismo
 Por exemplo, se você tem uma class Animal sabe que todo animal come,
sendo que Cães por exemplo comem ração e Tigres carne. Então chama
o método comer nessas 2 classes, mesmo sabendo que elas se
comportam diferentemente.
Polimorfismo
 No caso a sua chamada de método polimórfico ficaria assim:
Polimorfismo
Um pequeno exemplo para simplificar essa característica segue
abaixo:
Classe 1 possui 2 métodos: métodoA() e métodoB().
Classe 2 herda a classe 1.
Classe 2 reescreve todo o métodoA() que pertence a classe
1.
Levando isso a um patamar mais prático.
Polimorfismo
Exemplo:
Sabemos que toda classe em Java herda implicitamente a classe Object. A
classe Object possui alguns métodos, dentre eles o método toString().
O método toString() original, descreve qual instância de objeto está sendo
utilizada. Resumidamente, ele cria um texto com o nome da classe mais um
código hexadecimal que cada instância possui diferente de outra, chamado
hash code (é como um RG daquela instância).
Então, se tivéssemos uma classe, dentro do pacote do programa feito e
usássemos o comando: System.out.println (nomeclasse.toString()). O que
apareceria no console seria algo como:
nomeclasse@codigohexadecimal.
Então o que faremos para melhorar será usar o polimorfismo para sobrescrever
o método toString(), colocando o texto da forma que desejarmos.
Polimorfismo
Polimorfismo
Polimorfismo
Sobrecarga x Sobreposição
Sobreposição de Variáveis
Generalização
Classes Abstratas
Classes abstratas (abstract classes) não
diferem muito das classes que normalmente
criamos, ou seja, elas também podem possuir
propriedades e métodos. Porém, não é possível
criar instâncias de uma classe abstrata usando o
operador new.
Classes Abstratas
Uma classe abstrata é quase uma interface,
com a exceção que ela pode conter
implementações.
Uma classe abstrata é usada para manter alguma
programação nas classes Pai, porém não pode
ser instanciada. Para ser utilizada como instância,
uma classe abstrata deve ser estendida por uma
classe não abstrata.
Classes Abstratas
Possibilita herança de código
comportamento (semântica)
Métodos abstratos:
preservando
 Geralmente existe pelo menos um;
 São implementados nas subclasses.
Não cria-se objetos:
Mas podem (devem) ter construtores, para reuso.
Métodos qualificados como protected para serem
acessados nas subclasses.
Utilização das Classes Abstratas
Herdar código sem quebrar noção de subtipos,
preservando o comportamento do supertipo;
Generalizar código, através da abstração de
detalhes não relevantes;
Projetar sistemas, definindo as suas arquiteturas e
servindo de base para a implementação
progressiva dos mesmos.
Utilização das Classes Abstratas
Utilização das Classes Abstratas
Exemplo 1
Exemplo 2
Exemplo 3
Utilização das Classes Abstratas
 Ao herdarmos nas classes Lobo e Peixe as
características
da
classe
Animal,
estamos
automaticamente obrigando-as a implementar o
método abstrato comer(), específico para cada uma
das subclasses. Em Java, é necessário adicionar a
anotação @Override.
 Apesar de não podermos instanciar a classe abstrata,
podemos declará-la como um tipo, que aceitará
qualquer uma de suas implementações (como ocorre
nos exemplos). Porém, nesse caso, se as subclasses
tiverem métodos específicos que não pertencem ao
escopo da superclasse, eles não serão reconhecidos.
A Especificação super
 A palavra super provê acesso a partes de uma
superclasse a partir de uma subclasse. Isto é muito útil
quando
estamos
sobrepondo
um
método.
Poderíamos reescrever o método Desligar da
classe ComputadorSeguro do seguinte modo:
A Especificação super
class ComputadorSeguro extends Computador {
private boolean executando = true;
public void Desligar()
{
if (executando)
System.out.println("Há programas rodando. Não desligue!");
else
super.Desligar();
}
}
A Especificação super
Note a chamada super.Desligar(). Esta corresponde a
chamada do método Desligar declarado na superclasse
Computador, o qual vai efetivamente ajustar o campo ligado
para o valor false.
Imaginando que o método Desligar fosse muito mais
complicado, não precisaríamos recodificá-lo completamente
na subclasse para acrescentar a funcionalidade que permite
o desligamento apenas quando o computador estiver
desocupado.
Interfaces
 Interfaces foram concebidas para criar um modelo de
implementação aumentando o baixo acoplamento entre
determinadas partes de um software.
 Uma interface não pode possuir atributos de instância e nem
métodos com implementação, mas pode possuir atributos de
estáticos (de classe) e cabeçalhos de métodos que deverão
ser desenvolvidos nas classes que implementarão a interface.
Interfaces
 Muitas vezes as interfaces representam ações ou papéis para
as classes.
 Um exemplo comum de interface é a Serializable que se encontra
dentro do pacote java.io e é muito utilizada em aplicações
corporativas. Quando uma classe implementa Serializable ela não
precisa implementar nenhum método definido na interface, mas
com esta ação o programador indica ao java que a classe pode ser
serializada, transformada em um conjunto de bits para serem
armazenados ou transmitidos. A serialização de uma instância
armazena todos os seus dados e consegue criar um objeto
semelhante na desserialização.
 Na verdade, uma interface nada mais é que uma classe
abstrata que possui somente assinaturas de métodos. Assim, o
exemplo ficaria da seguinte forma:
Exemplo 1
Exemplo 1 - Explicação
 Se analisarmos nosso exemplo, o uso de interface na
definição da classe Animal seria a alternativa mais correta.
Percebam a diferença: não utilizamos a palavrachave class, e os métodos não precisam da
palavra abstract, já que isso já está implícito no conceito
da interface. Além disso, ao herdarmos da interface,
utilizamos a palavra implements em vez de extends.
 Java não permite o uso de herança múltipla, ou seja, uma
classe só pode estender uma outra classe. Porém, ela
pode implementar diversas interfaces. Assim:
Exemplo 2
Exemplo 3
Exemplo 4
Interfaces
Herança Múltipla
 Herança múltipla, em orientação a objetos, é o conceito
de herança de duas ou mais classes.
 Herança múltipla é a capacidade de uma classe herdar de
duas ou mais classes, por exemplo a classe radio-relógio
herdar da classe rádio e da classe relógio.
 Java por motivos de simplicidade, abandona a ideia de
herança múltipla ou seja, possui apenas herança simples
(uma classe possui no máximo uma classe pai), cedendo
lugar ao uso de interfaces (são um conjunto de métodos e
constantes (não contém atributos)).