Orientação a Objetos - Introdução -

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1 Orientação a Objetos - Introdução - PRINCIPAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS - Unifield Modeling Language Documentation Set 1.1 OMG Proposal. - Object-Oriented Modeling and Disign, James Rumbaugh/ Michaeld Blaha/William Premerlani/ Frederick Eddy/ William Lorensen. Pretince-Hall - Object-Oriented Analysis and Design, Advanced Convepts Center Martin Marietta, Cource Notes. - Object-Oriented Software Engineering: A Use Case Driven Approach, Ivar Jacobson/Magnus Christerson/Patrik Jonsson/Gunnar Övergaard, Addison-Wesley. - Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software, Erich Gamma/Richard Helm/Ralph Johnson/John Vlonodis, Addison-Wesley. - Modelagem de Objetos através da UML Análise e Desenho Orientado a Objeto, José Davi Furlan, MAKRON Books. - R. Bonacin. Colaborador do Curso de Orientação a Objetos, UML, RUP e Objetos Distribuídos. ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 1

2 HISTÓRICO Mesmo que a orientação seja largamente difundida nos somente nesta década, ela já existe a pelo menos 20 anos Inicialmente na área acadêmica Ex: FRAMES EM IA (MINSKY, L. M., A framework for representing knowledge, The Psychology of Computer Vision, P.H. Winston. McGraw-Hill, 1975) Simula(1967, Noruega) Alguns conceitos utilizados nas linguagens atuais Smalltalk (1980,Xerox) Objective-C (Cox), C++ (Stroustrup), Eiffel (Meyer), e JAVA (Sun) Conceitos já conhecidos e utilizados Modularidade Abstração Encapsulamento Mascarar informações, entre outras. ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 2

3 Contextos: Linguagens Ferramentas desenvolvimento Banco de Dados Ambientes Operacionais Interfaces Gráficas Sistemas Operacionais Internet. Soluções que visam minimizar dificuldades reproduzindo ou simulando modelos da realidade de forma mais amigável. Ex: Ambientes gráficos e interfaces ricas O problema com hardware e software estão tonando menos relevantes Problemas maiores com os MÉTODOS DE TRABALHOS que empregamos com o uso desta tecnologia Designware e Biliotecas Reutilizáveis 3GL Programaçao Estruturada Metodologias Desenho Estruturado Análise estruturada Orientação a Objetos Reengenharia CASE AD/cycle Engenharia da informação Fonte: U.S. Department of Budget and Accounting. ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 3

4 Se a orientação a objeto é velha porque não foi ainda utilizada em larga escala? INCERTEZA FALTA DE PESSOAS TREINADAS FERRAMENTAS IMATURAS INTERESSE EM MANTER A CULTURA ADQUIRIDA A transição da Estruturada para a Orientação a Objeto não é simples A transição pode ser Radical ou Incremental A transição radical é aconselhada para pequenas empresas ou empresas que estão iniciando De qualquer maneira requer fortes investimentos em treinamento, software e hardware Requer tempo para ser utilizada, de seis meses a um ano para um profissional antigo assimilar a tecnologia e o novo paradigma E pelo menos um ano para começar a tirar vantagens ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 4

5 ARQUITETURA DE COMPONENTES Pedaço não trivial de software Cumpre uma função clara Limite bem definido Pode ser integrado em uma arquitetura bem definida é a realização física de uma abstração de desenho Novas tecnologias permitem o desenvolvimento deste componentes ANÁLISE ESTRUTURADA X ANÁLISE O.O. Novo Enfoque Enfoque Tradicional: Conjunto de programas que executam processos sobre dados Enfoque Baseado em Objetos: Conjunto de coisas que tem características e comportamentos próprios ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 5

6 Objetivo Principal: obter cópia fiel do mundo real CAPACIDADE Perspectiva humana Perspectiva O.O. Classificação Composição Comunicação Consciência Relacionamento Percepção de semelhanças entre coisas atribuindo-lhe uma designação genérica. Ex: Jazz, Blues, Rock n Roll, Bossa Nova, etc., são estilos musicais Elemento cuja vida intimamente relacionada a um outro elemento. Ex: um braço do corpo humano. Troca de mensagens entre objetos. Ex: Um indivíduo pergunta o nome a outro indivíduo A constatação da existência de coisas baseadas na consciência, indução intelectual e nas características observáveis pelos sentidos humanos de elementos da natureza, suas propriedades e comportamento. Ex: uma árvore, um animal, um automóvel, uma fórmula matemática, um ruído, um odor Observação de correlações entre coisas físicas e lógicas. Ex: um indivíduo tem vários documentos Generalização e especificação em um relacionamento de herança entre pai e filho Agregação Mensagem Objetos, suas propriedades (atrubutos) e comportamento (operações) inerentes * Associação e papel da associação Fonte: Modelagem de Objetos, José Davi Furlan * Esta capacidade pode ser melhor representada utilizando também uma modelagem baseada AGENTES ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 6

7 A CRISE DE SOFTWARE Empresas dependentes de computadores, com sistemas legados que necessitam de modificações mas com código/documentação ilegível ou inexistente Muitos projetos (a maioria) não cumprem seus objetivos O Desenvolvimento de um software é relativamente caro, e se mau projetado pode ser jogado fora A orientação a objetos vem expandindo bastante nos últimos anos: Xerox, ITT, Ericsson, Apple, HP, American Airlines, Motorola(IRIDIUM), entre outros. ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 7

8 POR QUE USAR ORIENTAÇÃO A OBJETOS? Finalmente temos ferramentas completas para a sua utilização (já existe ferramentas boas no mercado) Praticamente todas as ferramentas novas de programação permitiam suporte a sua utilização Qualidade melhor do software (uma vez que utilizada corretamente, reduz erros de concepção e engenharia) Produtividade aumento da produtividade em função do reuso A partir do momento que a empresa já está madura na tecnologia o desenvolvimento torna-se mais rápido (reuso) A partir da análise podemos produzir códigos mais fáceis de serem entendidos. (obs: um código O.O. mau feito pode ser até pior que um código estruturado mau feito) Adequada para construção de sistemas distribuídos (INTERNET, INTRANET, outras LAN) ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 8

9 DIFUCULDADES A transição não é trivial. Vários fatores devem ser considerados: Apoio e motivação interna da empresa é fundamental para uma boa transição Não queira mudar tudo da noite para o dia, a transição deve ser gradual é necessário que a empresa adquirira cultura dentro desta tecnologia Analisar a disponibilidade e recursos para obter consultoria e suporte nesta tecnologia e nas ferramentas utilizadas (ficar sozinho pode implicar gerar dificuldades) Verificar empresas que tiveram problemas semelhantes Não criar falsas expectativas dentro da empresa (a orientação a objetos não resolve todos problemas, ela apenas é uma ferramenta tecnologia mais adequada para resolve-los) ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 9

10 Novas tecnologias sempre trazem novas soluções e novos problemas (nada é perfeito) Com o rápido crescimento da utilização da Orientação a Objeto surgiram vários métodos Os primeiros sugiram nos anos mas no período de passaram de 10 para 50 Entre os mais significativos podemos destacar: BOOCH: Desenho e análise bem próximos permitem que os projetistas tomem decisões de negócio antes de codificar o sistema RUMBAUGH: Baseado na semântica de dados, tornou-se um método testado e maduro OOSE (Jacobson): Foco em um conjunto de casos de uso, de um modelo de domínio de problema e de uma descrição da interface do sistema SHLAER/MELLOR: Método orientado a objeto que utiliza ferramentas tradicionais (não O.O.) COAD/YOURDON: Divide a análise orientada a objeto como sendo classes (coleção de objetos com atributos e serviços), objetos(capacidade do sistema reter dados) ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 10

11 UML (The Unifiled Modeling Lenguage) Como os método Booch e OMT estavam sendo largamente utilizados, Grady Booch e James Rumbaugh juntaram as forças para fazer um método unificado Posteriormente Ivar Jacobson juntou-se a equipe Atualmente a UML conta com o apoio de vários autores e de várias empresas como: Microsoft, HP, Oracle, IBM, etc Porém nenhuma destas empresas ou autores são proprietários desta tecnologia, ela é aberta para todos veremos esta metodologia com detalhes no decorrer do curso ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 11

12 Orientação a Objetos - Conceitos Básicos - DEFINIÇÕES OBJETOS Um objeto é qualquer coisa, real ou abstrata, na qual nós armazenamos dados e as operações que manipulam dados. [Martin] Uma abstração de alguma coisa no domínio do problema, refletindo as capacidades do sistema de manter informação sobre ele, interagir com ele, ou ambos; um encapsulamento de valores de Atributos e seus Serviços exclusivos. (sinônimo: uma Instância). [Yourdon] PROPRIEDADES - Um objeto possui uma identidade o distingue de qualquer outro objeto - Um objeto não muda de identidade no decorrer de sua existência - Possuem atributos características (dados) e métodos comportamento (funções) - Possui tudo que é necessário para conhecer a si próprio há o encapsulamento de operações e atributos atribuindo-lhe vida própria - Objetos são coisas: Substantivos ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 12

13 EXEMPLOS DE OBJETOS UM CARRO UMA PESSOA UM ANIMAL UMA FERRAMENTA Um objeto segundo James Martin: MudaNome Deposita Implementação Numero da conta Nome do cliente Saldo Etc. Saca Saldo Interface ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 13

14 DEFINIÇÕES CLASSES É o agrupamento de objetos com a mesma estrutura de dados (atributos) e comportamento (operações) [Rumbaugh] Uma coleção de um ou mais Objetos com um conjunto uniforme de Atributos e Serviços, incluindo uma descrição de como criar novos Objetos e Classe. [Yourdon] PROPRIEDADES - Coleção de objetos com o mesmas características - Possuem a descrição das características e do comportamento dos objetos - Classes são tipos e objetos são instâncias destes tipos - Um objeto tem valores específicos porém seus métodos são compartilhados - Um objeto sempre sabe a qual classe ele pertence EXEMPLO: CLASSE CARRO: OBJETO: CARRO DO JOÃO OBJETO: CARRO DO PEDRO ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 14

15 CLASSE E OBJETO C++: // CLASSE Class Conta { // Atributos private: int Número; int Saldo; int Senha; etc.. // Métodos public: float Sacar (int Número, int Senha ) { /* codigo */ } void Deposito (int Número, int Senha, int Valor) { /* codigo */ } void Extrato (int Número, int Senha) {/* codigo */ } } // OBJETO Conta C1; Conta C2; Conta *CONTAS; CORRESPONDÊNCIA COM LINGUAGEM ESTRUTURADA O. a Objetos Estruturada Classe Tipo Objtos/intâncias Variavel de um tipo Mensagem Chamada de Função Método Procedimento, função ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 15

16 MENSAGENS - Evento (ação) de invocar um método - Objetos se comunicam através de mensagens, isto é, um sinal enviado de um objeto a outro requisitando um serviço através da execução de uma operação/método - Um ciclo completo contém uma mensagem de solicitação a execução de um método e uma mensagem de resposta POLIMORFISMO Significa que a mesma operação pode se comportar diferentemente em classes diferentes. [Rumbaugh] - Polimorfismo ( muitas formas ) é a capacidade de vários comportamentos que uma mesma operação pode assumir - Exemplos: - Operação de somar Inteiros e String - Método (função) para calcular a area de um quadrado(classe quadrado) e um triângulo(classe triângulo) - Operação saldo pode referir a saldo de poupança, saldo fundo de ações, saldo fundo balanceamento, saldo renda fixa, etc. ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 16

17 ABSTRAÇÃO Qualquer mecanismo que nos permita representar a realidade complexa em termos de um modelo simplificado [Yourdon] Consiste em enfocar nos aspectos essenciais de uma entidade e ignorar suas propriedades internas. Em desenvolvimento de software, isto significa enfocar no que um objeto é e faz, antes de decidir como ele deve ser implementado. [Rumbaugh] - Este conceito é aplicável em linguagens estruturadas porém são melhor representados com a utilização da orientação a objetos - Capacidade de interpretar em um modelo computacionalmente tratável - Abstração de um Carro EX: - Ponto de vista do vendedor: - Modelo - Preço - Cor - Ponto de visa de um mecânico: - Tipo de Motor - Tipo de Transmissão ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 17

18 ENCAPSULAMENTO Consiste em separar os aspectos externos de um objeto, que são acessíveis para outros objetos, dos detalhes internos de implementação do objeto. [Yourdon] Qualquer mecanismo que nos permita esconder a implementação do objeto fazendo com que outros componentes do sistema não tenham conhecimento do conteúdo interno dos dados armazenados no objeto. [Rumbaugh] É o resultado (ou ato) de se esconder os detalhes de implementação de um objeto do usuário. [Martin] - Escondemos das outras classes, dados e operações internas, obtendo assim: - Objetos com valores e comportamentos próprios, portanto obtemos assim maior independência entre elementos do software, facilitando a implementação e manutenção - Melhor segurança/consistência das operações encapsuladas - Permite um maior grau de reusabilidade ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 18

19 HERANÇA É o compartilhamento de atributos e operações entre as classes baseado em uma relação hierárquica. [Rumbaugh] Qualquer mecanismo que permite um objeto incorporar toda ou parte da definição de outro objeto como parte de sua própria definição. [Yourdon] - Conexão semântica de elementos na qual a subclasse herda as propriedades da super-classe, ou seja um objeto pertencente a sub-classe tem além de seus atributos e métodos também possui todos os atributos e métodos da super-classe - Relação é um / é um tipo de - Ligada ao conceito de Generalização e Especialização: Generalização: - Observamos objetos e classes com grau mais alto de especificidade e a partir destas criamos classes mais genéricas de dizemos que estas são superclasses e as mais específicas sub-classes - Classes especificas herdam atributos e métodos das classes genéricas - Ex: Temos as classes Leão, Cachorro, Gato, Macaco, etc, e a partir destas criamos uma classe Animal que contém todos os atributos e métodos comuns ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 19

20 Especialização: - Temos uma classe genérica e a partir desta criamos as classes mais especializadas - Classes mais especializadas devem conter além dos atributos e métodos da classe mais genérica, o seus próprios - Ex: A partir da classe animal, criamos classes mais específicas com suas próprias características e comportamento: Leão, Cachorro, Gato, Macaco, etc. Exemplo de Herança Utilizando UML: - Super-Classe/ Classe pai: Conta - Sub-classes/Classes filhas: ContaCorrente e Poupança Conta Nome_do_Cliente Número Saldo Saque( ); Depósito ( ); Conta Corrente Debitos Aut. Núm. Cheque Retirar_Talão( ); Debitar_Cheque( ); Poupança Rendimento ( ); ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 20

21 AGREGAÇÃO - Parte Todo, quando uma classe é parte da outra classe então ela deve agregar a outra classe - Um objeto pode ser compostos de outros objetos e espessamos isso através da agregação - é parte de Agregação / é um tipo de Herança - Um carro tem Porta, Roda, Motor, etc (Agregação) / um carro esporte e um carro de luxo é um carro (Herança) - Uma pessoa tem braço, perna, cabeça, etc. Uma cabeça tem orelha, olhos, boca, etc. PESSOA PERNA BRAÇO CABEÇA ORELHA OLHOS BOCA ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 21

22 GARBAGE COLLECTOR - Quando um objeto perde usa identidade este deve ser jogado fora - Um objeto que ninguém consegue referenciá-lo é um objeto inútil, apenas ocupa lugar na memória - O coletor de lixo normalmente é um processo com baixa prioridade que limpa a memória quando o computador está ocioso SOBRECARGA - Mecanismo pelo qual podemos atribuir duas funcionalidade a mesma operação - Ou seja, é através do mecanismo de sobrecarga que implementamos operações polimorfas ORIENTAÇÃO A OBJETOS Introdução e Conceitos Básicos 22