Programação Orientada a Objetos

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PROGRAMAÇÃO VOLTADA A
OBJETOS
AULA 1
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Leonardo Gomes
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CONVERSA INICIAL
Nesta etapa, faremos uma introdução ao tópico de programação orientada a objetos e à
linguagem de programação Java. Falaremos sobre os diferentes paradigmas de programação com
foco na orientação a objetos. Daremos também os primeiros passos no Java, uma importante
linguagem de programação que servirá de base para este estudo como um todo.
Ao final desta etapa, esperamos atingir os seguintes objetivos que serão avaliados ao longo do
estudo da forma indicada:
Quadro 1 – Objetivos
Objetivos Avaliação
  1 – Contextualização sobre o paradigma de programação orientado a objetos e à
Linguagem de programação Java
Questionário e questões
dissertativas
 2 – Capacidade de criar projetos Java simples dentro da IDE Eclipse Questionário e questões
dissertativas
 3 – Desenvolver programas básicos utilizando Java Questionário e questões
dissertativas
Fonte: Gomes, 2020.
TEMA 1 – PARADIGMAS DE PROGRAMAÇÃO E HISTÓRIA DA
PROGRAMAÇÃO ORIENTADA A OBJETOS
Neste tópico, discutiremos os diferentes paradigmas de programação e um pouco de seu
histórico com foco na Orientação a Objetos. Antes mesmo do surgimento dos primeiros
computadores na década de 1940, já existiam modelos e regras formais para descrever algoritmos
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que serviram de base para as primeiras linguagens de programação propriamente ditas. Chamamos
de paradigma de programação um dos meios de classificar linguagens de programação de acordo
com sua estruturação, abstração e funcionalidades.
Nestes primeiros anos da programação, destacamos o paradigma procedural, o paradigma
funcional, o paradigma lógico e o paradigma orientado a objetos. Geralmente, iniciamos o
aprendizado na programação por meio do paradigma procedural, e a linguagem C utiliza
exclusivamente esse paradigma. Nele, baseamos nosso código em comandos que mudam o estado
da memória de forma detalhada e sequencial, ou seja, procedural. Reservamos espaços de memória
por meio de variáveis para armazenar nossos dados e criamos funções que definem comportamentos
desejados para esses dados. Esse paradigma se aproxima da forma que o processador interpreta os
comandos e trabalha com os dados efetivamente, dando maior liberdade para o programador
desenvolver algoritmos eficientes.
Junto ao paradigma procedural, surgiu também o paradigma funcional, no qual o código é
pensado e descrito por meio da resolução de funções matemáticas. Esse paradigma facilita o
desenvolvimento de certos algoritmos que são mais facilmente representados de forma puramente
matemática. Tal paradigma ainda é muito utilizado em certas linguagens que combinam paradigmas
como a linguagem Scala.
Outro importante paradigma que surgiu na década de 1950 foi o paradigma lógico, no qual
uma base de declarações lógicas matemáticas é gerada pelo programador, com a qual o computador
se baseia para calcular respostas fundamentadas na base inicialmente criada. Uma linguagem
proeminente que adota esse paradigma de forma exclusiva é o Prolog, que possui diversas aplicações
na inteligência artificial.
Em meados dos anos 1960, um pesquisador chamado Alan Kay, influenciado por sua formação
em biologia e matemática, além de outras tecnologias da época, como o Sketchpad e a Simula,
pensou em uma nova arquitetura de programação que chamou de paradigma orientado a objetos.
Em sua concepção original, a programação orientada a objeto deveria se basear em células
independentes trocando mensagens entre si e retirando o foco dos dados. As linguagens de
programação Simula e Smalltalk foram as primeiras a adotar as práticas propostas por Alan Kay.
As linguagens modernas de programação se inspiram e combinam esses paradigmas oferecendo
diversas opções de estratégias para o desenvolvimento de algoritmos.
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As soluções aplicadas em um paradigma podem ser de forma direta ou indireta representadas
em outro, tornando cada paradigma ótimo para um tipo de situação diferente. Um programador
versado em diversos paradigmas terá um ferramental maior na hora de gerar soluções para
problemas complexos.
Neste estudo, vamos abordar o paradigma orientado a objetos, que é muito popular em
soluções comerciais hoje por ser especialmente adequado para projetos de grande escala que
necessitam de constante manutenção e ampliação.
Figura 1 – Representação dos paradigmas de programação
Fonte: Gomes, 2020.
Imperativo são os paradigmas voltados para representar os comandos que resolvem o problema,
focado em como resolver. Em contrapartida, temos os paradigmas declarativos que não focam em
mudanças de estado sequencial de um programa, mas sim no que se deve resolver. Dessas duas
classes derivam os paradigmas que discutimos até aqui.
1.1 PARADIGMA DE PROGRAMAÇÃO ORIENTADA A OBJETOS
O paradigma orientado a objeto foi pela primeira vez aplicado de forma adaptada na linguagem
de programação Simula 67, nos anos de 1960, posteriormente também sendo utilizado de forma
exclusiva na linguagem Smalltalk da Xerox. Sua grande popularidade influenciou todas as principais
linguagens de programação de hoje, C++, C#, PHP, Python e Java, que é a linguagem base do nosso
estudo.
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O pesquisador Alan Kay, que atuou na empresa Xerox, foi quem liderou o projeto que encabeçou
as primeiras linguagens de programação baseadas em orientação a objetos, sendo inclusive
responsável por cunhar o termo.
Alan Kay propôs uma abstração em que a programação de computadores poderia ser encarada
como um organismo vivo, no qual cada célula é entendida como um elemento independente,
relacionando-se com outras células de forma a manter o funcionamento de todo um organismo. Alan
Kay expandiu essa ideia para outras relações além das intercelulares, pois a forma como entendemos
o mundo se dá por meio das relações de objetos e pessoas, cada um com suas características
individuais, realizando ações uns sobre os outros e permitindo a construção de sistemas complexos.
Essa forma de pensar é natural e intuitiva para nós, pois emula como vemos o mundo.
Em programação estruturada, o foco está nas ações: em um programa de computador de
vendas, por exemplo, o conjunto de instruções que efetua a compra de itens por um cliente
geralmente seria agrupado em uma função chamada comprar(), porém, em um sistema orientado a
objetos, pensamos primeiro no objeto “quem está realizando essa compra?”, e teríamos um objeto
cliente com todos os dados dos clientes, bem como um comando como cliente.comprar(). Assim,
associamos sempre os objetos (cliente neste exemplo) à ação (comprar), que deixa mais clara e
intuitiva a leitura dos códigos, pois há maior contexto quando pensamos em um “cliente comprando”
que simplesmente na ação de comprar isolada, trazendo o código mais perto de como entendemos
o mundo. Associando essa prática a outros conceitos, como herança, polimorfismo, encapsulamento,
entre outros, promovemos ganhos de produtividade, especialmente na manutenção de códigos pela
sua maior facilidade no entendimento.
No próximo tópico, será apresentada a linguagem de programação Java, que é completamente
voltada ao paradigma de orientação a objetos.
TEMA 2 – HISTÓRIA DO JAVA
Neste tópico vamos discutir o histórico, a origem e a importância da linguagem Java. Conhecer
este contexto nos ajuda a compreender a função dos principais atores tecnológicos da computação.
2.1 PRIMEIROS ANOS
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A Linguagem Java surgiu no início dos anos 1990 em uma importante empresa de tecnologia
chamada SunMicrosystems.
A equipe responsável pelo desenvolvimento desta linguagem atuava no chamado Green Project
e foi liderada pelo cientista da computação James Gosling. O Green Project tinha por objetivo gerar
tecnologias voltadas para conectividade de equipamentos domésticos. O primeiro produto foi um
dispositivo chamado StarSeven, que semelhante a um tablet, poderia receber comandos de toque e
controlar os demais dispositivos. A comunicação entre os dispositivos deveria se dar por meio de
uma linguagem de programação que fosse independente de plataforma. A equipe de Gosling a
princípio tentou adaptar o C++ para esta tarefa, mas, por fim, optou por desenvolver uma linguagem
própria, que chamaram na época de Oak (do inglês, carvalho).
A linguagem Oak possuía o diferencial de ser uma interpretada por uma máquina virtual
fornecida pela Sun, e todo o dispositivo que rodasse a máquina virtual da Sun seria capaz de executar
códigos Oak sem a necessidade de compilação específica para o dispositivo em questão. Embora o
projeto de conectividade doméstica não tenha emplacado como planejado, a tecnologia de uma
linguagem independente de plataforma casou muito bem a internet e os navegadores que se
popularizaram muito na época. Por questões legais e de registro de marca, a linguagem Oak mudou
seu nome para Java em 1995.
Com isso, popularizou-se muito o uso de pequenos programas chamados applets, os quais eram
baixados de um servidor web e poderiam ser executados na máquina dos clientes
independentemente da plataforma, desde que eles possuíssem uma máquina virtual Java
previamente instalada.
2.2 O JAVA MODERNO
Nas décadas de 1990 e 2000, a popularização da internet levou a uma grande popularização da
linguagem Java, que recebeu suporte de grandes companhias de informática, tais como a IBM. De
certa forma, o objetivo inicial do Green Project foi atingido com o Java sendo utilizado para conectar
todo o tipo de dispositivo móvel, tais como celulares, tablets, computadores e até mesmo uma das
primeiras sondas espaciais robóticas a atingir o solo marciano em 2004.
Figura 2 – Opportunity, sonda espacial que realizou missão exploratória do solo marciano
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Créditos: rzulev/Shutterstock.
A linguagem Java adotou licença de software livre GPL v3 em 2006, o que significa que os
programas feitos pela Sun para permitir o funcionamento do Java e de suas bibliotecas possuem
código aberto para consulta, cópia e modificação, desde que o desenvolvedor que faça modificações
também disponibilize seu código livremente. A Sun Microsystems foi adquirida pela Oracle em 2010,
que é quem oferece suporte ao Java até hoje.
Embora applets não sejam mais usualmente adotadas, a popularidade do Java se mantém, de
forma que essa linguagem é adotada nos aplicativos do sistema operacional Android, em diversos
tipos de servidores, em leitores de livros digitais como Kindle e TV digital DTVI e até no tradicional
programa de Imposto de Renda brasileiro, dentre outros muitos exemplos.
No momento da edição deste documento, a linguagem Java se encontra na versão 13, lançada
em setembro de 2019. Trata-se de uma linguagem Orientada a Objetos com sintaxe baseada na
linguagem C. No próximo tópico, discutiremos questões técnicas da arquitetura e organização das
soluções Java.
TEMA 3 – ORGANIZAÇÃO DO JAVA
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Agora, vamos debater em detalhes a tecnologia Java em si. Mais que uma linguagem e
bibliotecas, o Java necessita de um ambiente próprio para o seu funcionamento.
Ele também acompanha um conjunto completo de programas que também iremos apresentar.
Tradicionalmente, as linguagens de programação passam por um processo denominado compilação,
o qual transforma o código de alto nível escrito pelo programador no que chamamos de código de
máquina ou binário. Esse código nativo é lido pelo processador que executa as instruções. Os
programas .exe do Windows são um exemplo de binário. Em contrapartida, existem também
linguagens que são interpretadas que não passam por esse processo de compilação. O código escrito
pelo programador em tempo de execução é traduzido para código de máquina.
Códigos interpretados são essencialmente menos eficientes que códigos compilados pela
quantidade extra de instruções que requer a interpretação dele. Porém, possuem a vantagem de
serem facilmente portados para diferentes plataformas justamente por não necessitarem de
recompilação para cada plataforma. Dessa forma, um mesmo código interpretado sem alterações
pode ser executado em diferentes computadores com sistema operacional Linux, Windows ou Mac.
Quanto ao Java, dependendo do ambiente de execução, é possível trabalhar com ele tanto
interpretado quanto compilado. Porém, ele tipicamente funciona em um processo em dois passos.
Primeiro, o código de alto nível é compilado para um formato chamado bytecode. Esse código
bytecode posteriormente é interpretado por um programa chamado máquina virtual Java, em inglês
Java Virtual Machine. Ao longo dos nossos estudos, chamaremos pela sigla JVM. As JVM para as
principais plataformas são mantidas pela Oracle, mas podem ser desenvolvidas de forma
independente para os mais diversos dispositivos por qualquer equipe, visto que possuem licença
livre. Portanto, um mesmo bytecode pode ser executado em qualquer sistema que possua uma JVM.
Pelo fato de o Java utilizar JVM para interpretar seus bytecodes, existe uma perda em
desempenho quando comparado a um código compilado nativo. Porém, as JVM evoluíram muito ao
longo dos anos, e uma das principais tecnologias neste sentido é o chamado Hotspot.
Estudos estatísticos mostram que, na grande maioria dos programas, 80% do processamento se
concentra em somente 20% do código. O Hotspot é uma tecnologia que identifica esses trechos de
código com muito processamento e executa uma compilação dos mesmos durante a execução do
código.
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Essa tecnologia de compilação em tempo de execução é chamada de Just in time compilation,
mais conhecida pela sigla JIT. A combinação das duas tecnologias, dentre outras melhorias, tornou o
Java muito eficiente e diminuiu a distância em relação às linguagens compiladas. No contexto da
computação, nós chamamos de Benchmark os testes que buscam comparar desempenho. Na figura
3, vemos um benchmark do Java comparado ao C++ em três algoritmos diferentes. Em um dos
testes, o Java chega a apresentar um tempo de execução melhor que o C++. No link presente na
legenda da figura, mais testes podem ser vistos.
Figura 3 – Benchmark comparando Java ao C++ em três algoritmos distintos. Versão dos
compiladores: Java, openjdk13 17-9-2019; C++, g++ 9.2.1-9ubuntu2
Fonte: <https://benchmarksgame-team.pages.debian.net/benchmarksgame/fastest/java-gpp.html>.
Quando se deseja apenas executar bytecodes do Java, é necessário instalar em sua máquina o
Ambiente de Execução Java (em inglês, Java Runtime Environment), mais conhecido pela sigla JRE. Ele
é composto principalmente pela JVM e bibliotecas padrão do Java. O JRE pode ser encontrada para
as mais diversas plataformas na página oficial da Oracle. Agora, quando desejamos programar em
Java, precisamos instalar o Kit de desenvolvimento Java (em inglês, Java Development Kit), mais
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conhecido pela sigla JDK. Ele é composto por um conjunto de utilitários, como o compilador de
bytecode, além de uma JRE. A JDK também é encontra na página oficial da Oracle.
Neste tópico, vimos muitas siglas e termos. Para facilitar o entendimento e disponibilizar uma
rápida referência, vamos agrupar todos no quadro a seguir:
Quadro 2 – Termos e siglas relacionados ao Java
Nome Tradução Definição
Java Virtual
Machine
JVM
Máquina Virtual
Java
Programa responsável por interpretar e executar o códigoBytecode Java
Bytecode Código em byte O equivalente ao executável Java, o Bytecode é gerado após o processo de compilação
dos códigos fontes Java
Java
Development
Kit JDK
Kit de
desenvolvimento
Java
Conjunto de bibliotecas, compiladores e demais ferramentas para o desenvolvimento
de programas Java
Java Runtime
Environment
JRE
Ambiente de
execução Java
Conjunto de biblioteca padrão Java e JVM para execução de códigos Bytecode
Just in time
compilation
JIT
Compilação
dinâmica
Técnica que permite a JVM compilar partes críticas do código em linguagem de
máquina em tempo de execução, oferecendo significativo ganho de memória
Garbage
Collection
Coletor de Lixo Técnica que isenta o programador da responsabilidade de desalocar memória, a JVM
regularmente se encarrega de liberar memória alocada não utilizada
Fonte: Gomes, 2020.
No próximo tópico, daremos sequência ao nosso estudo e faremos nosso primeiro código Java.
TEMA 4 – VERSÕES DO JAVA E PRIMEIRO CÓDIGO
Neste tópico, vamos finalmente colocar a mão na massa. Faremos nosso primeiro projeto Java
com base no programa Eclipse.
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4.1 VERSÕES DO JAVA E A IDE ECLIPSE
No caso do Java, assim como na grande maioria das linguagens de programação, é possível
codificar utilizando qualquer editor de texto e, posteriormente, por meio de um compilador
dedicado, gerar o seu binário (Bytecode, no caso do Java). Porém, é muito mais produtivo,
especialmente em projetos de grande escala, utilizar um programa próprio direcionado ao
desenvolvimento de códigos que combine editor de texto, compilador, depurador, bibliotecas, entre
outras funcionalidades. Esse tipo de programa é conhecido como um ambiente de desenvolvimento
integrado, do inglês Integrated Development Environment, ou apenas IDE.
Existem diversas IDEs de excelente qualidade para o Java, das quais destacamos o Netbeans, da
própria Oracle; o IntelliJ IDEA, da empresa JetBrains; e o mais popular de todos, o Eclipse,
inicialmente da IBM, mas, hoje, com licença software livre. O Eclipse é o que utilizaremos em nossos
estudos, mas todas funcionam de forma análoga.
O Eclipse, originalmente desenvolvido como IDE para Java, foi adaptado por plugins
desenvolvidos pela comunidade para as mais diversas linguagens de programação, podendo ser
encontrado no site: <https://www.eclipse.org/>. O Java conta com três versões principais, Java Micro
Edition (ME), Standard Edition (SE) e Enterprise Edition (EE). A seguir, mencionamos suas
características:
O Java ME visa à construção de softwares para dispositivos embarcados, sistemas de propósito
específico com poucos recursos computacionais. Ele é compatível com uma biblioteca básica de
classes e se torna especialmente importante no contexto de soluções desenvolvidas pensando
na Internet das Coisas;
Java SE é a edição padrão do Java com o principal conjunto de bibliotecas, perfeita para
desenvolver programas desktop e de console. Por console, entenda programas com interface
puramente em modo texto, que são geralmente executados por prompt de comando do
sistema operacional Windows ou terminal do Linux;
Java EE é a edição mais completa que já vem equipada com bibliotecas prontas para soluções
empresariais, especialmente voltadas para internet e banco de dados. Trata-se de uma série de
especificações que foi desenvolvida integral ou parcialmente na forma de servidor de
aplicações por diversos fornecedores. É uma importante tecnologia que ajuda a formar a
espinha dorsal da internet atual.
https://www.eclipse.org/
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A IDE do Eclipse conta com diversas opções para instalação. Para nosso estudo, busque a versão
SE ou EE.
4.2 PRIMEIRO CÓDIGO
As principais IDEs incluindo Eclipse possuem o conceito de projeto. O projeto engloba todas as
classes e bibliotecas necessárias para a geração de um programa. Na figura 4, vemos a estrutura de
um projeto Java na IDE Eclipse.
Os principais elementos que compõem o projeto são:
Bibliotecas: são bytecodes com funcionalidades específicas implementadas. Permitem ao
programador reaproveitar códigos geralmente desenvolvidos por equipes diversas e que já são
muito bem testados e eficientes. O Eclipse já inclui uma biblioteca básica em todos os projetos;
Pacotes: conceito semelhante ao de pasta/diretório para organizar a estrutura dos códigos Java.
Supondo que temos um projeto grande com muitos códigos, podemos agrupar os arquivos
ligados a bancos de dados de um pacote que esteja ligado à interface visual de outro, por
exemplo. Usualmente, o pacote principal de um projeto é nomeado com o inverso do domínio
da sua instituição. Por exemplo, empresa.com se torna com.empresa. Essa é uma prática comum,
porém, não é necessária. Esse pacote principal fica inserido dentro de uma pasta nomeada src
(que vem da palavra source, isto é, código, em inglês);
Classe: os códigos são descritos em arquivos com extensão .java, geralmente um arquivo por
classe.
Figura 4 – Estrutura de projeto básico Eclipse com uma única classe
Uma vez aberto o programa Eclipse, para criar um projeto novo basta ir à opção File/New
Project. Em seguida, dê um nome apropriado ao projeto e utilize as opções padrões. O projeto
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criado estará vazio. Para criar uma primeira classe Java que receberá o método principal, basta clicar
com o botão direito sobre a pasta com o nome do projeto e ir à opção New/Class. Dê um nome
para a classe e um nome para o pacote. Por se tratar da primeira classe com o método principal
(equivalente ao main do C/C++), é interessante marcar no checkbox a opção public static void
main(String[] args).
Um arquivo com aproximadamente o seguinte código deve surgir:
Vamos analisar linha por linha o código acima:
packagecom.empresa;
Indica o nome do pacote no qual a classe está;
publicclass PrimeiraClasse
Esta é a linha na qual se informa o nome da classe. O comando public indica que a classe
pode ser acessada de forma pública por outras classes. Os conceitos de classes públicas e
privadas e suas implicações serão discutidos em detalhes em conteúdo posterior;
public static void main(String[] args) {
Esta linha é a declaração do método, na qual static indica que o método pertence à
classe, e não ao objeto – o conceito de métodos estáticos será discutido com detalhes em
conteúdo posterior –; main é o nome do método principal, equivalente à função principal
em linguagens como C/C++ e indica que esse método será o primeiro a ser executado
pelo programa; e String [] args é a declaração de um array (estrutura semelhante a uma
lista) de objetos da Classe String como parâmetro de entrada do método. Caso o
programa seja executado em modo console, eventuais parâmetros de execução na
chamada do programa serão lidos e direcionados para a variável args.
As chaves { } representam blocos de código, marcam onde começa e termina a classe e onde
começa e termina o método. Como primeiro comando, escreva dentro do bloco de código do
método main o seguinte comando:
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Esse é o comando que imprime a mensagem que estiver entre aspas na tela em modo console.
Atenção ao ponto-e-vírgula ao final de cada comando Java. Para executar e testar o seu primeiro
programa, vá na opção Run/run ou utilize o atalho CTRL + F11. Se tudo ocorrer bem, você verá a sua
mensagem impressa na tela. Parabéns pelo seu primeiro programa Java!
Dica: o Eclipse conta com um atalho para o comando acima, basta escrever sout e fazer o
comando CTRL + Espaço. Existem diversos atalhos dentro do Eclipse, assim, procure os principais na
internet ou no próprio Eclipse, dentro de Help/Show Active Keybindings. Dominar alguns atalhos
contribuirá para um aumento significativo na produtividade em longo prazo.
Alguns dos comandos Java parecemlongos e intimidadores quando comparados com os de
outras linguagens, porém, com a experiência, você notará que eles seguem uma padronização que se
torna intuitiva e clara com o tempo. O Java conta com uma biblioteca padrão muito extensa que
permite um grande reaproveitamento de códigos.
No próximo tópico, faremos um apanhado geral sobre os principais comandos Java.
TEMA 5 – VISÃO GERAL SOBRE O CÓDIGO JAVA
Neste tópico, vamos avançar a discussão sobre a linguagem Java, mas sem entrar em detalhes
sobre a orientação a objetos. Além disso, também vamos passar brevemente pelos principais
comandos e estruturas de dados disponíveis nessa linguagem.
5.1 PRINCIPAIS COMANDOS
A sintaxe da linguagem Java é baseada em C/C++, portanto, quem as conhece automaticamente
já domina grande parte dos principais comandos Java. No entanto, mesmo quem vem de outras
linguagens como Python terá facilidade, visto que a lógica continua a mesma e muda apenas a forma
de descrever certos comandos.
5.1.1 ENTRADA E SAÍDA
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Vimos em conteúdo anterior, um primeiro comando de impressão no console, porém, a seguir
vemos algumas de suas variantes:
Quanto à leitura de dados, é necessário realizar alguns passos. A seguir, temos um código Java
que utilizaremos para exemplificar. Primeiro precisamos importar a biblioteca java.util.Scanner, que
possui as definições da classe Scanner necessárias para a leitura. Veja o código a seguir na linha com
a Obs 1, o comando import é utilizado para esta tarefa, e as importações devem vir sempre logo
abaixo da declaração do nome do pacote.
Em seguida, declaramos uma variável (objeto) do tipo (classe) Scanner. Essa classe é responsável
por ler os dados de alguma fonte passada por parâmetro, no caso, o parâmetro deve ser System.in,
que aponta a entrada padrão do sistema, o teclado. Veja a Obs 2 no código, o nome do objeto pode
ser qualquer um, no caso, optou-se pelo nome teclado.
Na sequência, devemos utilizar o objeto que declaramos para fazer a leitura. Para ler um valor
inteiro, teclado.nextInt(); para um valor real, teclado.nextFloat() ou teclado.nextDouble(); e para ler uma
string, teclado.next(). Veja a Obs 3 no código para um exemplo.
5.1.2 COMANDOS DE DESVIO
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Assim como nas principais linguagens de programação, o principal comando de desvio é o if().
Entre parênteses, colocamos a expressão associada, se a expressão for verdadeira, o fluxo do código
é desviado. As variantes com else if e a variante com else também estão presentes na linguagem. No
exemplo a seguir, o código que imprime verifica o valor de uma variável idade e imprime a
mensagem Criança, Adolescente ou Adulto, dependendo do valor. Atenção: o ponto-e-vírgula não
aparece depois do comando if.
O comando switch case também está presente na linguagem Java, permitindo o desvio de fluxo.
Primeiro, a expressão dentro do switch é avaliada, e o código é desviado para o case pertinente ou
default, caso nenhum esteja adequado. A seguir, um exemplo genérico do seu uso:
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5.1.3 COMANDOS DE REPETIÇÃO
Os principais comandos de repetição também estão presentes em Java: while, do-while e for. 
Entre parênteses vai a condição que deve ser avaliada para analisar se o loop deve repetir ou não.
Atenção: o ponto-e-vírgula não aparece depois do comando while.
O comando for é dividido em três partes separadas por ponto-e-vírgula. Na primeira, trata-se do
que deve ser executado antes do loop, sendo geralmente a inicialização de alguma variável de
controle. Na sequência, a condição de continuidade do loop, semelhante à condição do while e, por
fim, o que deve ser executado ao final de cada iteração do loop, geralmente um incremento.
5.2 TIPOS DE DADOS
No Java, os dados são tipados, ou seja, antes de criar uma variável, é necessário declará-la e
indicar o tipo de dado.
No Java, chamamos de primitivas as variáveis dos tipos básicos presentes nas principais
linguagens de programação, como a seguir. Em um nível de abstração maior, os dados podem ser
armazenados também em tipos não primitivos, como String, Array e Classes. No quadro a seguir,
temos as primitivas:
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Quadro 3 – Tipos básicos no Java
Tipo Tamanho Descrição
byte 1 byte Números inteiros (-128 até 127)
short 2 bytes Números inteiros (-32.768 até 32.767)
int 4 bytes Números inteiros (-2.147.483,648 até 2.147.483.647)
long 8 bytes Números inteiros (-9.223.372.036.854.775.808 até 9.223.372.036.854.775.807)
float 4 bytes Armazena números inteiros e fracionários até 6 e 7 dígitos decimais
double 8 bytes Armazena números inteiros e fracionários até 15 dígitos decimais
boolean 1 bit Armazena apenas 0 ou 1 (false ou true)
Char 2 bytes Armazena um único caractere, letra Stores a single character/letter or ASCII values
Fonte: Gomes, 2020.
5.2.1 STRING
As strings ou sequência de caracteres no Java são representadas com uma classe chamada
justamente de String. No Java, constantes da classe String devem ser escritas entre aspas duplas. Elas
possuem diversos métodos internos. No código a seguir, temos um exemplo com comentários:
5.2.2 ARRAYS
Os arrays também são essencialmente classes que trabalham de forma análoga ao C/C++ e
muito semelhante às listas do Python. Podem ser declarados entre chaves e acessados com colchetes
indexados por meio do valor zero. Segue o exemplo:
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Os arrays também contam com diversos métodos, tais como o método length(), que como na
classe String, retorna a quantidade de itens do array. Considerando o exemplo anterior, o comando
nomes.length() retornaria o número 4.
FINALIZANDO
Nesta etapa, iniciamos nosso aprendizado introduzindo o contexto histórico dos paradigmas de
programação e da linguagem Java. Aprendemos a arquitetura da linguagem, quais suas versões e
fizemos nosso primeiro programa. Por fim, realizamos uma visão geral sobre a linguagem Java e os
principais comandos.
Ainda não entramos em contato direto com Programação Orientada a Objetos em si, mas
preparamos o terreno oferecendo o ferramental para nos aprofundarmos utilizando o Java como
base para o estudo. Posteriormente, exploraremos mais a criação e a utilização das classes, o
principal conceito dentro da programação orientada a objetos.
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PROGRAMAÇÃO ORIENTADA A
OBJETOS
AULA 2
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Prof. Leonardo Gomes
CONVERSA INICIAL
Nesta aula, vamos abordar o principal conceito dentro do paradigma de programação orientado
a objetos: as classes. As classes dentro de orientação a objetos são compostas principalmente por
atributos e métodos, e é por meio delas que geramos os objetos que dão nome ao paradigma. Além
da definição dos conceitos, teremos exemplos do uso das classes e objetos com maiores detalhes de
como aplicar esses conceitos.
Ao final desta aula, esperamos atingir os seguintes objetivos, que serão avaliados ao longo da
disciplina da forma indicada:
Quadro 1 – Objetivos
Objetivos Avaliação
1. Aplicar os conceitos de classes e objetos em linguagem Java.
Questionário e questões
dissertativas
2. Desenvolver algoritmos que combinam, agrupam e interagem com diferentes
objetos.
Questionário e questões
dissertativas
3. Aplicar o conceito de construtor em linguagem Java.
Questionário e questões
dissertativas
 TEMA 1 – CLASSES E ATRIBUTOS
Neste tema, vamos debater os dois conceitos mais importantes da Programação Orientada a
Objetos (POO), as classes e objetos.
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Quando programamospensando em POO, o objetivo é modelar o mundo real dentro do
contexto que nos interessa. Esse modelo deve ser simples e considerar apenas os elementos que
forem relevantes para o problema abordado. Os objetos são os elementos em si que compõem o
nosso sistema, enquanto as classes são a descrição desses objetos, e como o nome sugere,
classificam um conjunto de objetos que pertençam a um mesmo conjunto.
 Por exemplo, suponha que desejamos criar um jogo eletrônico que implemente uma corrida de
carros. É pertinente representar todos os diferentes carros que participam dessa corrida. Cada carro
individualmente possui suas características próprias, uma cor, um valor de velocidade máxima, um
nível de combustível, uma localização na pista de corrida, entre outros. Cada carro individualmente,
portanto, é um objeto.
Ainda no exemplo da corrida, observe que todos os carros são representados pelo mesmo
conjunto de características, embora possuam valores diferentes para cada variável. E dentro da POO
o código que descreve os atributos que todos os carros possuem é chamado de classe.
Em resumo, enquanto o termo carro em si de maneira global se refere à classe, se falamos do
carro vermelho que está liderando a corrida, estamos falando de um carro específico, portanto, de
um objeto.
De forma geral cada objeto possui três aspectos principais:
Atributos: São as variáveis que descrevem o objeto.
Métodos: São como funções que dizem o que cada objeto faz.
Estado: Seria o valor de cada atributo que representa aquele objeto específico.
O conceito de registro (ou struct) é presente em diversas linguagens de programação e,
semelhante ao registro, as classes possuem atributos que caracterizam seus objetos. Na Figura 1,
novamente utilizamos o exemplo de uma classe Carro para ilustrar esse conceito. Todos os carros
possuem os mesmos atributos, porém, em estados diferentes.
Figura 1 – Representação da classe Carro com os atributos cor, modelo e velocidade com 3 objetos
distintos cada um com um estado
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Crédito: Colorlife/Shutterstock.
Já os métodos representam o que cada objeto da classe é capaz de fazer, são funções associadas
a cada objeto. A classe carro, por exemplo, poderia ter o método acelerar(int), que receberia um valor
inteiro e modificaria a velocidade do objeto pelo valor passado por parâmetro.
A chamada do método acelerar com o parâmetro 50 associado ao objeto Sally: Sally.acelerar(50)
faria o estado do atributo Velocidade do objeto Sally ser modificado de 210 para 260, por exemplo.
1.1 CLASSE EM JAVA
O Java é uma linguagem orientada a objetos, o que significa que todo o código que escrevemos
está dentro de alguma classe e as interações entre os dados se dão por meio de métodos e objetos.
A convenção entre os programadores Java é a de criar um arquivo separado para cada Classe Java. O
arquivo que contém o método main também é uma classe própria geralmente.
Anteriormente, fizemos o nosso primeiro programa (código abaixo) e nele observe a linha:
A palavra public diz respeito à visibilidade quais outras classes poderão visualizar o código.
Estudaremos mais detalhes sobre visibilidade posteriormente, por hora basta entender que é
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necessário o comando public.  Na sequência, temos o comando class PrimeiraClasse, que indica que
entre chaves está o código de uma classe chamada PrimeiraClasse.
Como exemplo, vamos fazer um programa Java com duas classes. A classe Principal e uma
classe Aluno que representará quais dados cadastrais possuem os alunos de uma instituição. Você já
aprendeu, anteriormente, como fazer um programa básico com uma única classe contendo o método
main. Para a primeira classe, dê o nome de Principal e marque a opção no checkbox a opção public
static void main(String[] args). Para a segunda classe, certifique-se de que a nova classe fique no
mesmo pacote que a classe Principal e dê um nome de Aluno. As demais opções devem ser as
padrões do sistema, especialmente a opção public static void main(String[] args), só pode existir
um único método main no projeto. A estrutura do seu projeto deve ficar como na Figura abaixo.
Figura 2 – Projeto Eclipse contendo duas classes
Na classe Aluno, vamos declarar como atributo dados que desejamos representar. Para uma
classe com nome, número de matrícula e CPF, ficaria assim:
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De volta à classe Principal, dentro do método main, podemos criar objetos do tipo Aluno,
modificar e comparar seus atributos. No código a seguir, declaramos dois alunos (Mario e Luigi) e
queremos imprimir o nome do aluno mais antigo, ou seja, aquele que possui a menor matrícula.
Confira o código:
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No POO, um objeto pode ser chamado de instância de uma classe e criar uma nova instância, o
que é chamado de instanciação. Na linha 2 e 7, temos os objetos sendo instanciados pelo comando
new, seguido do nome da classe com abre fecha parênteses, esses parênteses estão presentes, pois
se trata de um construtor, que funciona semelhante a um método que especifica detalhes de como o
objeto deve ser inicializado. Veremos mais sobre construtores no futuro.
O comando new reserva um espaço de memória para aquele objeto. Veja que, na linha 11, uma
variável chamada antigo do tipo Aluno está sendo criada, porém, sem ser instanciada com o
comando new. Nesse caso, a variável é apenas um ponteiro e serve para referenciar outros objetos.
No caso, ela irá referenciar qual dos dois alunos (Mario ou Luigi) é o que possui a menor matrícula.
Na linha 18 antigo.nome irá imprimir o nome Super Mario. Se mario.nome fosse alterado para outro
valor a alteração passaria a valer para antigo.nome e vice-versa, mario e antigo são referências
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(ponteiros) para o objeto criado na linha 2. Nas linhas 3, 4, 5, 8, 9 e 10 os atributos de cada objeto
estão sendo acessados e modificados.
O código orientado a objeto no caso geral é mais legível que na programação estruturada. Em
uma versão estruturada cada aluno deveria ser representando com 3 variáveis diferentes para cada
aluno, assumindo um sistema em que os alunos sejam representados por 50 atributos diferentes
rapidamente o código ficaria muito difícil de administrar sem uso de classe ou registro/struct.
Como desafio, considere o código anterior e modifique-o para termos um terceiro aluno, Yoshi.
Descubra qual é o mais antigo dentre os três e imprima todos os dados dele.
TEMA 2 – MÉTODOS
Neste tema, vamos discutir os métodos que representam as ações que podem desempenhar
cada objeto de uma determinada classe.
Mais do que agrupar um conjunto de variáveis, as classes também possuem o que chamamos de
métodos, que são equivalentes às funções em programação estruturada, um bloco de código que só
é executado quando chamado. Os métodos podem receber dados de entrada (parâmetros) e
opcionalmente um valor de retorno. A diferença básica do método em relação à função, é que o
método está sempre associado a um objeto e consegue acessar os dados internos do objeto
associado.
Suponha a classe Aluno que criamos anteriormente. Dentro da classe, poderíamos criar um
método conforme no código abaixo:
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Na linha 5, criamos o método info() que irá imprimir na tela todos os dados referentes ao aluno,
os atributos nome, matricula e CPF são acessados de dentro do contexto do método. No entanto,
vale o questionamento: qual aluno está tendo os atributos acessados pelo método? Será aquele que
está associado ao método? Vamos exemplificar com o código a seguir, supondo o seguinte código
na main:
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Naslinhas 1 até 9, declaramos os objetos. Na sequência, quando acessamos mario.info(); o
método info() será executado considerando os dados dos atributos do objeto mario, enquanto
luigi.info(); será executado considerando os atributos do objeto luigi.
2.1 EXERCÍCIOS
Desenvolva os exercícios listados aqui e depois compare sua resposta com os códigos
apresentados na seção Apêndice ao final deste documento.
1. Crie uma classe Nota, com três atributos reais chamados: nota1, nota2, nota3. E crie também
dois métodos, cada um para calcular e retornar diferentes tipos de média. Média Aritmética; e Média
ponderada (pesos 2, 3 e 4 respectivamente).
2. Crie uma classe Conta, para administrar contas correntes de um banco com os seguintes
atributos:
String correntista;
float saldo;
float limiteSaque;
E os métodos:
void sacar( float valor)
void depositar( float valor)
void info()
3. Complemente o exercício anterior implementando um método abaixo:
transferir(Conta destino, float valor);
O método deve transferir o valor passado por parâmetro do objeto conta que executa o método
para a conta destino passada por parâmetro.
TEMA 3 – PADRÕES E MODIFICADOR STATIC
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Neste tema, vamos discutir dois assuntos importantes dentro da programação Java: os padrões
de nomenclatura da linguagem e os usos do modificador static.
3.1 PADRÕES DE NOMENCLATURA
Embora a linguagem Java em si não imponha um padrão de nomenclatura, aceitando códigos
escritos com qualquer estilo, a comunidade de programadores Java adota certos padrões que são
amplamente utilizados. Desde as principais e mais elaboradas bibliotecas internas do Java até os
projetos mais simples utilizam os mesmos padrões que apresentaremos aqui facilitando a leitura dos
códigos e padronizando códigos desenvolvidos por equipes de diversos programadores.
O padrão principal da linguagem é o Camel Case, que consiste em descrever uma palavra
composta ou frase sem dar espaços ou utilizar underline (ou sublinha), mas utilizando letras
maiúsculas para indicar a letra inicial da próxima palavra.
Suponha uma variável que representa o nome completo de um usuário poderia ser declarada no
código como String nomeCompleto (letra maiúscula quando começa outra palavra) ao invés de
nome_completo ou nomecompleto dentre outras opções. O nome Camel Case vem da semelhança das
letras maiúsculas se sobressaindo no nome com as corcovas nas costas de um camelo. A Figura 2
ilustra a brincadeira com o nome.
Figura 2 – Camel Case, padrão de escrita na programação Java
Crédito: Eric Isselee/Shutterstock.
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Dentro do Java, os padrões são os seguintes:
Pacotes: são descritos inteiramente em letras minúsculas. Ex: com.empresa
Classes: inicia com letra maiúscula e segue o Camel Case. Ex: Aluno
Métodos, atributos e variáveis: iniciam com letra minúscula e seguem o Camel Case. Ex:
nomeCompleto
Constantes: inteiramente com letras maiúsculas separadas por underline. Ex: VALOR_PI
A palavra reservada static possui dois usos na linguagem JAVA. Um quando é associada a um
método e outro quando é associada a um atributo. Nos dois casos significa que o atributo ou
método poderá ser acessado de forma independente de instâncias. Métodos e atributos sempre são
relativos a um objeto, porém métodos e atributos estáticos são independentes.
Um atributo estático pode ser entendido como uma variável global da classe, todas as instâncias
podem trabalhar sobre a mesma variável. Veja o exemplo a seguir. As variáveis numeroComum e
numeroEstatico se comportam de maneira diferente quando o método incremento for invocado por
diferentes objetos. Se dois objetos invocarem o método incremento duas vezes cada um.
numeroComum apresentará os valores 0 e 1 duas vezes, enquanto numeroEstatico apresentará os
valores 0, 1, 2 e 3.
No caso dos métodos estáticos, eles funcionam de forma semelhante a uma função comum do
paradigma estruturado. Um bloco de código associado a um nome. Observe que o método main que
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inicia a execução dos códigos Java também possui o modificador static.
No exemplo anterior, temos uma classe com um método estático, que pode ser invocado por
qualquer outra classe sem a necessidade de instanciar, mas colocando nome da classe antes do
método com no comando: resultado = Aritmetica.somar(3,2); 
Esse comando irá chamar o método somar da classe Aritmética passando os valores 3 e 2 como
parâmetro e retornando 5 para armazenar em uma variável de nome resultado.
Como desafio experimente implementar os métodos somar, subtrair, multiplicar e dividir de
forma estática dentro de uma classe denominada Aritmética. Acesse depois estes métodos a partir de
outra classe.
TEMA 4 – INTERAÇÃO ENTRE OBJETOS
Neste tema, vamos reforçar o conceito de objetos e demonstrar as possibilidades de interação
entre eles. A ideia da programação orientada a objetos consiste em mapear o problema
considerando os objetos e a relação entre eles.
Uma forma visual e muito prática de representar graficamente classes e suas relações é por meio
da Unified Modeling Language (UML), em português, Linguagem de Modelagem Unificada. A UML é
muito utilizada na documentação de projetos, especialmente de grande escala por sua facilidade de
compreensão. É especialmente útil durante a etapa de projeto, pois conseguimos representar os
elementos que compõe o domínio do nosso problema sem a necessidade de implementação.
Na UML existem diversos tipos de diagramas que representam diferentes aspectos do projeto de
software, entre eles o diagrama de classes que, como o nome sugere, representa justamente as
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classes. Cada classe é graficamente apresentada com um retângulo contendo geralmente três áreas.
Na parte superior, o nome da classe; no meio, os atributos; e na parte inferior, os métodos. Na Figura
3, a classe Aluno é representada.
Figura 3 – Classe Aluno, com atributos métodos descritos
Outra vantagem do UML é a possibilidade de demonstrar a relação entre as classes. Podemos,
por exemplo, ter atributos de uma classe sejam objetos de outra classe ou que seus métodos
recebam objetos como parâmetros. Suponha, por exemplo, que desejamos criar uma classe que
represente uma turma de alunos. Podemos representar a classe turma da seguinte forma.
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Nas linhas 5 até 7, temos os atributos. Cada turma é composta por uma quantidade variável de
alunos portanto o primeiro atributo é um ArrayList, uma classe que implementa arrays com grande
facilidade, pois possui diversos métodos para adicionar, remover, contar e buscar elementos de
forma dinâmica. Para utilizar essa classe, é necessário importar o arquivo onde está definida, o
comando de importação está na linha 2. Dentro do operador <>  podemos definir o tipo do
ArrayList, que no caso é um ArrayList da classe Aluno, ou seja,  todo o elemento desse array
representará um aluno diferente que está matriculado naquela turma, lembrando novamente que o
comando new ArrayList() gera uma instância nova da classe ArrayList, sem esse comando listaAlunos
seria uma referência, um ponteiro. Na linha 6, temos um elemento da classe Professor que representa
o orientador daquela turma, também um objeto de uma classe que é um atributo nesta. Suponha
que a classe Professor composta por alguns poucos atributos e um método info() análogo ao aluno.
Nas linhas 9 até 11 da classe Turma, temos o método que adiciona um novo aluno no ArrayList
que compõem todos os alunos. O método add da classe ArrayList adiciona ao final do array, se
necessário, o método de forma transparente aloca memória extra para realizar a adição do elemento.
Abaixo, na Figura 4 representamos a relação entre essas classesno diagrama de classes UML. No
caso Turma, possui uma relação que chamamos de composição com relação às duas outras classes. O
paradigma orientado a objetos tenta representar o domínio dos problemas de forma mais natural e
semelhante ao problema real. Portanto, assim como na vida real, as turmas são compostas por um
grupo de alunos da mesma forma a relação que entre elas é chamada de composição. Na Figura a
indicação 0..1 significa que cada turma possui de zero até um professor e 0..* significa que a turma
possui de zero até vários alunos. Mais detalhes sobre o digrama de classes UML serão apresentados
na nossa disciplina em um momento oportuno.
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Figura 4 – Classes Aluno, Professor e Turma representadas
TEMA 5 – CONSTRUTORES
No momento que instanciamos um objeto no Java internamente um bloco de código é
executado, esse bloco de código é denominado construtor. Neste Tema vamos discorrer sobre como
criar e utilizar os construtores.
No bloco de código de um construtor qualquer código pode ser escrito, mas usualmente
utilizamos para carregar alguma informação, especialmente informações que sejam cruciais para o
funcionamento do objeto no momento da sua criação.
Os construtores são criados de forma semelhante aos métodos, porém, devem possuir o mesmo
nome da classe e não possuem valor de retorno. É possível também possuir diversos construtores
para uma mesma classe variando apenas os parâmetros de entrada. Abaixo segue um código que
exemplifica isso:
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Mais uma vez exemplificamos utilizando a classe Aluno. Dessa vez criamos três construtores
diferentes, linhas 6, 11 e 14. No primeiro construtor, temos três parâmetros sendo passados, ou seja,
é permitido instanciar o objeto passando o nome, a matrícula e o CPF. Conforme vemos nas linhas 7,
8 e 9, os parâmetros passados para os atributos da classe Aluno. A palavra reservada this serve para
distinguir os atributos dos parâmetros, visto que ambos possuem os mesmos nomes.
 Aluno  mario = new Aluno(“Super Mario”, 1001, "111.111.111-1" );
Ao instanciar aluno desta maneira, ele já terá valores em todos os seus atributos sem
necessidade de indicar um a um individualmente.
 Aluno  luigi = new Aluno(“Super Luigi”);
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Por termos criado três construtores, temos três opções de instanciação. Esta instanciação por ter
apenas um parâmetro String invoca o construtor da linha 11 que também possui apenas um
parâmetro String e atribui um valor inicial para o nome baseado no parâmetro do construtor, os
demais atributos são ignorados. Note que os atributos são o que distingue diferentes construtores.
 Aluno  yoshi = new Aluno();
Se instanciamos um objeto sem parâmetros, o construtor sem parâmetros é chamado, aquele
presente na linha 14 irá imprimir uma mensagem. Quando criamos uma classe, um construtor vazio
implícito que não executa nenhum código é criado. No entanto, a partir do momento que criamos
um construtor qualquer, esse construtor vazio implícito deixa de existir. Para testar isso, observe que
se apagarmos apenas o construtor da linha 14, essa instanciação vazia não vai funcionar, porém se
apagarmos todos os construtores ele volta a funcionar novamente.
5.1 EXERCÍCIO
Crie uma classe Horario com os atributos inteiros, hora, minuto e segundo. Crie três
construtores, um que recebe três parâmetros e inicia os três atributos com os valores passados, outro
que recebe apenas a hora e outro vazio. Caso algum dos valores inicializados não esteja no intervalo
adequado (hora entre 0 e 23, minutos e segundos entre 0 e 59), inicialize o valor em questão em zero
e emita uma mensagem de erro.
FINALIZANDO
Nesta aula, iniciamos propriamente dito o conteúdo relativo à orientação a objetos. Vimos o
conceito de classe e objeto que é o mais importante dentro desse Paradigma.
Também trabalhamos com métodos, o modificador static e vimos o conceito de construtores.
Com o conteúdo desta aula, o(a) aluno(a) dá um passo importante na compreensão da orientação a
objetos. Nessa fundamentação, o aluno tem a base para os conceitos mais aprofundados que
seguem posteriormente.
Em outra oportunidade, exploraremos os conceitos de visibilidade e encapsulamento,
importantes para diminuir inconsistências nos códigos orientados a objeto.
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APÊNDICE
1. Crie uma classe Nota, com três atributos reais chamados: nota1, nota2, nota3. E crie também
dois métodos, cada um para calcular e retornar diferentes tipos de média.  Média Aritmética; e Média
ponderada (pesos 2 3 4).
E na classe com o método main para testar:
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2. Crie uma classe Conta, para administrar contas correntes de um banco com os atributos
abaixo.
3. Complemente o exercício anterior implementando um método abaixo. (Código responde os
exercícios 2 e 3)
transfererir(Conta destino, float valor);
E os métodos:
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Na main para testar o código:
O método deve transferir o valor passado por parâmetro do objeto conta que executa o método
para a conta destino passada por parâmetro.
4. Crie uma classe Horario com os atributos inteiros, hora, minuto e segundo. Crie três
construtores, um que recebe três parâmetros e inicia os três atributos com os valores passados.
Outro que recebe apenas a hora e outro vazio.  Caso algum dos valores inicializados não esteja no
intervalo adequado (hora entre 0 e 23, minutos e segundos entre 0 e 59), inicialize o valor em
questão em zero e emita uma mensagem de erro.
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REFERÊNCIAS
BARNES, D. J.; KÖLLING, M. Programação orientada a objetos com Java. 4. ed. São Paulo:
Pearson Prentice Hall, 2009.
DEITEL, P.; DEITEL, H. Java Como programar. 10. ed. São Paulo: Pearson, 2017.
LARMAN, C. Utilizando UML e Padrões: Uma Introdução à Análise e ao Projeto Orientados a
Objetos e ao Desenvolvimento Iterativo. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2007.
MEDEIROS, E. S. de. Desenvolvendo software com UML 2.0: definitivo. São Paulo: Pearson
Makron Books, 2004.
PAGE-JONES, M. Fundamentos do desenho orientado a objetos com UML. São Paulo: Makron
Book, 2001.
PFLEEGER, S. L. Engenharia de software: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2004.
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https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 24/24
SINTES, T. Aprenda programação orientada a objetos em 21 dias. 5. reimp. São Paulo: Pearson
Education do Brasil, 2014.
SOMMERVILLE, I. Engenharia de software. 9. ed. São Paulo: Pearson, 2011.
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PROGRAMAÇÃO ORIENTADA A
OBJETOS
AULA 3
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Prof. Leonardo Gomes
CONVERSA INICIAL
Nesta aula, vamos abordar a questão da visibilidade nas classes. Nas linguagens de programação
estruturadas, existem diferentes técnicas para limitar quem tem acesso a determinadas funções e
variáveis. Essa estratégia permite, entre outras coisas, esconder atributos e métodos que são
utilizadas apenas internamente. Na orientação a objetos, isso é feito por meio de modificadores
próprios que veremos em detalhes na sequência.
Também vamos discutir algumas bibliotecas importantes dentro do Java que podem facilitar o
desenvolvimento de aplicações.
Objetivos da aula: ao final desta aula, esperamos atingir os seguintes objetivos que serão
avaliados ao longo da disciplina da forma indicada.
Quadro 1 – Objetivos
Objetivos Avaliação
1 – Aplicar os conceitos de encapsulamentodentro da orientação a objetos.
Questionário e questões
dissertativas
2 – Desenvolver algoritmos que fazem uso correto dos modificadores public e
private.
Questionário e questões
dissertativas
3 – Conhecer outras classes internas e importantes ao Java.
Questionário e questões
dissertativas
TEMA 1 – VISIBILIDADE
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Neste tema, vamos debater o conceito de visibilidade por meio dos modificadores public,
protected e private que definem quais outras classes podem acessar seus atributos e métodos.
Na orientação a objetos, à medida que os projetos crescem em tamanho, desenvolvemos um
grande número de classes e se torna cada vez mais difícil lembrar de todos os métodos e atributos
pertinentes para cada situação.
Neste sentido, como já discutimos em aulas anteriores, é importante aplicarmos boas práticas na
programação como escolher bons nomes para todos os elementos da classe e seguir padronizações
no estilo de codificação.
Outra prática que nos ajuda a simplificar o uso das classes é esconder métodos e atributos que
sejam de uso interno da classe, de forma que, ao fazermos uso da classe posteriormente, não seja
exibido detalhes de implementação, e sim apenas os métodos e atributos que sejam pertinentes.
Antes da definição de cada método, atributo e classe, podemos colocar um dos três
modificadores:
Public: o elemento é público e pode ser acessado por qualquer outra classe sem restrições.
Private: o elemento é privado e só pode ser acessado internamente na classe.
Protected: o elemento é protegido e será acessado somente de dentro da própria classe, outras
classes no mesmo pacote e também por classes filhas. A definição de classe filha será abordada
em detalhes na aula de herança.
Default (sem nenhum modificador): o elemento, neste caso, é acessível por classes dentro do
mesmo pacote.
Tabela 1 – Tabela demonstrativa dos modificadores de visibilidade
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1.1 EXEMPLO COM CÓDIGO
No exemplo a seguir, temos um código que demonstra o uso dessas palavras reservadas.
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Em relação ao código acima, digamos que o atributo matrícula não seja uma informação de
interesse para quem utiliza a classe Aluno, mas que internamente na classe é uma informação
importante para talvez vincular o aluno em um banco de dados, por exemplo. Para essas situações,
atributos como matricula podem ser definidos como privados, garantindo uma abstração que
invisibiliza informações que sejam pertinentes apenas para o contexto interno da classe.
Ainda no exemplo, os atributos cpf e nome, por serem pertinentes para quem for utilizar a classe,
ficam públicos. Observe que o atributo notas foi definido como protected, por algum motivo poderia
não ser interessante permitir seu público e direto ao array que guarda os dados, mas ao mesmo
tempo suponha que existam algumas classes específicas que gostaria de oferecer acesso, nesta
situação, nem public e nem private atendem a necessidade, protected concede visibilidade apenas
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para classes relacionadas a classe Aluno, mais especificamente suas classes filhas, o conceito de classe
filha e Herança será visto em detalhes nas próximas aulas.
1.2 VISIBILIDADE NO DIAGRAMA DE CLASSES UML
Nas aulas anteriores, demonstramos como representar classes utilizando diagrama de classes
UML. Nesse diagrama, podemos também representar a visibilidade dos métodos e atributos
utilizando os seguintes símbolos:
Quadro 2 – Símbolos e significados
Símbolo Significado
+ Público
- Privado
# Protegido
A seguir, o exemplo da classe Aluno.
Figura 1 – Classe Aluno
Desafio: seguindo o exemplo da classe Aluno, desenvolva o diagrama de classe UML para
descrever um ITEM qualquer que seja comercializado por uma loja on-line, não existe uma resposta
certa, cada contexto requer atributos e métodos diferentes, mas pense como imagina sendo a melhor
forma.
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Quais informações você acredita serem importantes armazenar para exibir ao comprador e
registrar a venda na loja? Quais atributos imagina que seriam privados por serem utilizados apenas
internamente? E quais seriam públicos por interagir com outros objetos?
TEMA 2 – ENCAPSULAMENTO
Entende-se que o Paradigma Orientado a Objetos possui três pilares, herança, polimorfismo e
o encapsulamento. Alguns autores defendem a abstração como um quarto pilar, no entanto, ela
pode também ser entendida como parte do encapsulamento. Neste tema, vamos debater em mais
detalhes os benefícios e práticas do encapsulamento.
Quando pensamos em uma cápsula no mundo real, fora do contexto da programação,
imaginamos o invólucro de algum objeto sensível e/ou perigoso, que serve tanto para proteger o
conteúdo interno do mundo exterior quanto o mundo exterior desse conteúdo interno.
Se pensarmos no monitor para computadores, ele é um exemplo de encapsulamento. Seus
componentes ficam resguardados pela estrutura de plástico que o envolve, evitando que quem
manipula o equipamento receba descargas elétricas ou danifique o aparelho.
Na programação orientada a objetos, tentamos abstrair no código a interação entre os objetos
reais, portanto, a lógica do encapsulamento é a mesma, como boa prática de programação orientada
a objetos, devemos utilizar as propriedades public, private e protected para invisibilizar os
componentes internos das classes que não são pertinentes e deixar visível o estritamente necessário.
Dessa forma, o programador que fará uso da classe encapsulada tem uma camada extra de
segurança no momento que fizer uso da classe.
No contexto da computação, chamamos de interface os elementos responsáveis por conectar de
forma física ou lógica diferentes objetos ou partes distintas de um sistema. No caso do exemplo
dado do monitor, a conexão hdmi compõe sua interface, já no caso de uma classe sua interface se dá
por meio dos seus métodos que recebem e devolvem informações.
Em uma classe que segue boas práticas de encapsulamento, seria possível trocar a classe por
outra que possua a mesma interface (métodos com os mesmos nomes e parâmetros) e, por mais que
as suas implementações internas mudem, o sistema continuará funcional sem maiores mudanças.
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No mundo físico, mais uma vez o exemplo do monitor, se trocarmos o equipamento por outro, o
sistema continua funcionando sem maiores complicações, desde que ambos possuam a mesma
interface (cabo HDMI) basta desconectar um e conectar o outro, mesmo que sejam monitores com
especificações diferentes (tecnologia LCD ou LED, tamanhos diferentes etc.).
Já no contexto da computação acontece o mesmo se temos duas classes com uma mesma
interface, mas que internamente resolve códigos de maneira distintas, por exemplo, utilizando
diferentes estruturas de dados ou aplicando diferentes algoritmos para ordenarem seus dados, o
restante do código ficaria inalterado. O que possibilita inclusive diferentes equipes que não mantém
contato algo produzirem soluções que conversem. Tal qual o exemplo do monitor que mesmo
quando produzidos por uma empresa diferente do restante do equipamento continua funcionando.
Em resumo, a vantagem do encapsulamento são:
1. A abstração oferecida em que o funcionamento interno dos objetos da classe não fica visível ao
programador que utiliza a classe.
2. A possibilidade de acrescentar funcionalidades à classe desde que respeitando a interface
original manterá o sistema funcional sem alterações.
3. Simplificação da utilização dos objetos em um alto nível acelera o desenvolvimento dos
códigos.
4. O sistema fica robusto a mudanças internas, mesmo uma substituição completa do código que
poderia até mesmo ser desenvolvidopor outra equipe que não manteve contato com a
primeira, bastando respeitar a interface.
2.2 EXEMPLO JAVA DO PARADIGMA ORIENTADO A OBJETO
Uma das práticas do encapsulamento consiste em criar métodos chamados de getter e setter
para conceder acesso aos atributos da classe. A ideia está em deixar todos os atributos (variáveis
internas da classe), como privadas e aquelas que convém ao usuário acessar são disponibilizadas por
meio desses métodos.
No inglês, get significa pegar, e os métodos getters são métodos que pegam os valores daqueles
atributos e retornam para quem chamou o método enquanto set significa definir, servindo
justamente para definir os atributos com o valor passado por parâmetro. Essa lógica é aplicada às
mais diversas linguagens de programação com pequenas variações, mas a ideia de restringir ao
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acesso, encapsulando a classe, é a mesma. No caso do Java, vejamos um exemplo a seguir com uma
classe que representa horários.
Observe o padrão de nomenclatura das funções setHora e getHora para o atributo hora, esse
padrão é amplamente adotado na comunidade de programadores sempre com a mesma
funcionalidade, definir e retornar o valor para determinado atributo.
No caso, é possível inclusive realizar validação no momento de definir o dado para garantir a
integridade a informação. Neste exemplo, não seria possível definir uma hora fora do intervalo 0-23.
Suponha que essa classe seja adota em aplicações críticas como as bancárias então garantir a
integridade se torna ainda mais importante.
Desafio: desenvolva uma classe Data, com atributos, dia, mês e ano encapsulados com get/set.
Para simplificar, assuma que todo mês pode seja composto por 30 dias.
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TEMA 3 – COLLECTIONS
Neste Tema, vamos debater uma importante API em Java chamada Collections, essa API consiste
em um conjunto de classes que implementam diferentes estruturas de dados, essas estruturas são
encapsuladas respeitando uma mesmo acordo, interface, o que traz diversos facilidades.
Por estrutura de dados entenda a estratégia que você utiliza para organizar seus dados na
memória. Você certamente deve estar familiarizado com a estrutura de dados array (ou lista) e matriz.
Porém, existem diversas outras estruturas, como pilha, fila, hash, árvores, lista encadeada, entre
outros. O estudo de estrutura de dados é todo um campo dentro da ciência da computação com
diversas ramificações e que tem uma importância muito grande, adotar a estrutura de dados correta
em cada situação pode ser a diferença entre um algoritmo que leva dias para executar ou poucos
minutos.
No entanto, implementar as estruturas de dados adequadamente toma tempo e, por possuir
soluções bem conhecidas, a API Collections já nos traz as classes prontas com essas estruturas; dessa
forma, não precisamos “reinventar a roda”.
3.1 PRINCIPAIS CLASSES DA COLLECTIONS
Dentro das Collections, existem diversas estruturas de dados, de forma geral, elas são divididas
em quatro grupos, dispostos em azul na Figura 1. O grupo list (listas), que funciona como uma
sequência ordenada de valores, o grupo set (conjuntos), que forma um agrupamento bde itens sem
ordem definida, o grupo map (mapas), que mapeia dados chamados chaves para outros dados
chamados de valores e, por fim, o grupo queue (filas), que implementam um tipo de array em que a
posição de cada elemento define a prioridade dele em relação aos demais, uma abstração chamada
de fila de prioridades. Na Figura 2, vemos os quatro grupos e suas classes e, ao longo do texto,
descrevemos algumas das que consideramos mais importantes.
Figura 2 – Tabela demonstrativa dos modificadores de visibilidade
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ArrayList é uma das classes mais comuns dentro da API Collections, como já apresentada
anteriormente ele representada um array dinâmico. Os elementos dentro dela possuem uma ordem
definida e trazem métodos de manipulação, como remoção, inserção, busca, entre outros.
LinkedList é outra classe que também implementa um array dinâmico com as mesmas
funcionalidades do ArrayList tradicional, no entanto, sua implementação interna utiliza a estratégia de
lista ligada e realiza as operações de remoção e inserção de forma muito mais rápida e a busca por
elementos de forma muito mais lenta em comparação ao ArrayList tradicional.
De maneira geral, é mais comum ao longo da execução de um programa que mais buscas sejam
executadas do remoções/inserções, portanto, o ArrayList de forma geral é o mais indicado,
entretanto, para aqueles casos em que isso não ocorre, contamos com essa alternativa.
HashSet na computação, o termo Hash diz respeito a uma função que transforma um valor em
outro, e a palavra Set tem diversos significados diferentes sendo que, nessa situação específica,
significa conjunto. Então uma HashSet é um conjunto de elementos organizados por meio de uma
função Hash. Ela realiza operações de adição, remoção e busca de forma muito rápida, contudo, não
garante uma ordem dos elementos.
LinkedHashSet é semelhante a HashSet, porém, ele armazena a ordem em que os elementos
foram adicionados.
HashMap é a estrutura de dados também baseada em Hash, com a diferença que é possível
mapear (daí o nome Map) uma ID de um tipo diverso. Por exemplo, podemos ordenar os filmes de
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um catálogo não por um valor inteiro, mas por uma string contendo o nome do filme seguido do ano
de exibição. Não possui ordem garantida.
TreeMap semelhante a HashMap, entretanto, também armazena a ordem dos itens, essa ordem
pode ser livremente manipulada combinando as características de em um array.
LinkedHashMap é semelhante a HashMap, todavia, internamente também armazena a ordem
em que os elementos foram adicionados.
Queue é uma estrutura de dados geralmente adotada para representar filas de prioridade, queue
no inglês significa fila. Ela pode implementar uma fila de prioridade comum, semelhante a uma fila
convencional no mundo real em que o primeiro elemento a entrar é o primeiro a ser atendido.
Stack é outra classe semelhante a fila de prioridades, mas implementa uma fila reversa à ordem
de inserção, o último elemento adicionado é o primeiro a ser tratado, conceito denominado pilha, se
empilharmos diversos objetos um sobre o outro, o último objeto empilhado será o primeiro que
vamos acessar.
3.2 EXEMPLO DE USO DE ARRAYLIST/LINKEDLIST
A seguir, demonstramos alguns métodos aplicados nas classes ArrayList e LinkedList.
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3.3 EXEMPLO DE USO DE HASHMAP
A seguir, o código demonstra o uso da classe HashMap. As classes baseadas na estrutura de
mapa possuem o conceito de chave e valor. A chave é o que indexa ela e o valor o conteúdo dentro
daquele índice.
No código a seguir, o HashMap capitais indexa capitais (valor) por meio do nome do país
(chave). É diferente de termos um array composto de uma struct contendo o par de strings, pois,
nesse caso, o índice continuaria sendo um inteiro, marcando a posição, já na Hash, o que marca a
posição é o próprio nome da capital.
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3.4 EXEMPLO DE USO DE HASHSET
A seguir, o código demonstra o uso da classe HashSet. As classes baseadas na estrutura de
Conjunto armazenam dados sem se preocupar em manter uma ordem, o conceito de ordem em
conjunto simplesmente não existe, se adicionarmos um item primeiro, ele não estará na frente do
que adicionarmos por segundo. Sem ter a necessidade de se preocupar com ordem, certos métodos
se tornam mais rápidos, por exemplo, descobrir se determinado elemento existe ou não é muito mais
rápido em uma estrutura de dados de Conjunto em comparação à Lista.
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3.5 EXEMPLO DE USO DE PRIORITYQUEUE
A seguir, o código demonstra o uso da classe PriorityQueue. As classes baseadas no grupo das
filas de prioridade armazenam dados se preocupando de forma muito restrita com a ordem, existem
filas em que desejamos visualizar os elementos conforme a ordem que foram adicionados (fila
tradicional) ou na ordem reversa ao que foram adicionados (pilha).
É indicado adotar esse tipo de estrutura quando temos dois tipos de entidades distintas, um tipo
produzindo algum tipo de dado e outro consumindo os dados. O exemplo clássico é a gestão de
documentos de uma impressora. Podemos ter vários serviços gerando dados para serem impressos e
existe a impressora que consome (imprime) os dados na ordem que foram adicionados na fila.
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3.6 MÉTODOS ESTÁTICOS COLLECTIONS
Além das classes, existem vários métodos estáticos dentro do framework Collections que
implementam soluções para problemas que são relativamente comuns entre os algoritmos. Por
exemplo, o método sort implementa a ordenação dos elementos que compõem um objeto da classe
Collections, ou seja, podemos com uma única chamada colocar os itens de um ArrayList em ordem
crescente. A seguir, uma lista com exemplos de alguns dos métodos mais importantes:
Sort (List<> lista): coloca em ordem crescente os itens da lista passada por parâmetro.
Shuffle (List<> lista, Random rnd): embaralha de forma aleatória os elementos da lista passada
por parâmetro, a aleatoriedade do embaralhamento é dada pelo objeto da classe Random
passado por parâmetro também.
Max (Collection<> coll, Comparator<> comp): retorna o maior elemento, aceita tanto lista,
quanto hash. Como segundo parâmetro, você pode indicar como deseja realizar a comparação
com um objeto da classe Comparator, caso passe null como segundo parâmetro, a ordem
natural será adotada.
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Min (Collection<> coll, Comparator<> comp): análogo ao max, porém, retorna o menor
elemento.
Reverse (List<> lista): coloca todos os itens em ordem reversa.
O código a seguir exemplifica o uso desses métodos:
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TEMA 4 – ITERATOR
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Neste tema, vamos discutir formas de navegar pelos dados de uma das classes presentes no
framework Collections, vamos dar destaque especial a uma estratégia chamada Iterator.
Quando desejamos visitar os dados em uma estrutura de dados, as estratégias mudam
dependendo da estrutura, listas contam com índices inteiros, mapas são indexados pelas chaves que
foram definidas, conjuntos não possuem forma de indexação alguma. No entanto, os iterators são
uma ferramenta poderosa nesse sentido, pois com eles é possível navegar pelos dados
independentes da classe Collections utilizada. Vamos ver alguns exemplos de código.
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Nesse código, temos três formas diferentes de calcular a soma dos elementos de um ArrayList,
vamos discutir cada uma dessas formas:
1 - Das linhas de código 7 até 10, temos a forma tradicional, utilizando um for indexando a lista
pelos seus índices indo de 0 até o tamanho total da lista.size().
2 - Na sequência, temos o que chamamos de um for each, nas linhas 12 até 15, um comando de
repetição for que em vez de ser dividido em três partes é dividido em duas e que dispensa o uso de
índices, ele executa o loop para cada elemento daquele Collection que for passada depois dos dois
pontos, no caso lista. A cada execução, a variável que vai antes dos dois pontos, no caso item,
receberá um valor distinto. Esse tipo de for é interessante por ser simples e também se aplicar a
diferentes classes dentro das Collections, no entanto, ela é bastante engessada não permitindo
operações mais elaboradas, como remover um item específico que foi visitado, entre outras
operações.
3 - Na sequência, linha 17 em diante, temos a demonstração do uso do Iterator. Ele é compatível
com diversos estruturadas de dados diferentes, nas linhas 18, 19 e 20, vemos o iterator sendo
utilizado respectivamente com mapa, conjunto e lista. O código é o mesmo para todos. o iterator é
uma espécie de ponteiro para o elemento da Collection. Na linha 21, o método hasNext() verifica se
existe um próximo elemento e retorna verdadeiro ou falso. Na linha 22, o método next() atualiza o
iterador para o próximo item da coleção. Como os ponteiros iteradores podem apontar para
qualquer tipo primitivo ou objeto, é necessário indicar ao compilador como aquele item deve ser
interpretado, no caso (int) é o que chamamos de cast-type na programação e serve para indicar ao
compilador que o comando que vem na sequência deve ser lido como um inteiro. Importante
observar que o cast-type não é uma conversão, ele não modifica o dado, apenas muda a forma como
aquele dado é visualizado pelo compilador, o uso inadequado desse comando pode gerar exceções
na execução do programa.
O iterator é bastante simples e compatível com diversas estruturas de dados, o que o torna
particularmente útil para criar um código flexível e independente da estrutura de dados adotada.
Além do exemplo visto no código anterior, seria possível também navegar de forma reversa, de trás
para frente como no código a seguir.
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Observe que aqui é utilizada a classe ListIterator em vez de apenas Iterator, como visto no
exemplo anterior. Neste caso, é necessário especificar que o iterator age sobre listas, pois nelas existe
a ideia de uma ordem sequencial dos dados, em outras estruturas, como Map e Set, essa ordem não
existe por padrão.
O método listIterator (linha 1) aceita como parâmetro uma posição, 0 para primeira posição, 1
para segunda posição e assim por diante. No caso, o tamanho da lista é o parâmetro, portanto, o
retorno será um iterator que aponta para a última posição.
O método hasPrevious() do inglês se traduz como “existe um anterior?” e como o nome sugere
ele retorna true ou false como resposta. Por sua vez, o método previous(), do inglês “anterior”, retorna
o iterator em si da posição anterior. Em outras palavras, enquanto existir um elemento anterior, o
programa segue imprimindo na tela o anterior do anterior do anterior e assim por diante.
Também é possível remover elementos apontados pelo Iterator, segue novo código abaixo.
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No código acima, temos uma lista de strings com nomes de frutas e todos os elementos são
impressos na tela, antes e depois da string “Laranja” ser removida da lista. Na linha 17, vemos o loop
utilizando while e o método “hasNext()” já discutido anteriormente, na linha 19, fazemos uma
comparação para decidir se a string que o iterator aponta é realmente “Laranja”, se for o caso, ela é
removida com o método remove(), então o loop é encerrado utilizando a instrução break.
TEMA 5 – CLASSE LOCALDATE
Em diversos projetos, nos deparamos com o desafio de como lidar com a representação de
datas e horários, essa é uma questão especialmente comum em projetos quando envolve banco de
dados e acesso web. O Java conta com algumas soluções implementadas internamente. Neste Tema,
vamos discutir as principais soluções.
Originalmente, nas primeiras versões do Java, foi implementada uma classe para datas chamada
java.util.Date, essa classe originalmente possuía diversas limitações e, por isso, em uma atualização
do Java, surgiu a classe java.util.Calendar, que também não atendia às necessidades da comunidade
de desenvolvimento Java, por isso, se popularizou muito uma biblioteca chamada Joda Time.
A Oracle, ao identificar