Quais os objetivos de aprendizagem da Unidade 2? Confira:

• Compreender o funcionamento da linguagem JAVA usando Programação Orientada a Objetos;

• Criar classes, objetos e realizar seus relacionamentos possíveis usando JAVA;

• Realizar relações de herança entre as classes construídas em Java;

• Criar e usar adequadamente interfaces utilizando a linguagem Java.

O paradigma orientado a objetos tomou forma a partir do conceito inicial de uma nova abordagem de programação, enquanto o interesse em design e métodos de análise veio muito mais tarde.

• A primeira linguagem orientada a objetos foi Simula (Simulação de sistemas reais) que foi desenvolvida em 1960 por pesquisadores do Centro Norueguês de Computação.

• Em 1970, Alan Kay e seu grupo de pesquisa no Xerox PARK criaram um computador pessoal chamado Dynabook e a primeira linguagem de programação pura orientada a objetos (OOPL) - Smalltalk, para a programação do Dynabook.

• Na década de 1980, Grady Booch publicou um artigo intitulado Object Oriented Design que apresentava principalmente um design para a linguagem de programação, Ada. Nas edições seguintes, ele estendeu suas ideias a um método completo de design orientado a objetos.

• Na década de 1990, Coad incorporou ideias comportamentais a métodos orientados a objetos.

As outras inovações significativas foram As Técnicas de Modelagem de Objetos (OMT) de James Rumbaugh e Object-Oriented Software Engineering (OOSE), de Ivar Jacobson.

Que tal relacionar-se com os colegas por meio de um Fórum? Esse recurso favorece o diálogo, a troca de opiniões e de saberes, estimulando o debate e a reflexão em torno de temas, situações, problemas ou ideias encontradas em nossa vida acadêmica e pessoal.

Que tal realizar um Objeto de Aprendizagem? Sugerimos o artigo "Introdução à Programação Orientada a Objetos em Java", que serve para contextualizar brevemente sobre a Linguagem Java.

Vamos à indicação de documentários e vídeos? Eles também servem a propósitos didáticos, complementando a educação formal.

O Dicionário do Programador é o quadro semanal do Canal Código Fonte TV onde você poderá aprender mais sobre termos, tecnologias ou palavras do maravilhoso mundo da programação! Ele é uma ideia antiga, que tomou vida graças a grande ajuda da HostGator Brasil. O tema da vez é: Programação Orientada a Objetos - POO.

Por fim, lembre-se de reservar uma hora do seu dia para os estudos (por meio da leitura Do Livro Didático), para o desenvolvimento das Autoatividades e para buscar conhecimento por meio de outras referências bibliográficas. Restando dúvidas, entre em contato com a tutoria interna e os professores disponíveis nos diversos canais de comunicação disponibilizados.

Vamos prosseguir nossos estudos na Unidade 3?

SIGA EM FRENTE!

Tópico 1 - Classes e Objetos

2 CONSTRUTORES

A classe é definida usando a palavra-chave da classe:

Neste caso, a classe se chama Pessoa. Após o nome da classe há chaves, entre as quais o corpo da classe é colocado - ou seja, seus campos e métodos.

Qualquer objeto pode ter duas características principais:

•  estado- alguns dos dados que um objeto armazena;

•  comportamento - ações que um objeto pode executar.

Por exemplo, uma classe de “pessoa”, que representa uma “pessoa” pode ter a seguinte definição: 

A classe Pessoa define dois campos: o name representa o nome da pessoa, e age representa a idade da pessoa. E o método displayInfo também é definido, que não retorna nada e simplesmente produz esses dados para o console.

Agora vamos usar essa classe. Para isso, defina o seguinte programa:

Normalmente, as classes são definidas em diferentes arquivos. Neste caso, para simplificar, definimos duas classes no mesmo arquivo. Vale ressaltar que, neste caso, apenas uma classe pode ter um modificador público (neste caso, a classe do Programa), e o próprio arquivo de código deve ser nomeado após essa classe, ou seja, neste caso, o arquivo deve ser chamado de Programa.java.

Uma classe representa um novo tipo, para que possamos definir variáveis que representam esse tipo. Por exemplo, aqui no método principal, uma variável é definida, o que representa a classe Pessoa. Mas até agora, essa variável não aponta para nenhum objeto e por padrão tem um valor nulo. Em geral, não podemos usá-lo ainda, então primeiro precisamos criar um objeto da classe Pessoa.tom 

A classe Pessoa acima definida não tem construtores. Portanto, um construtor padrão é criado automaticamente para ele, que podemos usar para criar o objeto Pessoa. Em particular, vamos criar um objeto: 

Para criar um objeto Pessoa, use a expressão: new Pessoa()tom. O novo operador aloca memória no objeto Pessoa. E então, o construtor padrão é chamado uma vez que não tem parâmetros. Como resultado, após a execução desta expressão, uma área será alocada na memória onde todos os dados do objeto Pessoa serão armazenados. E a variável receberá uma referência ao objeto criado.

Se o construtor não inicializar os valores das variáveis do objeto, eles receberão seus valores padrões. Para variáveis numéricas do tipo, este é o número 0, e para o tipo de corda e classes, é nulo, ou seja, nenhum valor (null).

Após a criação do objeto, podemos acessar as variáveis do objeto Pessoa através da variável tom e definir ou obter seus valores, por exemplo, tom.name = "Tom"

Como resultado, veremos no console:

Se você quiser que alguma lógica seja feita quando você criar um objeto, por exemplo, se os campos da classe receberem alguns valores específicos, você pode definir seus próprios construtores na classe. Por exemplo: 

Existem agora três construtores definidos na classe, cada um deles tem um número diferente de parâmetros e define os valores dos campos da classe.

Saída do console do programa:

3 USO DO THIS

Em todos os métodos normais (ou seja, métodos estáticos não estáticos, já que static é um método de construção de classe, nenhum objeto está envolvido), o sistema padrão inclui “this” implicitamente nos parâmetros formais do método super.

Por exemplo, o método study() é, na verdade, study(this, super) que armazena o endereço de um objeto. Super armazena o endereço da classe pai do objeto para que os parâmetros reais do método possam ser chamados por meio dela.

Em Java, a palavra-chave this tem muitos usos. Sendo está uma variável de referência, que se refere ao objeto atual.

Observe os exemplos:

           A palavra-chave this pode ser usada para:

• se referir a variáveis ​​de instância da classe atual;

• chamar um método da classe atual (implicitamente);

• chamar o construtor da classe atual;

• ser passada como um parâmetro para o método de chamada;

• ser passada como um parâmetro ao chamar um construtor;

• ser usada para retornar uma instância da classe atual de um método.

3.1 INSTÂNCIAS

A palavra-chave this pode ser usada para se referir a variáveis ​​de instância da classe atual. Se houver uma ambiguidade entre variáveis ​​de instância e parâmetros, a palavra-chave this pode ser usada para especificar explicitamente variáveis ​​de classe para resolver algumas ambiguidades.

Vamos primeiro lidar com um exemplo que não usa a palavra-chave this:

O resultado da execução do código acima é assim: 

No exemplo acima, os parâmetros (parâmetros formais) e variáveis ​​de instância (rollno e name) são os mesmos. Portanto, use a palavra-chave “this” para distinguir entre variáveis ​​locais e variáveis ​​de instância. 

O resultado da execução do código acima é: 

Se as variáveis ​​locais (parâmetros formais) e as variáveis ​​de instância forem diferentes, não será necessário usar a palavra-chave this, como no programa a seguir: 

O resultado da execução do código acima é assim: 

3.2 MÉTODOS DE CLASSES ATUAIS

Você pode usar a palavra-chave this para chamar métodos na classe atual. Se você não usar essa palavra-chave, o compilador adicionará automaticamente essa palavra-chave quando o método for chamado.

A chamada do construtor this() pode ser usada para chamar o construtor da classe atual. Ele é usado para reutilizar o construtor. Em outras palavras, ele é usado para vincular o construtor.

Ou seja, “this ();” é chamado uma vez e a classe também é chamada uma vez.

O resultado da execução do código acima é: 

Chame o construtor parametrizado do construtor padrão [, ou seja, construtores diferentes chamam uns aos outros por this();]: 

O resultado da execução do código acima é : 

A chamada do construtor this() é usada para reutilizar um construtor de um construtor. Ele mantém o encadeamento entre construtores, ou seja, é usado para encadear construtores. Dê uma olhada no exemplo a seguir para mostrar o uso real dessa palavra-chave. 

O resultado da execução do código acima é: 

No exemplo a seguir, a instrução this() não cabe na primeira linha, portanto, a compilação falha. 

O resultado da execução do código acima é: 

Em circunstâncias em que uma classe pai tem um construtor padrão, a chamada para super é inserida automaticamente pelo compilador. Uma vez que todas as classes em Java adquirem do Object, o construtor de objetos deve ser chamado de qualquer maneira e deve ser realizado primeiro. A inserção automática de super() pelo compilador reconhece isso.

3.3 MÉTODO COMO PARÂMETRO

A palavra-chave “this” também pode ser passada como parâmetro em um método. É usado principalmente para manipulação de eventos. Considere o seguinte exemplo: 

O resultado da execução do código acima é: 

O método de invocação () da classe Método invoca o método subjacente representado por este objeto Método, no objeto especificado com os parâmetros especificados. Parâmetros individuais automaticamente para combinar parâmetros formais primitivos. Tanto os parâmetros primitivos quanto os de referência estão sujeitos a conversões de invocação de métodos, conforme necessário.

Em caso de manipulação de eventos uma referência de classe deve ser fornecida a outra. Ele é usado para reutilizar um objeto em vários métodos.

4 INICIALIZADORES E PACOTES

Além do construtor, a inicialização inicial do objeto poderia ser realizada usando o iniciador do objeto. O inicializador vai até qualquer construtor. Ou seja, no inicializador podemos colocar código comum a todos os construtores

Saída do console: 

Normalmente, em Java, as classes são embaladas. Os pacotes permitem que você organize as classes logicamente em conjuntos. Por padrão, java já tem uma série de pacotes embutidos, por exemplo, java.lang, java.util, java.io, etc., além disso, os pacotes podem ter pacotes aninhados, ou seja, pacotes dentro de pacotes..

Organizar classes como pacotes evita conflitos de nomes entre as classes. Afinal, muitas vezes há situações em que os desenvolvedores chamam suas classes pelo mesmo nome. Pertencer a um pacote ajuda a garantir que os nomes sejam inequívocos.

Desta forma, para especificar que uma classe pertence a um pacote específico, você deve usar a diretiva package, seguida pelo nome do pacote. 

Normalmente, os nomes dos pacotes correspondem à estrutura física do projeto, ou seja, a organização dos diretórios em que os arquivos de código-fonte estão localizados. E o caminho para os arquivos no projeto corresponde ao nome do pacote desses arquivos. Por exemplo, se as classes pertencem ao pacote mypack, essas classes são colocadas na pasta mypack no projeto.

As classes não devem ser definidas em pacotes. Se um pacote não for definido para uma classe, a classe é considerada no pacote padrão que não tem um nome.

Por exemplo, vamos criar um diretório de estudos na pasta para os arquivos de origem. Nele, crie um arquivo java Programa com o seguinte código:

A diretiva no início do arquivo indica que as classes Programa e Pessoa , definidas aqui, pertencem ao pacote de estudo, ou seja: package study.

Quando trabalhamos em um ambiente de desenvolvimento, como o Netbeans e o IDE — conceito estudado na unidade anterior, cuida de toda a compilação de pacotes e seus arquivos. Assim, só precisamos apertar o botão, e tudo estará pronto. No entanto, se compilarmos um programa na linha de comando, então podemos encontrar algumas dificuldades. Então considere esse aspecto.

Para compilar o programa, primeiro na linha de comando/terminal usando o comando cd, vá para a pasta onde está localizado o diretório de estudos.

Por exemplo, no meu caso, este é o diretório C:\java (ou seja, o arquivo de código-fonte está localizado em C:\java\study\Program.java).

Para compilar, execute o comando:

Os arquivos .class Programa.class e Pessoa compilados aparecerão na pasta de estudo. Para executar o programa, execute o comando: 

4.1 IMPORTAÇÃO DE PACOTES E CLASSES

Se precisarmos usar classes de outros pacotes, precisamos conectar esses pacotes e classes. As exceções são as classes no pacote java.lang, por exemplo, os quais são automaticamente conectadas ao programa.String

Por exemplo, a classe Scanner familiar dos tópicos anteriores está no pacote java.util, para podermos acessá-lo da seguinte maneira:

Para tanto, especificamos o caminho completo para o arquivo no pacote quando criamos seu objeto. No entanto, essa mistura de nomes de pacotes nem sempre é conveniente, e alternativamente podemos importar pacotes e classes para o projeto usando a diretiva de importação especificada após a diretiva do pacote: 

A diretiva é especificada no início do código, seguida pelo nome da classe plug-in (neste caso, a classe Scanner).

No exemplo acima, só conectamos uma classe, mas o pacote contém muito mais classes. E para não conectar cada classe separadamente, podemos conectar imediatamente todo o pacote:java.util

A diretiva é especificada no início do código, seguida pelo nome da classe plug-in (neste caso, a classe Scanner).

No exemplo acima, só conectamos uma classe, mas o pacote contém muito mais classes. E para não conectar cada classe separadamente, podemos conectar imediatamente todo o pacote:java.util

Agora podemos usar qualquer classe do pacote java.util.

É possível que usemos duas classes com o mesmo nome de dois pacotes diferentes, por exemplo, a classe Data está presente tanto no pacote java.util quanto no pacote java.sql. E se precisarmos usar essas duas classes ao mesmo tempo, então precisamos especificar o caminho completo para essas classes no pacote:

4.2 IMPORTAÇÃO ESTÁTICA

Java também tem uma forma especial de importação:  importação estática. Para fazer isso, com a diretiva, o modificador é usado é import static 

É aqui que as classes de Sistema e Matemática são estaticamente importadas. Essas classes têm métodos estáticos. Graças à operação de importação estática, podemos usar esses métodos sem o nome da classe. Por exemplo, escrever não, mas, uma vez que a função , que retorna a raiz quadrada do número, é estática. (Mais tarde, olharemos para os membros da classe estática.)Math.sqrt(20)sqrt(20)sqrt()

O mesmo vale para a classe Sistema: define um objeto estático, para podermos usá-lo sem especificar a classe.out.

Tópico 2 - Membros e Modificações

2 ENCAPSULAMENTO

Consideremos modificadores de acesso vistos na introdução no exemplo do seguinte programa:

Conforme observado acima, o código inicia com o método principal criando o objeto Pessoa, este que possui sua classe logo abaixo. A classe possui os atributos name, age, address e phone. Esta ainda possui métodos declarados como displayName que mostra seu nome, displayAge que mostra sua idade, displayAdress que mostra seu endereço e displayPhone que mostra seu telefone.

Neste caso, ambas as classes estão localizadas no mesmo pacote, o pacote padrão, portanto, na classe Program, podemos usar todos os métodos e variáveis da classe Pessoa, que possuem um modificador padrão, público e protegido.

Contudo, campos e métodos com o modificador privado na classe do Programa não estarão disponíveis. Se a classe do Programa estivesse localizada em um pacote diferente, apenas campos e métodos com o modificador público estariam disponíveis para ele. Uma observação importante é que o modificador de acesso deve preceder o resto da definição variável ou método.

Por que não declarar todas as variáveis e métodos com um modificador para que estejam disponíveis em qualquer lugar do programa, independentemente do pacote ou classe? Veja, por exemplo, o campo da idade, que representa a idade. Se outra classe tiver acesso direto a este campo, então há a possibilidade de que um valor incorreto, por exemplo, um número negativo, seja passado para ele durante a operação do programa. 

Porém, tal  mudança de dados não é desejável. No entanto, ou queremos que alguns dados sejam alcançados diretamente para poderem ser exibidos no console ou apenas descobrimos seu valor. Portanto, recomenda-se que restrinja o acesso aos dados o máximo possível para protegê-los do acesso externo indesejado (tanto para obter o valor quanto para modificá-los). O uso de vários modificadores garante que os dados não são distorcidos ou alterados inadequadamente. Essa ocultação de dados dentro de uma hierarquia é chamada de encapsulamento.

Então, como regra, em vez de aplicar diretamente campos, os acessórios são usados. Observe o exemplo:

Sendo assim, em vez de trabalhar diretamente com os campos de name e age na classe Pessoa, trabalharemos com métodos que definem e devolvem os valores desses campos. O setName, setAge e métodos similares também são chamados de mutadores porque alteram os valores de um campo. E o getName, getAge e métodos similares são chamados de acessórios, porque com a ajuda deles obteremos o valor do campo.

Além disso, podemos colocar uma lógica adicional nesses métodos. Por exemplo, neste caso, quando você altera a idade, ele verifica se o novo valor corresponde à faixa válida.

3 CAMPOS ESTÁTICOS

Além dos métodos e campos usuais, uma classe pode ter campos estáticos, métodos, constantes e inicializadores. Por exemplo, a classe principal do programa tem um método principal, que é estático:

Para declarar variáveis estáticas, constantes, métodos e inicializadores, você especifica a palavra-chave static antes de declará-las.

Quando você cria objetos em uma classe, cada objeto cria sua própria cópia dos campos regulares não estáticos. E campos estáticos são comuns a toda a classe. Portanto, eles podem ser usados sem criar objetos de classe.

Observe o exemplo, criaremos uma variável estática:

Observe que a  classe Pessoa contém um contador de variável estática incrementado no construtor e seu valor é atribuído ao id variável. Ou seja, quando cada novo objeto Pessoa for criado, essa variável aumentará, de modo que cada novo objeto Pessoa terá um valor de campo de identidade 1 maior do que o anterior.

Como a contra variável é estática, podemos referir-nos no programa pelo nome da classe:

Saída do console do programa: 

3.1 CONSTANTES ESTÁTICOS

Também são constantes comuns a toda a classe.

Vale ressaltar que as constantes estáticas já foram utilizadas ativamente em todos os tópicos anteriores. Em particular, na expressão: 

Outro fator importante é que “Out” representa apenas a constante estática da classe Sistema. Portanto, ele é acessado sem criar um objeto de classe Sistema.

3.2 INICIADORES ESTÁTICOS

Os iniciadores estáticos são projetados para inicializar variáveis estáticas ou para executar as ações em que são executadas quando o primeiro objeto é criado. Por exemplo, definiremos um inicializador estático:

O inicializador estático é definido como normal, apenas a palavra-chave é colocada antes dele. Neste caso, no inicializador estático, definimos o valor inicial do contador de campo estático e exibimos uma mensagem para o console.static

Dois objetos da classe Pessoa são criados no próprio programa. Portanto, a saída do console será assim:

Tenha em mente que o inicializador estático é chamado após a classe ser carregada e, de fato, antes que o primeiro objeto da classe seja criado.

3.3 MÉTODOS ESTÁTICOS

Métodos estáticos também se aplicam à classe na totalidade. Por exemplo, acima, o contador de variável estática era acessível externamente, e poderíamos alterar seu valor fora da classe Pessoa. Vamos torná-lo indisponível para edição de fora, mas legível. Para isso, use um método estático:

Agora a variável estática não está disponível do lado de fora, é privada. E seu valor é exibido usando o método display estático Counter. Para acessar um método estático, use o nome da classe: .Pessoa.displayCounter()

Ao usar métodos estáticos, devemos levar em conta as limitações: em métodos estáticos, só podemos chamar outros métodos estáticos e usar apenas variáveis estáticas.

Em geral, os métodos são definidos como estáticos, quando os métodos não afetam o estado do objeto, ou seja, seus campos e constantes não estáticos, e não adianta criar uma instância da classe para chamar o método. Por exemplo:

Neste caso, para a soma, subtrair e multiplicar métodos, não importa qual instância da classe a operação é utilizada. Esses métodos funcionam apenas com parâmetros, sem afetar o estado da classe. Portanto, podem ser definidos como estáticos.

4 OBJETOS COMO PARÂMETROS DE MÉTODO

Objetos de classe, como dados de tipos primitivos, podem ser passados para métodos. No entanto, neste caso, há uma peculiaridade — ao passar objetos como um valor, uma cópia da referência à área na memória onde este objeto está localizado é transmitida. Daremos uma olhada em um pequeno exemplo. Suponha que tenhamos a seguinte classe de pessoa:

Aqui, um objeto Pessoa é passado para o método changeName, cujo nome é alterado. Como uma cópia da referência à área de memória onde o objeto Pessoa reside será passada para o método, a variável kate e o parâmetro “p” do método changeName apontarão para o mesmo objeto na memória. Portanto, após a execução do método, o objeto kate que for passado para o método terá seu nome alterado de "Kate" para "Alice".

Outro fator deve ser distinguido deste caso:

Uma cópia da referência ao objeto Pessoa também é passada para o método “changePessoa”. No entanto, no método em si, não alteramos os valores individuais do objeto, mas recriamos o objeto usando o construtor e o novo operador. Como resultado, um novo espaço será alocado na memória para o novo objeto Pessoa, e uma referência a este objeto será atribuída ao parâmetro p: 

Ou seja, após criar um objeto Pessoa, o parâmetro p e a variável kate no método principal armazenam referências a diferentes objetos. A variável kate que foi passada para o método continuará a armazenar uma referência ao objeto antigo na memória. Portanto, seu significado não muda. 

Tópico 3 - Classes Internas e Aninhadas

2 HERANÇA

Um dos principais aspectos da programação orientada a objetos é a herança. Com a ajuda da herança, você pode expandir a funcionalidade das classes existentes adicionando novas funcionalidades ou alterando a antiga. Por exemplo, há a seguinte classe Pessoa que descreve um indivíduo:

Suponhamos  que posteriormente queremos adicionar outra classe que descreve um Funcionário de uma empresa, a classe de Funcionários. Uma vez que esta classe implementa a mesma funcionalidade da classe Pessoa e uma vez que um Funcionário também é uma pessoa, seria racional fazer da classe Employee um derivado (herdeiro, subclasse) da classe Pessoa, que por sua vez é chamada de classe base, pai ou superclasse: 

Para declarar uma classe a herdar de outra, você deve usar a palavra-chave estendida (extends) após o nome da classe que herda, seguido pelo nome da classe base. Para a classe Employee, a classe base é Pessoa portanto, a classe Employee herda todos os mesmos campos e métodos na classe Pessoa.

Portanto, se você tiver construtores definidos na classe base, você deve chamar um dos construtores da classe base na classe derivada usando a palavra-chave super. Por exemplo, a classe Pessoa tem um construtor que leva um único parâmetro. Portanto, na classe employee na construtora, você chama o construtor da classe Pessoa. Ou seja, a chamada representará um chamado para o construtor da classe Pessoa.

Assim, quando você chama o construtor, a palavra entre parênteses é seguida por uma enumeração dos argumentos que são passados. No entanto, o construtor da classe base deve ser chamado no início na construção da classe derivada. Portanto, a definição do nome do Funcionário é delegada ao construtor da classe base.

Todavia, mesmo que a classe derivada não produza nenhum outro trabalho no construtor, como no exemplo acima, você ainda precisa chamar o construtor da classe base.

Observe o exemplo seguir, usando classes:

A classe derivada tem acesso a todos os métodos e campos da classe base (mesmo que esteja em um pacote diferente) exceto aqueles definidos com o modificador privado. Neste caso, a classe derivada também pode adicionar seus próprios campos e métodos: 

Nesse caso, a classe Employee agrega um campo da empresa que armazena o local de trabalho do Funcionário, bem como o método de trabalho.

2.1 MÉTODOS PREDOMINANTES

Uma classe derivada pode definir seus próprios métodos, ou pode substituir métodos que são herdados da classe base. Por exemplo, vamos substituir o método de exibição na classe Funcionário:

Antes do método substituído, você especifica uma @Override de anotação. Esta anotação não é necessária em princípio.

Quando você substitui um método, ele deve ter um nível de acesso pelo menos o mesmo nível do nível de acesso da classe base. Por exemplo, se um método tem um modificador público na classe base, o método deve ter um modificador público na classe derivada.

No entanto, neste caso, podemos ver que parte do método de exibição no Employee repete as ações do método de exibição da classe base. Portanto, podemos encurtar a classe de Funcionários:

Usando a super palavra-chave, também podemos nos referir à implementação de métodos de classe base.

2.2 USOS INDEVIDOS DE HERANÇA

Embora a herança seja um mecanismo muito interessante e eficaz, em algumas situações seu uso pode ser indesejável. Novamente, você pode impedir a herança usando a palavra-chave final. Por exemplo:

Se a classe Pessoa fosse definida dessa forma, o seguinte código seria errôneo e não funcionaria, uma vez que, portanto, proibimos a herança: 

Além de proibir a herança, você também pode impedir a substituição de métodos individuais. Por exemplo acima, o método substituído é impedido de ser substituído:display() 

Neste caso, a classe Employee não poderá substituir o método de exibição.

2.3 DESPACHO DE MÉTODO DINÂMICO

A herança e a capacidade de substituir métodos abrem grandes oportunidades para nós. Em primeiro lugar, podemos passar uma variável de superclasse uma referência ao objeto subclasse:

Como o Empregado herda da Pessoa, o objeto do Funcionário também é um objeto pessoa. Sendo assim, qualquer Funcionário da empresa também é uma pessoa.

No entanto, mesmo que a variável representa um objeto Pessoa, a máquina virtual interpreta que ele está realmente apontando para um objeto Funcionário. Portanto, quando os métodos são chamados, este objeto será chamado para a versão do método em que é definido na classe Employee, não em Pessoa. Por exemplo:

Saída do console deste programa: 

Quando um método substituído é chamado, a máquina virtual encontra e chama exatamente a versão do método definida na subclasse. Esse processo também é chamado de pesquisa de método dinâmico ou despacho de método dinâmico.

3 CLASSES ABSTRATAS

Além das classes habituais, Java tem classes abstratas. Uma classe abstrata é semelhante a uma classe normal. Você também pode definir campos e métodos em uma classe abstrata, mas não pode criar um objeto ou instância de uma classe abstrata.

E as classes derivadas já implementam essa funcionalidade.

Ao definir classes abstratas, a palavra-chave abstract é usada:

Mas a principal diferença é que não podemos usar o construtor de uma classe abstrata para criar seu objeto. Por exemplo, o seguinte: 

Além dos métodos convencionais, uma classe abstrata pode conter métodos abstratos, sendo que estes métodos são definidos usando a palavra-chave abstract e não têm implementação. 

E como todos os objetos representarão um Funcionário ou um cliente do banco, não criaremos objetos diretamente da classe Pessoa. Então faz sentido torná-lo abstrato, não é mesmo? 

Conforme observado acima, o código é o método principal, onde se cria dois objetos, um do tipo Employee e o Client. Uma observação importante nas classes logo abaixo é que tanto Employee e Client são extensões da classe Pesoa logo acima. Deste modo, Employee e Client herdam características de Pessoa.

Outro exemplo é o sistema de formas geométricas. Na realidade, não há figura geométrica como tal. Há um círculo, um retângulo, um quadrado, mas simplesmente não há figura. No entanto, tanto o círculo quanto o retângulo tem algo em comum e são figuras:

Conforme observado acima, o código acima possui uma classe abstrata chamada Figure. Esta possui duas variáveis “x” e “y” que são as coordenadas geográficas. Este código possui “getPerimeter”, ou seja, método abstrato para obter o perímetro, e “getArea”, método para obter a área. Já o “Rectangle” consiste no construtor com uma chamada para o construtor da classe Figure.

4 HIERARQUIA DE HERANÇA E CONVERSÃO DE TIPOS

Já vimos sobre transformar objetos de tipos simples. No entanto, com objetos de classe, as coisas são um pouco diferentes. Suponha que tenhamos a seguinte hierarquia de classes:

Conforme observado acima, o código acima possui um método principal onde se cria três objetos do tipo “Pessoa”, “tom”, “sam” e “bob”. Logo abaixo, temos a declaração dessa classe seguida das classes “Employee” ou seja, Funcionários da empresa que herda características da classe “Pessoa”. Por conseguinte, a classe “Client”, ou seja, cliente, que também herda características da classe “Pessoa”.

Nesta hierarquia de classe, você pode rastrear a seguinte cadeia de herança: Objeto (todas as classes herdam implicitamente do tipo Objeto) -> Pessoa -> Empregado| Cliente. Desta forma, as superclasses geralmente são colocadas acima das subclasses, então a classe Object está no topo da herança, e a classe Funcionário e Cliente está na parte inferior.

Um objeto de subclasse também representa um objeto de superclasse. Portanto, no programa podemos escrever da seguinte forma:

Esta é a chamada conversão de baixo para cima (de uma subclasse na parte inferior para uma superclasse no topo da hierarquia) ou upcasting. Esta conversão é automática.

Contudo, o inverso nem sempre é verdade. Por exemplo, o objeto Pessoa nem sempre é um objeto Funcionário ou cliente. Portanto, a conversão de cima para baixo ou downcasting de superclasse para subclasse não é realizada automaticamente. Neste caso, precisamos usar uma operação de conversão de tipo.

Neste caso, a variável sam é lançada para Empregado. E então, através do objeto “emp”, podemos acessar a funcionalidade do objeto Funcionário. Também podemos converter um objeto Employee em toda a linha reta de herança de Objeto para Funcionário.

Vejamos exemplos de execuções descendentes:

Mas considere outra situação: 

Neste caso, uma variável de tipo Objeto armazena uma referência ao objeto Cliente. Podemos fazer com que este objeto seja dos tipos pessoa ou cliente sem erro. No entanto, se tentarmos converter para o tipo Funcionário, teremos um erro na hora da execução. Porque Kate não representa um objeto do tipo Empregado.

4.1 INSTÂNCIAS DO OPERADOR

No exemplo acima, podemos ver claramente que a variável kate é uma referência ao objeto Cliente, não ao objeto Funcionário. No entanto, muitas vezes os dados vêm de fora, e podemos não saber exatamente que tipo de objeto esses dados representam. Assim, há uma alta probabilidade de encontrar um erro. E antes de realizarmos a conversão de tipo, podemos verificar se podemos executar o casting usando a instância do operador:

A expressão verifica se a variável kate é um objeto do tipo Employee. Mas como não é explícito neste caso, tal cheque devolverá o valor de “kate instance of Employee false”, e a transformação não funcionará.

Desta forma, a expressão retornaria:

Deve-se notar que, a partir do Java 16, podemos simplificar a conversão do tipo da seguinte forma: 

Expressão:

Verifica se a variável representa classe, e se representa (isto é, o operador retorna ), então cria uma variável de tipo . E no futuro, podemos usar essa variável clientKate e realizar várias operações nele. kateClientinstanceoftrueclientKateClient 

LEITURA COMPLEMENTAR

INTRODUÇÃO A ORIENTAÇÃO A OBJETOS 

Francisco José Gomes

João Tito Almeida Vianna 

1 Programação Estruturada x Orientação a objetos

1.1 Programação Estruturada

Paradigma de programação que busca a obtenção de uma estrutura lógica clara; boa tanto para compreensão do código, como para manutenção do mesmo. Normalmente essa estrutura é interpretada linha por linha, havendo três tipos de estruturas básicas para navegar pelo código: sequência, seleção e repetição; como ilustrado na Figura 1. Os matemáticos Bohm, C. e Jacopini, G. provaram que qualquer programa pode ser escrito utilizando-se essas três estruturas básicas.

Além disso, este tipo de programação usa como unidade básica a "função". Define-se como função uma sequência de comandos que é executada ao longo do programa várias vezes. Tal sequência é definida em um módulo separado e chamada de dentro da estrutura principal do programa, ou até de outros programas. Além de tornar o programa mais organizado, a utilização de funções otimiza a utilização de memória pelo código.

A programação não-estruturada, com uso do comando "goto", foi caindo em desuso com o advento da estruturada e muito impulsionada pelo artigo publicado por Dijkstra [3]. A estrutura do programa fica comprometida em sua compreensão e manutenção. Basicamente falando, ao "debugar-se" um código, a indicação de erro na linha X não acarreta necessariamente que as linhas acima estão corretas e que o erro encontra-se desta linha em diante. Com a estrutura de "Goto" a busca do erro torna-se desnecessariamente complexa.

1.2 Orientação a objetos

Paradigma de programação que introduz a noção de "classe" e "objeto". Classes são estruturas de dados que contêm tanto campos de dados (variáveis próprias) como seus próprios métodos (funções). Um objeto é uma instância de uma classe, declarada dentro do programa (como uma variável do tipo "int" é declarada, um objeto de qualquer classe criada pelo programador também o deve ser). O surgimento desta estrutura está associado à facilitação da escrita de programas de computador, tornando o processo mais intuitivo.

Um programa orientado a objetos deve ser visto como um conjunto de objetos capazes de interagir entre si. Cada objeto consegue receber, processar e enviar dados, sendo uma "máquina independente".

Essa forma de programação induz o programador a manter o acesso aos dados somente quando a ação é associada a tal objeto. No caso da programação estruturada, enquanto o programa cresce de tamanho, a tendência é o surgimento de variáveis globais, as quais podem ser acessadas e modificadas de qualquer parte do código, tendendo a disseminar bugs.

Uma classe pode ser vista como um conjunto de funções (operações) que encapsulam um conjunto de variáveis (atributos), visando garantir o uso correto das mesmas; como ilustrado na Figura 2.

1.3 Visão geral 

Para finalização do tópico introdutório, apresenta-se a

Tabela 1, da qual pode-se tirar uma visão básica da diferença entre os dois paradigmas de programação apresentados.

Enquanto na programação estruturada temos como unidade básica uma função, a qual pode ser chamada diversas vezes dentro do código e o enfoque é dado às ações executadas por cada comando; temos na programação estruturada a função básica sendo a classe, ou seja, a definição de um tipo de objeto, e o enfoque da programação gira em torno da ideia de objeto apresentada anteriormente.

2 Orientação a objetos

2.1 Classe

Para desenvolvimento de um raciocínio é interessante pensar nas structs que podem ser criadas em programações estruturadas. A struct nada mais é do que a definição de um novo tipo de variável, dentro da qual se encontram algumas outras variáveis. Abaixo encontra-se um exemplo de estrutura criada na linguagem C.

typedef struct aluno

{

char nome[50];

int numeroDeMatricula; int dataDeNascimento[3]; char curso[30];

} aluno;

A definição de classe pode ser vista como uma struct com um nível a mais de complexidade. A classe é uma struct que, além de definir suas próprias variáveis, define as funções que lidarão com as mesmas. Abaixo um exemplo de classe criada na linguagem Java.

public class Aluno

{

private String nome;

private int numeroDeMatricula;

private int[] dataDeNascimento = new int[3]; private String curso;

public Aluno(String N, int Mat, int[] Nasc, String cur)

{

nome = N; numeroDeMatricula = Mat; dataDeNascimento = Nasc; curso = cur;

}

public void setNumeroMatricula(int novo)

{

numeroDeMatricula = novo

}

public void setCurso(String cur)

{

curso = cur;

}

public String getNome()

{

return nome;

}

}

Normalmente as variáveis de uma classe são denominadas atributos e suas funções, métodos. Além dos atributos e métodos, toda classe possui um construtor, chamado na criação de um objeto e garante a inicialização correta do mesmo. O construtor possui obrigatoriamente o mesmo nome da classe. A ordem de definição dos componentes de uma classe é livre.

É possível criar mais de um construtor para a classe, ou método com o mesmo nome. Para tal deve os parâmetros passados para o referido método devem ser diferentes.

Observando o código acima com cuidado, percebe-se a presença de outra declaração antes do tipo de variável ou função. Em orientação a objetos, os atributos e métodos de uma determinada classe podem receber três especificadores de acesso a membro:

• public: acessível de qualquer parte do programa.

• private: acessível somente através das funções da própria classe.

• protected: acessível à classe e também a suas subclasses (tópico, que será discutido mais a frente).

2.1.1 Encapsulamento

Encapsular é proteger os atributos de uma classe, tornando-os acessíveis somente através de seus métodos. Esta é uma prática bastante difundida entre os programas orientados a objeto, pois a responsabilidade de modificar os atributos da classe é dela mesma, não de quem deseja realizar a ação executada pelo método. A Figura 2 ilustra o encapsulamento.

Conhecendo os especificadores de acesso a membro, já podemos dizer que para realização do encapsulamento em uma classe, os atributos definidos devem ser do tipo private e os métodos do tipo public.

Um padrão muito difundido é a criação de funções "getVariavel" e "setVariavel", as quais retornam o valor contido na variável e mudam o valor da mesma, respectivamente. Esta fica sendo então a única maneira de acessar os atributos de uma classe.

2.2 Herança

A herança permite definir uma classe como a extensão de outra. Esta propriedade permite o aproveitamento de código, evitando duplicação; além de facilitar a manutenção do mesmo.

Um exemplo pode ser dado a partir da análise de contas de banco. Todas as contas de um banco possuem um saldo, podem receber depósitos, realizar saques. Ainda assim existem diferentes tipos de contas, como conta-corrente e poupança. Na poupança, por exemplo, deve ser incluído um rendimento mensal sobre o saldo presente nela.

Este é um caso claro onde a herança pode e deve ser utilizada. A criação de uma série de métodos comuns às contas na classe "Conta" é sucedida pela criação de diversas classes que herdam toda a sua estrutura (atributos e métodos). Além disso, os métodos criados na subclasse (Conta Corrente, Poupança, ... ) podem sobrescrever os da superclasse (Conta), devendo para isso ter o mesmo nome.

2.3 Polimorfismo

Denomina-se polimorfismo o fato de uma mesma chamada de método poder invocar métodos diferentes. Este conceito acaba sendo uma consequência natural do uso da herança. Como explicado no item anterior, ao sobrescrever-se um determinado método de uma superclasse, consequentemente abre-se a possibilidade do polimorfismo.

3 Bibliografia

[1] Reis, G. R., Material do minicurso: "C++ e Programação Orientada a Objetos", ministrado na XXXIII Semana da Engenharia, 2010.

[2] Bohm, Corrado; and Giuseppe Jacopini (May 1966). "Flow Diagrams, Turing Machines and Languages with Only Two Formation Rules". Communications of the ACM 9 (5): 366–371.

[3] Dijkstra, E. "Go-to statement considered harmful", em Commun. ACM 11 (1968), 3: 147–148. (http://www.cs.utexas.edu/~EWD/ewd02xx/EWD215.PDF

Fonte: GOMES, F. J.; VIANNA, J. T. A. Introdução a orientação a objetos. Disponível em: https://www.ufjf.br/peteletrica/files/2012/10/Curso-Orienta%C3%A7%C3%A3o-a-objetos.pdf. Acesso em: 23 ago. 2022.