Introdução ao Java. Programação Orientada a Objetos Java. Prof. Anselmo Cardoso Paiva Prof. Geraldo Braz Junior

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1 Introdução ao Java Programação Orientada a Objetos Java Prof. Anselmo Cardoso Paiva Prof. Geraldo Braz Junior

2 Tecnologia Java Java é tanto uma linguagem de programação de alto nível quanto uma plataforma de desenvolvimento de aplicações Java como linguagem de programação Aplicações locais, centralizadas e distribuídas Aplicações cliente/servidor que executam em browsers Java como ambiente de execução Ambiente neutro (JRE Java Runtime Environment) para diferentes plataformas: SOs, browsers, celulares, palmtops, eletrodomésticos... 2

3 Características Java Linguagem de programação orientada a objetos Familiar (sintaxe parecida com C) Simples e robusta (minimiza bugs, aumenta produtividade) Suporte nativo a threads (+ simples, maior portabilidade) Dinâmica (módulos, acoplamento em tempo de execução) Com coleta de lixo (menos bugs, mais produtividade) Independente de plataforma 3

4 Características Java Segura (vários mecanismos para controlar segurança) Código intermediário de máquina virtual interpretado (compilação rápida, execução + lenta, + produtividade no desenvolvimento) Sintaxe uniforme, rigorosa quanto a tipos (código mais consistente) 4

5 Linguagens OO: genealogia ALGOL 1960 Pascal 1973 SIMULA 1967 SmallTalk 1980 C ADA 1983 ADA 1995 C Java 1995

6 Desenvolvimento de programas código fonte processador da linguagem código objeto linking código executável 6

7 Implementação de LP Compilação geração de código executável dependente da plataforma de execução tradução lenta X execução rápida Interpretação pura sem geração de código execução lenta, independente de plataforma Híbrida geração de código intermediário independente de plataforma de execução tradução rápida X execução não muito rápida 7

8 Ambiente de compilação e execução Compilação: Programa Java é compilado para um código intermediário conhecido como bytecode Execução: Bytecodes são interpretados pela JVM (Java Virtual Machine) executada no ambiente hospedeiro arquitetura neutra 8 fonte Compilador JAVA bytecode Interpretador JAVA plataforma local INTERNET Browser {HTML} interpretador JAVA plataforma remota

9 Compilação x Interpretação Problema: Para ter flexibilidade e segurança, abre-se mão do tempo de execução Um programa Java típico roda 10 vezes mais lento que um programa equivalente em linguagem nativa Solução: JIT (Just-in-time compiling) Compiladores JIT convertem programas Java para linguagem de máquina nativa assim que os mesmos são lidos Penalidade: a leitura dos programas se torna mais lenta Vantagem: execuções subseqüentes são mais rápidas 9

10 Ambientes de execução e desenvolvimento Java 2 System Development Kit (J2SDK) Coleção de ferramentas de linha de comando para, entre outras tarefas, compilar, executar e depurar aplicações Java Para habilitar o ambiente via linha de comando é preciso colocar o caminho $JAVA_HOME/bin no PATH do sistema Java Runtime Environment (JRE) Ambiente mínimo para executar aplicações Java Faz parte do J2SDK e das principais distribuições Linux, MacOS X, AIX, Solaris, Windows 98/ME/2000 (exceto XP) 10

11 Interfaces de Programação de Aplicações APIs Java possui uma coleção de APIs (bibliotecas) padrão que podem ser usadas para construir aplicações: Organizadas em pacotes (java.*, javax.* e extensões) Usadas pelos ambientes de execução (JRE) e de desenvolvimento (SDK) As principais APIs são distribuídas juntamente com os produtos para desenvolvimento de aplicações: Java 2 Standard Edition (J2SE) Java 2 Enterprise Edition (J2EE) Java 2 Micro Edition (J2ME) 11

12 Ambientes Integrados de Desenvolvimento IDEs Existem diversos IDEs construídos a partir das ferramentas básicas de desenvolvimento: ambientes baseados em janelas editores, visualizadores de classes, prototipação... Exemplos: Eclipse, NetBeans (Sun), Visual Studio (Microsoft), JBuilder (Borland), Visual Café (Symantec), JCreator, BlueJ, jgrasp... 12

13 Programa Java: Classe Uma classe é um arquivo fonte (texto) CLASSE Nome1 13 CLASSE Nome mesmo Nome Nome.java Um arquivo pode conter várias classes CLASSE Nome1 CLASSE Nome2 Nome1.java

14 Arquivos fonte e executáveis Arquivo fonte : Escola.java Arquivos executáveis: class Escola.class public class Escola {{ bytecodes Aluno.class class Aluno { bytecodes 14

15 Convenção para Nomes Java, como C/C++, distingue entre letras maiúsculas e minúsculas Exemplo: escola é diferente de Escola Nomes de classes iniciam com maiúscula Exemplo: class Bemvindo Nomes de variáveis iniciam com minúsculas Exemplo: int peso; Nomes de métodos são verbos que iniciam com minúscula e depois usam maiúsculas Exemplo: alterapeso Representação: Unicode (16 bits caracteres) 15

16 Compilação e Execução: SDK linha de comando Compilação: javac A partir do diretório local: javac Nome.java Vai produzir: Arquivos.class separados para cada classe no arquivo.java coloca arquivos no diretório corrente Execução: java A partir do diretório local: java Nome sendo Nome = nome do arquivo.class que contém o main() Executa a partir de main(): java Nome arg1,arg2,... 16

17 Execução de programas Java HelloWorld.jav a javac 17

18 Verificação de bytecode Etapa que antecede a execução do código em classes carregadas através da rede Class Loader distingue classes locais (seguras) de classes remotas (potencialmente inseguras) Verificação garante: Aderência à especificação da JVM Não-violação de políticas de acesso estabelecidas pela aplicação Não-violação da integridade do sistema Ausência de estouros de pilha Tipos de parâmetros corretamente especificados Ausência de conversões ilegais de tipos 18

19 19 Processo de Execução Editor Compilador Carregador de classes disco Verificador de bytecodes Interpretador disco disco memória memória memória Programa é criado em um editor e armazenado no disco Compilador gera os bytecodes e os armazena no disco O carregador de classes Class Loader coloca os bytecodes na memória O verificador de bytecodes Bytecodes Verifier confirma se todos os bytecodes estão corretos e não violam as restrições de segurança da linguagem Java O interpretador lê os bytecodes e executa o programa

20 Programas JAVA Aplicações (puras) são programas carregados e executados localmente pelo interpretador Java possuem acesso a todos os recursos do ambiente local: diretórios, arquivos sempre contêm um método principal (main), de onde se inicia a execução do programa podem fazer chamadas a programas em código nativo (outras linguagens, como C, C++) 20

21 21 Programas Cliente/Servidor Applets: cliente são programas inseridos em páginas HTML e executados pelo browser (interpretador Java) programas (classes) podem ser carregados remotamente restrições de segurança: não podem acessar recursos locais, só podem comunicar-se com o servidor de onde foram baixados Servlets: servidor executados sob o controle do servidor classe carregada dinamicamente por requisição de um cliente

22 Applets Java X JavaScript Ambos são códigos executáveis inseridos em páginas HTML Código Java: classes compiladas e carregadas remotamente Código JavaScript: instruções fisicamente dispersas ao longo da página HTML Java é uma LP de uso geral, orientada a objetos: classes, objetos, encapsulamento, herança e polimorfismo JavaScript: linguagem script sem classes, sem herança e sem polimorfismo 22

23 Primeiros passos

24 Classe Java: apenas o método main() Atenção a maiúsculas e minúsculas! class Bemvindo { public static void main (String[] args) { System.out.println( Bemvindo! ); } } Método main(): onde se inicia a execução 24

25 Exemplo de chamada de métodos System.out.println ( Bem-vindo! ); objeto método parâmetro System.out.print ( Bem-vindo! ); objeto método parâmetro 25

26 Chamada parametrizada class Bemvindo { public static void main (String[] args) { System.out.println( Bem-vindo + args[0]); } } Método main(): aceita argumentos para execução Linha de comando: java Bemvindo Pedro 26

27 Classe Java: dois métodos class Bemvindo2 { static void imprime() { System.out.println( Bemvindo! ); } public static void main (String[] args) { imprime(); } } método static: método de classe, não aplicável sobre objetos 27

28 Classe Java: instanciando um objeto class Bemvindo3 { void imprime(){ System.out.println( Bem-vindo! ); } 28 public static void main(string[] args) { Bemvindo3 obj = new Bemvindo3(); // imprime(); // erro! obj.imprime(); } } método de instância, somente aplicável sobre objetos Introdução a Java

29 Duas classes: composição class Bemvindo3{ void imprime(){ System.out.println("Bem-vindo!"); } public static void main(string[] args){ Bemvindo3 obj=new Bemvindo3(); Welcome outro=new Welcome(); obj.imprime(); outro.imprime(); } // main } // Bemvindo3 class Bemvindo3{ imprime() main(...) } class Welcome{ imprime() } 29 class Welcome{ void imprime(){ System.out.println("Welcome!"); }} // Welcome

30 Streams de entrada/saída Em um programa, dados são lidos/gravados através de streams (fluxos) de E/S Fontes e destinos: console, arquivos, rede... Um programa pode gerenciar diversos streams 30

31 Chamada Parametrizada X Entrada/Saída via Console Chamada parametrizada: programa inicia com valores armazenados em um array de Strings não é uma forma usual de entrada de dados Ao iniciar a execução de um programa, são criados automaticamente os seguintes streams: System.in - standard input (teclado) System.out - standard output (vídeo) System.err - standard error (vídeo) Podem ser redirecionados para disco, por exemplo 31

32 Entrada via Console Classe BufferedReader usada para leitura de um stream de caracteres para um buffer definida no pacote java.io Método readline() definido em BufferedReader faz a leitura de uma linha de texto até um caracter \n causa uma exceção se ocorrer um erro enquanto lê os dados da entrada 32

33 Entendendo Entrada via Console String msg = stdin.readline(); InputStream leitura de bytes InputStreamReader buffer de caracteres H e l l o \n BufferedReader msg H e l l o String 33

34 Entendendo Saída via Console System.out.println( Linha informada = + msg); L i n h a i n f o r m a d a = H e l l o PrintStream vídeo 34

35 Entrada via Console: String 1. import java.io.*; 2. class Leitura { 3. public static void main(string[] args) throws 4. IOException{ 5. BufferedReader stdin = new BufferedReader( 6. new InputStreamReader(System.in)); 7. System.out.println( Entre uma linha: ); 8. String msg = stdin.readline(); 9. System.out.println( Linha informada = + msg); 10. } 11. } 35

36 Entrada via Console: int 1. import java.io.*; 2. class Leitura { 3. public static void main(string[] args) throws 4. IOException{ 5. BufferedReader stdin = new BufferedReader( 6. new InputStreamReader(System.in)); 7. System.out.println( Entre um número: ); 8. int i = Integer.parseInt(stdin.readLine()); 9. System.out.println( Número = + i); 10. } 11. } 36

37 Usando Scanner() e printf() JDK import java.io.*; 2. import java.util.scanner; 3. public class LeScanner { 4. public static void main(string[] args) { 5. Scanner input = new Scanner(System.in); 6. System.out.print("Digite seu nome: "); 7. String nome = input.next(); 8. System.out.print("Digite sua idade: "); 9. int idade = input.nextint(); 10. System.out.printf("%s tem %d anos\n", nome, idade); 11. } } 37

38 38 Estruturas de Controle

39 Estruturas de Controle Estruturas de seleção if, if-else, switch Estruturas de repetição for, while, do-while Desvios (somente em estruturas de repetição) continue, break, rótulos Java não possui um comando goto, porém goto é uma palavra reservada 39

40 Expressões Booleanas Uma condição usa operadores relacionais e resulta em um valor booleano (true ou false): == equal to!= not equal to < less than > greater than <= less than or equal to >= greater than or equal to 40

41 O operador condicional? : Mesma semântica da estrutura if-else Único operador ternário da linguagem Java o primeiro operando é uma expressão booleana retorna o segundo operando se a expressão condicional for true ou o terceiro operando se for false Exemplos: System.out.println( (media >= 7)? Aprovado : Reprovado ); int x = (y!= 0)? 50 : 500; String titulo = (sex == 'f')? "Sra." : "Sr. ; 41

42 Sintaxe da instrução switch switch(expr1) { case expr2: instruções; break; case expr3: instruções; break; default: instruções; } Na instrução switch (expr1), expr1 deve ser compatível com atribuições do tipo int, sendo permitidos os tipos de dados short, int, byte ou char, pois pode ser feita a coerção (cast) para o tipo int, o que não é possível com os tipos long ou de ponto flutuante. 42

43 Exemplos while/do-while int x = 0; while (x < 10) { System.out.println ("item " + x); x++; } int x = 0; do { System.out.println ("item " + x); x++; } while (x < 10); // loop infinito while ( true ) {... } 43

44 Exemplos for for ( int x = 0; x < 10; x++ ) { System.out.println ("item " + x); } for ( int x = 0, int y = 25; x < 10 && (y % 2 == 0); x++, y = y - 1 ) { System.out.println (x + y); } // loop infinito for ( ; ; ) {... } 44

45 Comandos de desvio: break e continue break: interrompe a execução do bloco de repetição Continua com a próxima instrução após o bloco continue: interrompe a iteração atual Ignora as instruções restantes no bloco, testa a condição e reinicia com a próxima iteração 45

46 Usando rótulos break e continue sempre atuam sobre o bloco de repetição onde são chamados Em blocos de repetição contidos em outros blocos, podese usar rótulos para fazer break e continue atuarem em blocos externos Os rótulos só podem ser usados antes de do, while e for As chamadas só podem ocorrer dentro de blocos de repetição 46

47 47 Tipos, Operadores e Literais

48 Identificadores São palavras utilizadas para nomear variáveis, métodos e classes Na linguagem Java, o identificador sempre começa por letra, sublinhado(_) ou cifrão ($) Não podem começar por números São case sensitive Do segundo caractere em diante, pode conter qualquer seqüência de letras, dígitos, sublinhados ou cifrões 48

49 Identificadores Exemplos de identificadores válidos: nomealuno saldo lâmpada // não recomendável User_name // fora do padrão _sys_var1 Class // não recomendável Java utiliza o padrão Unicode (16 bits) 49

50 Palavras reservadas em Java abstract boolean break byte case catch char class continue default do double else extends final finally float for if implements import instanceof int interface long native new return package private protected public synchronized short static super switch this try throw throws transient void volatile while enum true, false e null não são palavras reservadas e sim literais OBS: Todas as palavras reservadas são escritas com letras minúsculas 50

51 Palavras reservadas Modificadores de Acesso private, protected, public Modificadores de classe, método e variável abstract, class, extends, final, implements, interface, native, new, static, synchronized, transient, volatile Controle de fluxo break, case, continue, default, do, else, for, if, instanceof, return, switch, while 51

52 Palavras reservadas Tratamento de Erros catch, finally, throw, throws, try, assert Controle de Pacotes import, package Tipos de Dados boolean, byte, char, double, float, int, long, short, void (somente retorno) 52

53 Tipos primitivos em Java Armazenados na pilha (acesso rápido) Não são objetos. Classe 'wrapper' faz transformação, se necessário (encapsula valor em um objeto) 53

54 54 Caracteres especiais

55 55 Operadores

56 56 Tabela de Precedência

57 57 Atribuição

58 58 Operadores Matemáticos

59 59 Incremento e Decremento

60 60 Operador de Concatenação

61 61 instanceof

62 62 Tipos de dados

63 63 Conversão de tipos primitivos

64 64 Conversão de referências

65 Coerção (cast) As variáveis podem ser convertidas em tipos maiores de maneira automática, mas não em tipos menores Desta forma, uma expressão int pode ser tratada como long, mas uma expressão long não poderá ser tratada como int sem que haja uma coerção explicita Uma coerção é utilizada para persuadir o compilador a reconhecer uma atribuição Esse procedimento pode ser adotado, por exemplo, para comprimir um valor long em uma variável int Na coerção, o programador assume os riscos da conversão de dados 65

66 66 public class Test { public static void main(string args[]) { int i = ; short s = (short) i; byte b = (byte) i; System.out.println( Valor int: + i); } Coerção - Exemplo } A execução de código provoca duas conversões. Em ambas ocorre perda de informação System.out.println( Valor short: + s); System.out.println( Valor byte: + b); i = (int (4 bytes) - valor: ) s = (short (2 bytes) - valor: 257) b = (byte (1 byte) - valor: 1)

67 Coerção Exemplo com objetos Array v = new Array( ); v.add( Hello ); String s = (String)v.get(0); Como o método get sempre retorna um elemento do tipo Object, que não pode ser atribuído a uma String, torna-se necessário fazer o cast antes da atribuição Caso fosse feita a atribuição direta, teríamos um erro de compilação: String s = v.get(0); // erro 67