Programação Orientada a Objetos Java

Introdução ao Java

Prof. Anselmo Cardoso Paiva

Prof. Geraldo Braz Junior

Tecnologia Java Java é tanto uma linguagem de programação

de alto nível quanto uma plataforma de desenvolvimento de aplicações

Java como linguagem de programação

Aplicações locais, centralizadas e distribuídas

Aplicações cliente/servidor que executam em browsers

Java como ambiente de execução

Ambiente neutro (JRE – Java Runtime Environment) para diferentes plataformas: SOs, browsers, celulares, palmtops, eletrodomésticos...

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Características Java Linguagem de programação orientada a objetos

Familiar (sintaxe parecida com C)

Simples e robusta (minimiza bugs, aumenta produtividade)

Suporte nativo a threads (+ simples, maior portabilidade)

Dinâmica (módulos, acoplamento em tempo de execução)

Com coleta de lixo (menos bugs, mais produtividade)

Independente de plataforma

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Características Java Segura (vários mecanismos para controlar

segurança)

Código intermediário de máquina virtual

interpretado (compilação rápida,

execução + “lenta”, + produtividade no

desenvolvimento)

Sintaxe uniforme, rigorosa quanto a

tipos (código mais consistente)

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SIMULA1967

SmallTalk1980

ALGOL1960

Java1995

C++1985

C1972

Pascal1973

ADA1983

ADA1995

Linguagens OO: genealogia

5

código

fonte

processador

da linguagem

código

objeto

linkingcódigo

executável

Desenvolvimento de programas

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Implementação de LP Compilação geração de código executável

dependente da plataforma de execução

tradução lenta X execução rápida

Interpretação pura sem geração de código

execução lenta, independente de plataforma

Híbrida geração de código intermediário

independente de plataforma de execução

tradução rápida X execução não muito rápida

7

fonte

Compilador

JAVA

bytecode

Interpretador

JAVA

plataforma

local

Browser

{HTML}

interpretador

JAVA

INTERNET

plataforma

remota

Ambiente de compilação e execução Compilação: Programa Java é compilado para um

código intermediário conhecido como bytecode

Execução: Bytecodes são interpretados pela JVM (Java Virtual Machine) executada no ambiente hospedeiro – arquitetura neutra

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Compilação x Interpretação Problema: Para ter flexibilidade e segurança, abre-se mão

do tempo de execução Um programa Java típico roda 10 vezes mais

lento que um programa equivalente em linguagem nativa

Solução: JIT (Just-in-time compiling) Compiladores JIT convertem programas Java

para linguagem de máquina nativa assim que os mesmos são lidos

Penalidade: a leitura dos programas se torna mais lenta

Vantagem: execuções subseqüentes são mais rápidas

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Ambientes de execução e desenvolvimento Java 2 System Development Kit (J2SDK)

Coleção de ferramentas de linha de comando para, entre outras tarefas, compilar, executar e depurar aplicações Java

Para habilitar o ambiente via linha de comando é preciso colocar o caminho $JAVA_HOME/bin no PATH do sistema

Java Runtime Environment (JRE)

Ambiente mínimo para executar aplicações Java

Faz parte do J2SDK e das principais distribuições Linux, MacOS X, AIX, Solaris, Windows 98/ME/2000 (exceto XP)

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Interfaces de Programação de Aplicações – APIs Java possui uma coleção de APIs (bibliotecas)

padrão que podem ser usadas para construir aplicações: Organizadas em pacotes (java.*, javax.* e

extensões)

Usadas pelos ambientes de execução (JRE) e de desenvolvimento (SDK)

As principais APIs são distribuídas juntamente com os produtos para desenvolvimento de aplicações: Java 2 Standard Edition (J2SE)

Java 2 Enterprise Edition (J2EE)

Java 2 Micro Edition (J2ME)

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Ambientes Integrados de Desenvolvimento – IDEs Existem diversos IDEs construídos a partir

das ferramentas básicas de desenvolvimento:

ambientes baseados em janelas

editores, visualizadores de classes, prototipação ...

Exemplos: Eclipse, NetBeans (Sun), Visual Studio (Microsoft), JBuilder (Borland), Visual Café (Symantec), JCreator, BlueJ, jGRASP...

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CLASSE

Nome

CLASSE Nome1

CLASSE

Nome2

CLASSE

Nome1

Nome.java

Nome1.java

Um arquivo pode conter

várias classes

mesmo Nome

Programa Java: Classe Uma classe é um arquivo fonte (texto)

13

Arquivo fonte : Escola.java

public class Escola {{

class Aluno {

bytecodes

bytecodes

Escola.class

Aluno.class

Arquivos executáveis: class

Arquivos fonte e executáveis

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Convenção para Nomes Java, como C/C++, distingue entre letras

maiúsculas e minúsculas Exemplo: escola é diferente de Escola

Nomes de classes iniciam com maiúscula Exemplo: class Bemvindo

Nomes de variáveis iniciam com minúsculas Exemplo: int peso;

Nomes de métodos são verbos que iniciam com minúscula e depois usam maiúsculas Exemplo: alteraPeso

Representação: Unicode (16 bits - 65.536 caracteres)

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Compilação e Execução: SDK – linha de comando Compilação: javac A partir do

diretório local:

javac Nome.java

Vai produzir: Arquivos .class

separados para cada classe no arquivo .java

coloca arquivos no diretório corrente

Execução: java A partir do

diretório local:java Nome

sendo Nome = nome do arquivo .class que contém o main()

Executa a partir de main(): java Nome

arg1,arg2, ...

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HelloWorld.java

javac

Execução de programas Java

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Verificação de bytecode Etapa que antecede a execução do código em

classes carregadas através da rede Class Loader distingue classes locais (seguras) de

classes remotas (potencialmente inseguras)

Verificação garante: Aderência à especificação da JVM

Não-violação de políticas de acesso estabelecidas pela aplicação

Não-violação da integridade do sistema

Ausência de estouros de pilha

Tipos de parâmetros corretamente especificados

Ausência de conversões ilegais de tipos

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Editordisco

Programa é criado em um editor e armazenado no disco

Compiladordisco

Compilador gera os bytecodes e os armazena no disco

Carregador de classes

disco

O carregador de classes – Class Loader – coloca os bytecodes na memória

______________________________

memória

Verificador de bytecodes

O verificador de bytecodes –Bytecodes Verifier –confirma se todos os bytecodes estão corretos e não violam as restrições de segurança da linguagem Java

______________________________

memória

Interpretador O interpretador lê os bytecodes e executa o programa

______________________________

memória

Pro

cesso d

e E

xecução

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Programas JAVA Aplicações (puras)

são programas carregados e executados localmente pelo interpretador Java

possuem acesso a todos os recursos do ambiente local: diretórios, arquivos

sempre contêm um método principal (main), de onde se inicia a execução do programa

podem fazer chamadas a programas em código nativo (outras linguagens, como C, C++)

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Programas Cliente/Servidor Applets: cliente

são programas inseridos em páginas HTML e executados pelo browser (interpretador Java)

programas (classes) podem ser carregados remotamente

restrições de segurança: não podem acessar recursos locais, só podem comunicar-se com o servidor de onde foram “baixados”

Servlets: servidor

executados sob o controle do servidor

classe carregada dinamicamente por requisição de um cliente

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Applets Java X JavaScript Ambos são códigos executáveis inseridos

em páginas HTML

Código Java: classes compiladas e carregadas remotamente

Código JavaScript: instruções fisicamente dispersas ao longo da página HTML

Java é uma LP de uso geral, orientada a objetos: classes, objetos, encapsulamento, herança e polimorfismo

JavaScript: linguagem script sem classes, sem herança e sem polimorfismo

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Primeiros passos

class Bemvindo {public static void main (String[]

args) {System.out.println(“Bem-

vindo!”);}

}

Método main(): onde se inicia a execução

Atenção a maiúsculas

e minúsculas!

Classe Java: apenas o método main()

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System.out.println (“Bem-vindo!”);

objeto método parâmetro

System.out.print (“Bem-vindo!”);

objeto método parâmetro

Exemplo de chamada de métodos

25

class Bemvindo {public static void main (String[] args) {

System.out.println(“Bem-vindo ” + args[0]);

}}

Método main(): aceita argumentos para execução

Linha de comando: java Bemvindo Pedro

Chamada parametrizada

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class Bemvindo2 {static void imprime() {

System.out.println(“Bem-vindo!”);

}

public static void main (String[] args) {

imprime();}}

método static: método de classe, não aplicável sobre objetos

Classe Java: dois métodos

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Introdução a Java

class Bemvindo3 {void imprime(){

System.out.println(“Bem-vindo!”);}

public static void main(String[] args) {Bemvindo3 obj = new

Bemvindo3();// imprime(); // erro! obj.imprime();

}}

método de instância, somente aplicável sobre objetos

Classe Java: instanciando um objeto

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class Bemvindo3{void imprime(){System.out.println("Bem-vindo!");

}public static void main(String[] args){Bemvindo3 obj=new Bemvindo3();Welcome outro=new Welcome();obj.imprime();outro.imprime();

} // main} // Bemvindo3

class Bemvindo3{

imprime()

main(...) }

class Welcome{

imprime()

}

class Welcome{void imprime(){System.out.println("Welcome!");

}} // Welcome

Duas classes: composição

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Streams de entrada/saída Em um programa, dados são lidos/gravados

através de streams (fluxos) de E/S

Fontes e destinos: console, arquivos, rede...

Um programa pode gerenciar diversos streams

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Chamada Parametrizada X Entrada/Saída via Console Chamada parametrizada: programa inicia com valores armazenados

em um array de Strings

não é uma forma usual de entrada de dados

Ao iniciar a execução de um programa, são criados automaticamente os seguintes streams: System.in - standard input (teclado)

System.out - standard output (vídeo)

System.err - standard error (vídeo) Podem ser redirecionados para disco, por exemplo

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Entrada via Console Classe BufferedReader

usada para leitura de um stream de caracteres para um buffer

definida no pacote java.io

Método readLine()

definido em BufferedReader

faz a leitura de uma linha de texto até um caracter „\n‟

causa uma exceção se ocorrer um erro enquanto lê os dados da entrada

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72 101 108 108 111 13

String msg = stdin.readLine();

InputStream

72 101 108 108 111 13

leitura de bytes

InputStreamReader

H e l l o \n

buffer de caracteres

BufferedReader

H e l l o

msg

String

Entendendo Entrada via Console

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L i n h a i n f o r m a d a = H e l l o

System.out.println(“Linha informada = ”+ msg);

PrintStream

vídeo

Entendendo Saída via Console

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Entrada via Console: String

1. import java.io.*;

2. class Leitura {3. public static void main(String[] args) throws 4. IOException{

5. BufferedReader stdin = new BufferedReader(6. new InputStreamReader(System.in));

7. System.out.println(“Entre uma linha:”);8. String msg = stdin.readLine();9. System.out.println(“Linha informada = ”+ msg);10. }11. }

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Entrada via Console: int1. import java.io.*;

2. class Leitura {3. public static void main(String[] args) throws 4. IOException{

5. BufferedReader stdin = new BufferedReader(6. new InputStreamReader(System.in));

7. System.out.println(“Entre um número:”);8. int i = Integer.parseInt(stdin.readLine());9. System.out.println(“Número = ”+ i);10. }11. }

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Usando Scanner() e printf()JDK 1.51. import java.io.*;2. import java.util.Scanner;

3. public class LeScanner {4. public static void main(String[] args) {5. Scanner input = new Scanner(System.in);6. System.out.print("Digite seu nome: ");7. String nome = input.next();8. System.out.print("Digite sua idade: ");9. int idade = input.nextInt();

10. System.out.printf("%s tem %d anos\n", nome, idade);

11. } }

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Estruturas de Controle

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Estruturas de Controle

Estruturas de seleção if, if-else, switch

Estruturas de repetição for, while, do-while

Desvios (somente em estruturas de repetição)

continue, break, rótulos

Java não possui um comando goto, porém “goto” é uma palavra reservada

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Expressões Booleanas

Uma condição usa operadores relacionais e resulta em um valor booleano (true ou false):

== equal to

!= not equal to

< less than

> greater than

<= less than or equal to

>= greater than or equal to

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O operador condicional ? :

Mesma semântica da estrutura if-else

Único operador ternário da linguagem Java

o primeiro operando é uma expressão booleana

retorna o segundo operando se a expressão condicional

for true ou o terceiro operando se for false

Exemplos:

System.out.println( (media >= 7) ? “Aprovado” : “Reprovado” );

int x = (y != 0) ? 50 : 500;

String titulo = (sex == 'f') ? "Sra." : "Sr.“ ;

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Sintaxe da instrução switch

switch(expr1) {

case expr2:

instruções;

break;

case expr3:

instruções;

break;

default:

instruções;

}

Na instrução switch (expr1),

expr1 deve ser compatível com

atribuições do tipo int, sendo

permitidos os tipos de dados

short, int, byte ou char, pois pode

ser feita a coerção (cast) para o

tipo int, o que não é possível

com os tipos long ou de ponto

flutuante.

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Exemplos while/do-while

int x = 0;

while (x < 10) {

System.out.println ("item " + x);

x++;

}

int x = 0;

do {

System.out.println ("item " + x);

x++;

} while (x < 10);

// loop infinito

while ( true ) {

...

}

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Exemplos for

for ( int x = 0; x < 10; x++ ) {

System.out.println ("item " + x);

}

for ( int x = 0, int y = 25;

x < 10 && (y % 2 == 0);

x++, y = y - 1 ) {

System.out.println (x + y);

}

// loop infinito

for ( ; ; ) {

...

}

44

45

Comandos de desvio: break e continue

break: interrompe a execução do bloco de repetição Continua com a próxima instrução após o bloco

continue: interrompe a iteração atual Ignora as instruções restantes no bloco, testa a condição e

reinicia com a próxima iteração

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Usando rótulos

break e continue sempre atuam sobre o bloco de repetição onde são chamados

Em blocos de repetição contidos em outros blocos, pode-se usar rótulos para fazer break e continue atuarem em blocos externos

Os rótulos só podem ser usados antes de do, while e for

As chamadas só podem ocorrer dentro de blocos de repetição

Tipos, Operadores e Literais

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Identificadores

São palavras utilizadas para nomear variáveis,

métodos e classes

Na linguagem Java, o identificador sempre

começa por letra, sublinhado(_) ou cifrão ($)

Não podem começar por números

São “case sensitive”

Do segundo caractere em diante, pode conter

qualquer seqüência de letras, dígitos, sublinhados

ou cifrões

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Identificadores Exemplos de identificadores válidos:

nomeAluno

saldo

lâmpada // não recomendável

User_name // fora do padrão

_sys_var1

Class // não recomendável

Java utiliza o padrão Unicode (16 bits)

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Palavras reservadas em Java

abstract boolean break byte case

catch char class continue default

do double else extends

final finally float for if

implements import instanceof int interface

long native new return package

private protected public synchronized short

static super switch this try

throw throws transient void volatile

while enum

true, false e null não são palavras reservadas e sim literais

OBS: Todas as palavras reservadas são escritas com letras minúsculas

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Palavras reservadas Modificadores de Acesso private, protected, public

Modificadores de classe, método e variável abstract, class, extends, final, implements,

interface, native, new, static, synchronized, transient, volatile

Controle de fluxo break, case, continue, default, do, else, for, if,

instanceof, return, switch, while

51

Palavras reservadas

Tratamento de Erros catch, finally, throw, throws, try, assert

Controle de Pacotes import, package

Tipos de Dados boolean, byte, char, double, float, int, long, short,

void (somente retorno)

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Tipos primitivos em Java

Armazenados na pilha (acesso rápido)

Não são objetos. Classe 'wrapper' faz transformação, se necessário (encapsula valor em um objeto)

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Caracteres especiais

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Operadores

55

Tabela de Precedência

56

Atribuição

57

Operadores Matemáticos

58

Incremento e Decremento

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Operador de Concatenação

60

instanceof

61

Tipos de dados

62

Conversão de tipos primitivos

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Conversão de referências

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Coerção (cast) As variáveis podem ser convertidas em tipos maiores

de maneira automática, mas não em tipos menores

Desta forma, uma expressão int pode ser tratada como long, mas uma expressão long não poderá ser tratada como int sem que haja uma coerção explicita

Uma coerção é utilizada para persuadir o compilador a reconhecer uma atribuição

Esse procedimento pode ser adotado, por exemplo, para “comprimir” um valor long em uma variável int

Na coerção, o programador assume os riscos da conversão de dados

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public class Test {

public static void main(String args[]) {

int i = 16777473;

short s = (short) i;

byte b = (byte) i;

System.out.println(“Valor int:” + i);

System.out.println(“Valor short:” + s);

System.out.println(“Valor byte:” + b);

}

}

A execução de código provoca duas conversões. Em ambas ocorre perda de informação

Coerção - Exemplo

i = 00000001 00000000 00000001 00000001

(int (4 bytes) - valor: 16777473)

s = 00000001 00000000 00000001 00000001

(short (2 bytes) - valor: 257)

b = 00000001 00000000 00000001 00000001

(byte (1 byte) - valor: 1)66

Coerção – Exemplo com objetos

Array v = new Array( );

v.add(“Hello”);

String s = (String)v.get(0);

Como o método get sempre retorna um elemento

do tipo Object, que não pode ser atribuído a uma

String, torna-se necessário fazer o cast antes da

atribuição

Caso fosse feita a atribuição direta, teríamos um

erro de compilação:

String s = v.get(0); // erro

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