Análise e Projeto Orientados
por Objetos
Aula 01 – Orientação a Objetos
Edirlei Soares de Lima
<edirlei@iprj.uerj.br>
Paradigmas de Programação
•
•
•
Um paradigma de programação consiste na filosofia adotada
na construção de softwares.
É um modelo, padrão ou estilo de programação suportado
por linguagens que agrupam certas características comuns.
Exemplos:
–
–
–
–
Imperativo e Estruturado (C, Pascal, Basic, ...);
Lógico (Prolog, ...);
Funcional (Lisp, Haskell, ...);
Orientado a Objetos (Java, C++, C#, ... );
Orientação a Objetos
•
•
Consiste em um paradigma de análise, projeto e programação
de sistemas baseado na composição e interação entre diversas
unidades de software chamadas de objetos.
Sugere a diminuição da distância entre a modelagem
computacional e o mundo real:
–
O ser humano se relaciona com o mundo através de conceitos de
objetos;
–
–
Estamos sempre identificando qualquer objeto ao nosso redor;
Para isso lhe damos nomes, e de acordo com suas características lhes
classificamos em grupos;
Orientação a Objetos
Fonte: http://www.bonkersworld.net/object-world/
Orientação a Objetos
•
•
Surgiu na tentativa de solucionar problemas complexos
existentes através do desenvolvimento de sistema menos
complexos, confiáveis e com baixo custo de desenvolvimento e
manutenção.
Por que usar a orientação a objetos?
–
–
–
–
–
Organização do código;
Aumenta a reutilização de código;
Reduz tempo de manutenção de código;
Reduz complexidade através da melhoria do grau de abstração;
Ampla utilização comercial;
•
4 das 5 linguagens mais populares hoje são totalmente baseadas em orientação a
objeto (http://www.tiobe.com/index.php/content/paperinfo/tpci/index.html).
Diagrama de Classes - UML
•
•
UML (Unified Modeling Language): linguagem de modelagem
que permite representar um sistema de forma padronizada.
Diagrama de classes:
–
Mostra um conjunto de classes e seus relacionamentos;
–
É o diagrama central da modelagem orientada a objetos;
Diagrama de Classes - UML
•
Graficamente, as classes são representadas por
retângulos incluindo nome, atributos e métodos.
Carro
Piloto
...
1
Marca: Texto
Cor: Texto
Placa: Texto
possui
.
..
1
.*
N° Portas: Inteiro
1
1
.
..
pertence
1
.*
Acelerar(): void
Frear(): void
TrocarMarcha(x): void
Buzinar(): void
Equipe
..
...
pertence
.
1
.
..
Relacionamento: Associação
Classes e Objetos
•
•
A classe é o modelo ou molde de construção de objetos. Ela
define as características e comportamentos que os objetos
irão possuir.
Classe Carro
E sob o ponto de vista da programação:
–
–
–
–
–
–
O que é uma classe?
O que é um atributo?
O que é um método?
O que é um objeto?
Como o objeto é usado?
Como tudo isso é codificado???
Objeto Carro2
Criação de Classes
public class Carro {
Declaração
private String marca;
private String cor;
private String placa;
private int portas;
private int marcha;
private double velocidade;
Atributos
Carro
-
Marca: Texto
public void Acelerar()
{
velocidade += marcha * 10;
}
- Cor: Texto
-
-
Placa: Texto
N° Portas: Inteiro
.
..
+
+ Frear(): void
+
+
Acelerar(): void
public void Frear()
{
velocidade -= marcha * 10;
}
Métodos
TrocarMarcha(x): void
Buzinar(): void
.
..
...
}
Utilizando Objetos
•
Para manipularmos objetos precisamos declarar variáveis de
objetos.
•
•
Uma variável de objeto é uma referência para um objeto.
A declaração de uma variável de objeto é semelhante a
declaração de uma variável normal:
Carro carro1; /* carro1 não referencia nenhum objeto,
o seu valor inicial é null */
•
A simples declaração de uma variável de objeto não é
suficiente para a criação de um objeto.
Utilizando Objetos
•
•
A criação de um objeto deve ser explicitamente feita através
do operador new:
Método construtor
da classe Carro.
Carro carro1;
carro1 = new Carro(); /* instancia o objeto carro1 */
O operador new aloca o objeto em memória e retorna uma
referência para o mesmo:
Carro
Tipo = XYZ
Cor = Branco
Placa = ABC123
carro1
N° Portas = 2
.
..
Utilizando Objetos
•
•
Um objeto expõe o seu comportamento através dos métodos.
É possivel enviar mensagens para os objetos objetos
instanciados:
Carro carro1 = new Carro();
Carro carro2 = new Carro();
Envia a mensagem
mudarMarcha para o
objeto carro1.
carro1.mudarMarcha(2);
carro1.aumentaVelocidade(5);
Envia a mensagem
aumentaVelocidade
para o objeto carro2.
carro2.mudarMarcha(4);
carro2.aumentaVelocidade(10);
Pilares da Orientação a Objetos
•
A orientação a objetos está sedimentada sobre
quatro pilares derivados do princípio da abstração:
–
–
–
–
Encapsulamento
Herança
Composição
Polimorfismo
Pilares da Orientação a Objetos
•
A orientação a objetos está sedimentada sobre
quatro pilares derivados do princípio da abstração:
–
–
–
–
Encapsulamento
Herança
Composição
Polimorfismo
Encapsulamento
•
Encapsulamento é a característica da orientação a objetos
capaz de ocultar partes (dados e detalhes) de implementação
interna de classes do mundo exterior.
•
•
Os objetos ficam protegidos em uma capsula (interface).
Evita o acesso indevido e a corrupção
de dados.
–
Exemplo: como desligar o projetor?
•
Vantagens:
–
Abstração, manutenção, proteção...
Encapsulamento - UML
•
Visibilidade:
–
–
–
Público (+): o atributo ou método
pode ser acessado por qualquer
outra classe.
Privado (-): o atributo ou método
pode ser acessado apenas por
métodos da mesma classe.
Protegido (#): funciona como o
private, exceto que as classes
filhas ou derivadas também terão
acesso ao atributo ou método.
Carro
Tipo: Texto
Cor: Texto
Placa: Texto
N° Portas: Inteiro
-
-
-
-
.
..
+
+
+
+
Acelerar(): void
Frear(): void
TrocarMarcha(x): void
Buzinar(): void
.
..
Modificadores de Acesso
public class Carro {
O modificador public declara que a classe
pode ser usada por qualquer outra classe.
Sem public, uma classe pode ser usada
somente por classes do mesmo pacote
public double velocidade;
O modificador public declara que o
atributo pode ser acessado por métodos
externos à classe na qual ele foi definido.
private String cor;
O modificador private declara que o
atributo não pode ser acessado por
métodos externos à classe na qual ele foi
definido.
public void Acelerar()
{
velocidade += marcha * 10;
}
O modificador public declara que o
método pode ser executado por métodos
externos à classe na qual ele foi definido.
public void Frear()
{
velocidade -= marcha * 10;
}
}
Pilares da Orientação a Objetos
•
A orientação a objetos está sedimentada sobre
quatro pilares derivados do princípio da abstração:
–
–
–
–
Encapsulamento
Herança
Composição
Polimorfismo
Herança
•
Herança é o mecanismo pelo qual uma classe pode "herdar"
as características e métodos de outra classe para expandi-la
ou especializá-la de alguma forma.
Transporte
Aquático
Terrestre
Aéreo
Avião
Barco
Carro
Generalização e Especialização
Abstrato
Transporte
.
.
.
.
.
.
Terrestre
Carro
Moto
Concreto
Herança - UML
Transporte
.
.
..
..
•
Relacionamento:
–
Generalização
Terreste
.
.
..
..
“
é um”
“é um tipo”
Carro
Moto
.
.
..
..
...
...
Herança
public class Transporte {
protected int capacidade;
protected int velocidade;
O modificador protected
determina que apenas a
própria classe e as classes
filhas poderão ter acesso
ao atributo.
public Transporte()
{
velocidade = 0;
}
public int GetCapacidade()
{
Transporte
return capacidade;
}
public void SetCapacidade(int cap)
{
# Capacidade: inteiro
# Velocidade: inteiro
capacidade = cap;
+
+
GetCapacidade(): inteiro
SetCapacidade(c): void
}
public int GetVelocidade()
{
return velocidade;
}
+ GetVelocidade(): void
}
Herança
public class Terrestre extends Transporte{
protected int numRodas;
A classe Terrestre herda as
características da classe
Transporte.
public Terrestre(int rodas)
{
super();
numRodas = rodas;
}
Chamada ao método
construtor da classe pai
(
Transporte).
Terrestre
# N° Rodas: inteiro
public int GetNumRodas()
{
return numRodas;
}
+
+
GetNumRodas() : inteiro
SetNumRodas(n): void
public void SetNumRodas(int num)
{
numRodas = num;
}
}
Herança
public class Carro extends Terrestre{
A classe Carro herda as
características da
classe Terrestre.
private String cor;
private String placa;
private int marcha;
Chamada ao método
construtor da classe
pai (Terrestre).
public Carro(String ncor, String nplaca)
{
super(4);
cor = ncor;
placa = nplaca;
marcha = 0;
Carro
-
Cor: Texto
}
public int GetMarcha()
{
- Placa: Texto
- Marcha: Inteiro
return marcha;
+
+
+
GetMarcha(): Inteiro
TrocaMarcha(n): void
Acelerar(): void
}
public void TrocarMarcha(int novaMarcha)
{
marcha = novaMarcha;
}
+ Frear(): void
...
Herança
...
public void Acelerar()
{
velocidade += marcha * 10;
Carro
- Cor: Texto
}
-
-
Placa: Texto
Marcha: Inteiro
public void Frear()
{
velocidade -= marcha * 10;
}
+
+
GetMarcha(): Inteiro
TrocaMarcha(n): void
+ Acelerar(): void
+ Frear(): void
}
Herança
public static void main(String[] args) {
Carro meuCarro = new Carro("Vermelho", "ABC-1234");
meuCarro.TrocarMarcha(1);
meuCarro.Acelerar();
meuCarro.Acelerar();
System.out.println("Velocidade do Carro: "+meuCarro.GetVelocidade());
}
Pilares da Orientação a Objetos
•
A orientação a objetos está sedimentada sobre
quatro pilares derivados do princípio da abstração:
–
–
–
–
Encapsulamento
Herança
Composição
Polimorfismo
Composição
•
A composição (ou agregação) é a característica da orientação a
objetos que permite combinar objetos simples em objetos mais
complexos.
–
Possibilita a reutilização de código;
–
Um objeto mais complexo pode ser composto de partes mais simples;
Composição – UML
•
Relacionamento: Agregação
–
–
–
É um tipo especial de associação;
Utilizada para indicar “todo-parte”;
Um objeto “parte” pode fazer parte de vários objetos “todo”.
Composição – UML
•
Relacionamento: Composição
–
É uma variante semanticamente mais “forte” da agregação;
–
Os objetos “parte” só podem pertencer a um único objeto “todo” e
têm o seu tempo de vida coincidente com o dele;
–
Quando o “todo” morre todas as suas “partes” também morrem;
Composição
public class Carro{
public class Roda{
private Roda[] rodas;
private Motor motor;
...
public Roda()
{
...
}
public Carro()
{
rodas = new Roda[4];
for (int x = 0; x < 4; x++)
rodas[x] = new Roda();
...
}
motor = new Motor();
}
public class Motor{
...
...
}
public Roda()
{
...
}
...
}
Pilares da Orientação a Objetos
•
A orientação a objetos está sedimentada sobre
quatro pilares derivados do princípio da abstração:
–
–
–
–
Encapsulamento
Herança
Composição
Polimorfismo
Polimorfismo
•
•
O polimorfismo deriva da palavra polimorfo, que significa
multiforme, ou que pode variar a forma.
Na orientação a objetos, polimorfismo é a habilidade de
objetos de classes diferentes responderem a mesma
mensagem de diferentes maneiras.
–
Ou seja, várias formas de responder à mesma mensagem.
Polimorfismo
•
•
Exemplo: Um dono de uma fábrica de brinquedos solicitou
que seus engenheiros criassem um mesmo controle remoto
para todos os brinquedos de sua fábrica.
Assim quando o brinquedo recebe o sinal MOVER, ele se
move de acordo com a sua função:
–
–
–
Para o avião, mover significa VOAR;
Para o barco significa NAVEGAR;
Para o automóvel CORRER;
Polimorfismo
•
O Polimorfismo pode ser classificado de três maneiras:
–
Polimorfismo de sobrecarga: permite que uma classe possa ter vários
métodos com o mesmo nome, mas com assinaturas distintas;
–
Polimorfismo de Sobreposição: permite que uma classe possua um
método com a mesma assinatura (nome, tipo e ordem dos
parâmetros) que um método da sua superclasse (o método da classe
derivada sobrescreve o método da superclasse);
–
Polimorfismo de Inclusão: permite que um objeto de uma classe
superior assuma a forma de qualquer um dos seus descendentes;
Polimorfismo de Sobrecarga
•
Polimorfismo de sobrecarga:
public class Carro extends Terrestre{
...
public void Acelerar()
{
velocidade += marcha * 10;
}
public void Acelerar(double forca)
{
velocidade += marcha * 10 * forca;
}
...
}
Polimorfismo de Sobrecarga
•
Polimorfismo de sobrecarga de métodos construtores:
public class Carro extends Terrestre{
...
public Carro()
{
super(4);
}
public Carro(String ncor, String nplaca)
{
super(4);
cor = ncor;
placa = nplaca;
marcha = 0;
}
...
}
Polimorfismo de Sobreposição
•
Considere que a classe Brinquedo possui como descendentes
as classes Carro, Avião e Barco:
Brinquedo
-
-
velocidade: double
aceleracao: double
+
mover(): void
Carro
..
mover(): void
Aviao
...
Barco
..
mover(): void
.
.
+
+ mover(): void
+
Polimorfismo de Sobreposição
public class Brinquedo{
...
public Brinquedo()
{
}
public void mover()
{
System.out.print("Mover brinquedo!");
}
}
public class Carro extends Brinquedo{
public Carro()
{
}
@Override
public void mover()
{
System.out.print("CORRER!");
}
}
Polimorfismo de Sobreposição
public class Aviao extends Brinquedo{
public Aviao()
{
}
@Override
public void mover()
{
System.out.print("VOAR!");
}
}
public class Barco extends Brinquedo{
public Barco()
{
}
@Override
public void mover()
{
System.out.print("NAVEGAR!");
}
}
Polimorfismo de Sobreposição
public class ControleRemoto{
private Brinquedo brinquedo;
public ControleRemoto(Brinquedo b)
{
brinquedo = b;
}
Polimorfismo
de inclusão
public void mover()
{
brinquedo.mover();
}
}
public static void main(String[] args) {
Carro carro = new Carro();
ControleRemoto = new ControleRemoto(carro);
ControleRemoto.mover();
}
Classes Abstratas e Operações Abstratas
•
O modificador abstractpode ser utilizado na declaração
de uma classe para definir que ela é abstrata.
–
Uma classe abstrata normalmente possui um ou mais métodos
abstratos.
•
•
Um método abstrato não possui implementação, seu
propósito é obrigar as classes descendentes a fornecerem
implementações concretas das operações.
Uma classe abstrata não pode ser instanciada diretamente.
Classes Abstratas e Operações Abstratas
public abstract class Terrestre extends Transporte{
...
public abstract void Acelerar();
}
public class Carro extends Terrestre{
.
..
Ocorrerá um erro de compilação se
a classe Carro não implementar o
método Acelerar.
@Override
public void Acelerar()
{
velocidade += marcha * 10;
}
}
Exercícios
Lista de Exercícios 01
http://www.inf.puc-rio.br/~elima/poo/