Desenvolvimento de Software

1
Desenvolvimento
de Software (2011)
Especialização em Projeto e Desenvolvimento de Sistemas
PhD Vagner Figueredo de Santana

2
Objetivo da disciplina
 Desenvolver software básico (em Java)
 Utilizando boas práticas de programação

3
Conteúdo programático
 Implementação de conceitos de
Orientação a Objetos (OO)
 Desenvolvimento de soluções
computacionais stand-alone (em Java)

4
Avaliação
 Um projeto
 Grupo de até 4 pessoas
 Conceitos possíveis: A, B, C e R
 Compõem o conceito
 Apresentação
 Código
 Enviar projeto por email até a data de
apresentação

5
Avaliação - Apresentação
 Tempo (25 min. no máximo)
 Utilização dos termos de OO discutidos
 Clareza e didática da apresentação
 Legibilidade
 Carga de trabalho dos componentes do
grupo

6
Avaliação - Código
 Estrutura/modelagem/arquitetura do trabalho
 Clareza, legibilidade do código e
documentação
 Manipulação de exceções
 Interface de usuário
 Carga de trabalho dos componentes do grupo

7
Introdução
 A linguagem que utilizamos influencia a
maneira como vemos o mundo
 A linguagem de programação usada para
resolver um problema vai influenciar na
solução usada

8
Introdução
 Orientação a Objetos (OO) também é um
paradigma de programação
 ... mas o que é paradigma?

9
Paradigma de programação
 Conceitualizar:
 ... o que significa computar
 ... construção e organização de tarefas
 ... como tarefas são executadas por um
computador

10
Programação Orientada a Objetos
 O que é uma linguagem de programação
orientada a objetos?

11
Programação Orientada a Objetos
 É mais do que incluir coisas em uma
linguagem de programação
 POO é uma forma de pensar em como
decompor problemas e resolvê-los
computacionalmente
 ... mas POO é melhor que as outras?

12
Um pouco de história
 Conjectura/Hipótese de Alonzo Church, 1960s
 Qualquer função computável pode ser processada
por uma Máquina de Turing
 Prova de Böhm, 1966
 Uma Máquina de Turing pode ser emulada por
qualquer linguagem de programação que conte, no
mínimo, com um condicional (e.g., if) e um laço
(e.g., for)

13
Por quê POO?
 POO facilita a resolução de problemas e
gerenciamento de grandes projetos de
software
 Escala bem
 Tem foco na reutilização de componentes
 É baseada em uma metáfora (Qual?)
 ... mas POO não é mágica

14
Objeto
 Conta com:
 Dados (i.e., attributos)
 Operações (i.e., métodos)
 Tudo é objeto!
 Atributos: “Memória” dos objetos e também são
objetos
 Métodos: Algoritmos ou conjunto de operações para
uma dada requisição

15
Classe
 Categoria que representa um grupo de
objetos similares

16
Instância
 Objeto que representa uma classe
 Um exemplar da classe

17
Programas que
seguem OO são:
 Organizados como objetos que interagem
entre si
 Cada um oferecendo um conjunto de
métodos para outros objetos
 Usando solicitações para que objetos
alterem seus próprios dados

18
Tríade
 Herança
 Organização em que atributos e métodos são
automaticamente disponibilizadas para qualquer
descendente
 Em outras palavras: agrupa invariantes
 Encapsulamento
 Proteção dos atributos e métodos
 Polimorfismo
 Existência de um nome (e.g., métodos, classes) e
vários significados (i.e., funcionalidades)

19
Em suma...
 Não pergunte o que pode fazer com
suas estruturas de dados
 Pergunte o que suas estruturas de
dados pode fazer para você

20
Abstração em OO
 Suprimir/esconder propositalmente
detalhes de um processo para destacar
outros detalhes.
 ... mas como encontrar o nível certo de
abstração?

21
Abstração em OO
 Como gerar novos tipos?
 Composição:
 Combinar tipos primitivo e/ou customizados para
criar outros tipos de dados customizados
 Tipos de dados abstratos

23
Java – Classe
class People{
private String name;
public People(String n){
setName(n);
}
public String getName(){
return name;
}
public void setName(String n){
name=n;
}

24
Java – Herança
class Employee extends People{
private Double salary;
...
public Double getSalary(){
return salary;
}
public void setSalary(Double s){
salary=s;
}
}

25
Java – Polimorfismo
class FreeLancer extends Employee{
private Double hoursPerMonth;
private Double salaryPerHour;
... // Setters & getters
public void setSalary(Double h, Double s){
salary=h*s;
}
public void setSalary(String s){
try{
String[] temp=s.split("/");
salary=Double.parseDouble(temp[0])*
Double.parseDouble(temp[1]);
}
...

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Exercício pra entregar
 Proposta de projeto
 Indicar
 Classes
 Atributos
 Métodos
 Herança
 Encapsulamento
 Polimorfismo

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Exemplo
 Vamos trabalhar na modelagem de um
jogo conhecido usando OO
 Sugestões
 Banco Imobiliário
 Mario Kart
 Truco
 Bilhar
 ...

28
Java – Visão geral da sintaxe
 { } delimitam grupos de comandos
 ; finaliza comando
 // comentário de linha
 /* */ comentário de bloco

29
Java – Visão geral da sintaxe
 Operadores
 ==, !=, <=, >=, <, >
 +, -,*, /, %

30
Java – Tipos
 Alguns tipos primitivos
 int
 long
 boolean
 double
 char

31
Java – Tipos
 Alguns objetos
 Integer
 Boolean
 Double
 String

32
Java – Arrays
 Sequência de valores de tamanho fixo
 Pode ser de tipos primitivos ou objetos
 int[ ] values;
 String[ ] description;
 Para criar arrays
 description = new String[10] ;
 Operações
 description[0] == “Testing 1, 2, 3” ; // atribui
 System.out.println( description[0] ); // recupera

33
Interface
 Não pode ser instanciada
 Define os métodos que as subclasses
devem implementar
 Não contém implementação

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Classe Abstrata
 Também não pode ser instanciada
 Mas pode conter implementação de
métodos
 Para serem instanciadas as subclasses
devem sobrescrever os métodos
abstrados

35
Herança múltipla
 Em Java a herança múltipla pode ser
implementada combinando interfaces
 Herança de implementação apenas pode
ocorrer de uma classe

36
Java – Tipagem estática
 Dinâmico
 Conhecido ou feito
enquanto o programa roda
 Estático
 Conhecido ou feito
antes do programa rodar
 Dar preferência ao estático ajuda a
identificar bugs mais rapidamente

37
Polimorfismo
Overloading
 Sobrecarga
 Métodos sobrecarregados têm o mesmo
nome
 Mas diferentes argumentos
 Seja pelo tipo ou pelo número de
argumentos

38
Polimorfismo
Overloading
public void setSalary(Double s){
salary = s;
}
public void setSalary(Double h, Double s)
{
salary = h * s ;
}
public void setSalary(String s){
try{ salary = Double.parseDouble( s );}
catch( NumberFormatException nfe ){...}
}

39
Polimorfismo
Overriding
 Sobrescrita
 Um novo corpo é dado para método
herdado
 Para chamar a implementação da
superclasse basta utiliza
 super.nomeDoMétodo( ... );

40
Polimorfismo
Overloading vs. Overriding
 Não confunda Overloading ...
 Métodos na mesma classe com mesmo
nome, mas com argumentos diferentes
 ... com Overriding
 Métodos implementados na superclasse e na
sua subclasse, com mesmos nome e
argumentos
 Uma forma de evitar overriding é usar final

41
Campos e métodos estáticos
 Ao declarar campos/métodos como
estáticos eles são associados à classe e
não ao objeto
 Ele tem um valor apenas para todo o
programa
 Constantes normalmente usam static e
final
 public static final PI = 3.14159;

42
Criando pacotes
 Basta utilizar a palavra package antes da
definição da classe
// No arquivo Card.java
package
br.mackenzie.pds2011.monopoly.model;
abstract class Card{
...

43
Utilizando pacotes
 Organizam classes
 java.net.URL
 No código, basta inserir no início
 import java.net.URL;
 No sistema de arquivos, os pacotes são diretórios
 Seguem estrutura inversa de domínio
 br.com.[domínio].[aplicação].[componente].[Classe]
 br.com.exemplo.monopoly.model.Card

44
Exceções
 São condições anormais de retorno de
um método
 Exceções também são objetos

45
Exceções
 try – Conta com os comandos, então se há um
problema, o fluxo vai para a sequência de
catch
 catch – “Pega” a exceção, então é possível
fazer algo pra solucionar o problema
 finally – Sempre é executado ao final do
bloco; normalmente para liberação de recursos

46
Exceções
 Funcionamento básico
 try executa código que pode disparar um exceção
 Se uma exceção ocorre, então o fluxo do programa
é desviado e um tratador (catch) é procurado
 Note que tudo do bloco try expira
 O primeiro tratador (catch) adequado (em que o
parâmetro combinar com a exceção) é executado
 Então o fluxo de execução é desviado para o finally

47
Exceções
...
public String exemplo(){
...
try{ ... }
catch( [exceção mais específica] e1 ){ ... }
catch( [exceção menos específica] e2 ){ ... }
finally{ ... }
}
...

48
Disparando exceções
 O comando throw dispara uma exceção
 Quando ocorre em um método, em vez de retornar
um valor, uma exceção é disparada
 Se uma exceção não é listada no comando throws, o
compilador indica que deve ser capturada com
try/catch ou declarada (throws)
 Se seu método chamar métodos que disparam
(throws) exceções, elas devem ser capturadas ou
disparadas no seu método
 Requisito catch-or-declare

49
Disparando exceções
...
public String exemplo2()
throws TipoDeExeção1, TipoDeExceção2{
...
// caso específico
throw new TipoDeExceção1();
...
// outro caso específico
throw new TipoDeExceção2();
}
...

50
Type Casting
 Muda o tipo do objeto declarado em
tempo de execução, mas não afeta o tipo
do objeto em si
 É diferente de coerção de tipos primitivos
 Coerção produz um valor diferente em tempo
de execução
 (int)0.5 resulta no valor 0

51
Generics
 Em alguns casos, definir tipos de objetos no
código pode reduzir as possibilidades de reuso
 Generics possibilita parametrizar tipos
 Deixa o código mais estável
 Possibilita verificações de tipos em tempo de
compilação
 Muito usado em Collections como List e Map
 Note que não funciona com tipos primitivos

52
Generics
public class Box {
private Object object;
public void add(Object object) {
this.object = object;
}
public Object get() {
return object;
}
}
Fonte: Oracle – The Java Tutorials – Learning the Java Language

53
Generics
public class BoxDemo1 {
public static void main(String[] args) {
// ONLY place Integer objects
//into this box!
Box integerBox = new Box();
integerBox.add(new Integer(10));
Integer someInteger =
(Integer)integerBox.get();
System.out.println(someInteger);
}
}

54
Generics
// ONLY place Integer objects
//into this box!
Box integerBox = new Box();
integerBox.add(“10”);
Integer someInteger =
(Integer)integerBox.get();
}
}

55
Generics
public class Box<T> {
private T t; // T stands for "Type“
public void add(T t) {
this.t = t;
}
public T get() {
return t;
}
}

56
Generics
Box<Integer> integerBox =
new Box<Integer>();
integerBox.add(new Integer(10));
// no cast!
Integer someInteger = integerBox.get();
}
}

57
Generics
 Pode ter mais de um identificador, mas
devem ser diferentes
 Exemplos:
 List<T>
 Box<T>
 HashMap<K,V>
 List<Box<T>>
 List<Box<HashMap<K,V>>>

58
Generics
 Convenções de nomenclatura:
 E - Element (usado em Collections)
 K - Key
 N - Number
 T - Type
 V - Value

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Generics
 Há casos em que desejamos restringir os tipos
passados como parâmetro
 Nesses casos podemos usar bounded type
parameters
 Exemplo: Box<T extends Number>;
 Note que extends aqui se refere tanto a
classes quanto a interfaces
 Para indicar a implementação de interfaces
basta concatenar usando &
 Exemplo: Box<T extends Number & MyInterface>

60
Generics
 Relembrando o exemplo do Banco
Imobiliário

61
Generics
// Declaração sem Generics
Private HashMap cards;
...
// Caso 1 – Propenso a erros
Card c = cards.get( “Copacabana” ) ;
...
// Caso 2 – Pouco elegante
Card c =
(Card)cards.get( “Copacabana” ) ;
...

62
Generics
// Declaração com Generics!
private HashMap <String,
T extends Card> cards;
...
// Caso 3 – Elegante e evita erros
Card c = cards.get( “Copacabana” ) ;
...

63
Concorrência
 Onde encontramos tarefas concorrentes?
 Java foi projetado para suportar
concorrência
 Em programação concorrente temos duas
unidades básicas de execução:
 Processos
 Threads
 Note que concorrência é possível mesmo
em sistemas com um processador

64
Processos e threads
 Processo
 Ambiente auto contido de execução
 Conta com seu espaço em memória
 Thread
 Existe dentro do processo
 Compartilha recursos do processo
 Eficiente, mas comunicação é complexa
 Toda aplicação tem ao menos uma thread

65
Threads
 Uma das formas de criar uma aplicação
concorrente é controlar
 Criação e gerenciamento de threads
 Instanciação de threads para tarefas
assíncronas
 A aplicação que cria uma thread precisa
fornecer o código que vai rodar na thread

66
Threads
 Duas formas de instanciar threads:
 Runnable object
 A interface Runnable define o método que deve
ter o código a ser executado na thread – run
 O objeto Runnable é passado para o construtor
da Thread

67
Threads
public class HelloRunnable implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("Hello from a thread!");
}
public static void main(String args[]) {
(new Thread(new HelloRunnable())).start();
}
}

68
Threads
 Duas formas de instanciar threads:
 Estender a classe Thread
 Thread implementa Runnable
 Ao estender a classe Thread, basta fornecer a
implementação do método run()

69
Threads
public class HelloThread extends Thread {
public void run() {
System.out.println("Hello from a thread!");
}
public static void main(String args[]) {
(new HelloThread()).start();
}
}

70
Threads
 Toda thread tem uma prioridade entre
 Thread.MIN_PRIORITY
 Thread.MAX_PRIORITY
 Cada nova thread herda a prioridade do
objeto que a criou
 O rodízio de execução entre as threads
pode ocorrer com ou sem fracionamento
de tempo (i.e., que usam quantum)

73
Como controlar concorrência
em métodos?
 Métodos sincronizados
 Threads chamando o mesmo método ficam
bloqueadas até que a execução seja
terminada
 Para tornar um método sincronizado, basta
adicionar sinchronized
 ...
public synchronized int getX(){
return x ;
}
...

74
Exercício
 Discutam em grupo como resolveriam o
problema de concorrência ao usar o
padrão GoF Singleton
 Identifique no projeto locais em que
threads poderiam ser utilizadaS

75
Referências
 Java: Como programar – Deitel e Deitel
 The Java Tutorials - Learning the Java
Language
http://download.oracle.com/javase/tutorial/java/
TOC.html
 MIT Open Course – Elements of Software
Construction
http://ocw.mit.edu/courses/electrical-
engineering-and-computer-science/6-005-
elements-of-software-construction-fall-2008/
 Oracle Java Tutorials – Concurrency
http://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/
concurrency/index.html

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