1) O documento apresenta os conceitos fundamentais da programação orientada a objetos (OOP), incluindo objetos, classes, construtores, encapsulamento, herança e overriding de métodos. 2) As classes definem o estado e comportamento de objetos através de atributos (variáveis) e métodos. Construtores inicializam objetos quando são criados. 3) A herança permite que subclasses herdem e estendam o estado e comportamento de superclasses. O overriding de métodos permite subclasses substituírem implementações de métodos herdados.

1. Programação Orientada a Objectos (OOP) - Part 1: Java Jorge C. S. Cardoso, Luís Gustavo Martins jorgecardoso@ieee.org, lmartins@porto.ucp.pt Cursos de Verão na Católica 2010

2. Conteúdo Objectos Classes Construtores Destrutores Encapsulamento Herança Method overriding Strings

3. Objectos no mundo real Objectos no mundo real podem ser descritos através de duas características essenciais: estado e comportamento . Por exemplo, o cão do João tem: estado (atributos): Cor: castanho Tamanho pêlo: curto Raça: Rafeiro Idade: 3 anos Nome: Bobi comportamento corre ladra senta-se come dorme

4. Objectos no mundo real Outro 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.)

5. Classes no mundo real Os dois exemplos anteriores, cão e automóvel, referiam-se a objectos concretos (o cão do João e 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.

6. 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

7. 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 :)

8. Um exemplo concreto: Classe Veículo Atributos : - 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?

9. OOP Concepts Encapsulation keep implementation private and separate from interface • Polymorphism different objects, same interface • Inheritance hierarchical organization, share code, customize or extend behaviors

10. Classe Veículo em Java public class Veiculo { // ficheiro Veiculo.java int velMax = 120; // em Km/h int 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() {//... } }

11. 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)

12. 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).

13. 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

14. 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

15. 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"); } }

16. 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!

17. Construtores Muitas vezes, a inicialização do objecto é complexa (pode envolver mais do que apenas inicialização de variáveis) e apenas faz sentido ser realizada pelo próprio objecto que está a ser criado (em vez de ser feita pelo código que está a criar o objecto). Por isso, quando um objecto é criado, é invocado um método especial chamado construtor .

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

19. 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

20. 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. Existe um método que é invocado antes de o objecto ser recolhido pelo garbage colector mas raramente se usa.

21. 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.

22. 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 .

23. 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);

24. Herança em Java Projecto Java-Heranca public 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() { } }

25. 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").

26. Method overriding Method 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").

27. Method overriding em Java Projecto 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();

28. 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

29. Exercício public 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; }

30. Exercício public 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; } }

31. 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();

32. 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 concatenação nome = nome + " Cardoso"; System.out.println(nome);

33. 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.

34. 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

35. Fim Cursos de Verão na Católica 2010 http://porto.ucp.pt/cvc/ Jorge C. S. Cardoso, Luís Gustavo Martins jorgecardoso@ieee.org, lmartins@porto.ucp.pt http://slideshare.net/jorgecardoso (tag: cvc2010) Código fonte: http://db.tt/AOFOfA2