Introdução. PCO / PPO Departamento de Informática Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa

Transcrição

1 Introdução PCO / PPO Departamento de Informática Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa

2 Resumo Funcionamento da cadeira Intuição sobre programação orientada-a-objectos A linguagem Java: história e aspectos gerais 2

3 Funcionamento da cadeira Na página da cadeira (Moodle) podem encontrar: horários bibliografia e outros recursos regras de avaliação fóruns de notícias e dúvidas sumários slides das aulas teóricas folhas de exercícios para as aulas teórico-práticas (a breve prazo) formulário para inscrição em grupos 3

4 Programação orientada-a-objectos A programação orientada-a-objectos (OO) tem por base a especificação de classes e o uso de objectos. Uma classe define de forma conjunta um tipo abstracto de dados e a sua implementação. Um objecto é uma instância de uma classe durante a execução de um programa. A definição de classes / o uso de objectos seguem padrões que reflectem herança, extensão e abstracção de funcionalidade. 4

5 Classes? Objectos? (intuição) Classe Instâncias (objectos) Super-heróis Batman, Hulk, Spiderman... Hora 23:59, 12:00, 5:30,... Cursos na FCUL TIC, Est. Aplicada,... Classe: tipo abstracto de dados. Objecto: instância de uma classe. 5

6 Atributos e operações (intuição) Classe Atributos Operações Super-heróis Hora Cursos na FCUL super-poderes horas minutos nome alunos cadeiras usa-super-poder(x) salva-o-mundo() acerta-hora(h) acerta-minutos(m)... adiciona-aluno(a) remove-aluno(a)... Uma classe tem associados um conjunto de atributos (estado) e um conjunto operações. Os atributos podem ser distintos de objecto para objecto de uma classe. As operações de uma classe manipulam os atributos de um objecto. 6

7 Herança / hierarquia entre classes (intuição) Forma geométrica Polígono Elipse Rectângulo Triângulo Círculo Quadrado Podemos organizar classes de forma hierárquica, onde a hierarquia reflecte herança e extensão de funcionalidade entre classes. A estende B => A é uma espécie/tipo de B, ex. um quadrado é um rectângulo, um rectângulo é um polígono, etc. Em que atributos / operações genéricas podemos pensar em relação a uma forma geométrica em abstracto? E para um polígono, elipse, rectângulo, círculo, etc? 7

8 Herança e extensão de funcionalidade (intuição) Classe Atributos Operações Forma geométrica (classe abstracta ) cor muda-cor(c) desenha() move(x,y) roda(ângulo)... Polígono número-de-lados lista-de-pontos desenha() Rectângulo Quadrado largura altura tamanho-de-lado [ = largura = altura] altera-altura(a)... cor / muda-cor() podem ser considerados atributos/operações da classe forma geométrica, assim como a operação muda-cor. São herdados por qualquer subclasse. As subclasses de forma podem definir atributos adicionais, ex. lista-de-pontos para a classe polígono ou altera-altura() para a classe rectângulo. 8

9 Abstracção (intuição) Classe Atributos Operações Forma geométrica ( classe abstracta ) cor muda-cor(c) desenha() move(x,y) roda(ângulo)... Polígono número-de-lados lista-de-pontos desenha() Rectângulo Quadrado largura altura tamanho-de-lado [ = largura = altura] altera-altura(a)... muda-cor() pode manipular directamente o atributo cor. Podemos pensar em código que as implementa directamente na classe Forma geométrica. Outras operações genéricas para formas geométricas como desenha() ou roda() são abstractas no sentido de terem de ser concretizadas para subclasses, isto porque o algoritmo de desenho dependerá do tipo concreto de forma em causa. 9

10 A linguagem Java - história e uso - Criada em Originalmente concebida para sistemas embebidos (James Gosling, Sun Microsystems). Ganhou popularidade no final da década de 90, em particular com a possibilidade de executar Java applets em páginas Web. Usada numa grande variedade de ambientes e plataformas telemóveis / tablets (ex. Android) servidores Web (aplicações J2EE) PCs páginas Web (Java applets) 10

11 O Java alterna com o C uma das primeiras duas posições do índice TIOBE há mais de 10 anos. O índice mede a popularidade de linguagens de programação a partir de dados estatísticos de buscas em motores de pesquisa. 11

12 A máquina virtual Java - Java Virtual Machine (JVM) - O Java surgiu com o mote Write once, run anywhere. O código fonte Java é compilado para instruções ( Java bytecode ) de uma máquina virtual, a Java Virtual Machine (JVM). A JVM executa da mesma forma o bytecode em vários SOs diferentes (ex. Windows, MacOS, Linux). Contraste com C e C++ Código compilado para instruções máquina. Compilação pode reflectir dependências do sistema operativo, arquitectura do processador, execução ou bibliotecas do sistema. Contraste com Python CPython (principal implementação): esquema de máquina virtual PyPy: interpretador com compilação para instruções máquina em tempo de execução ( just-intime compilation ) Jython: código Python compilado para Java bytecode e executado usando a JVM. A JVM é também usada como plataforma de execução para outras linguagens (ex. Scala, Groovy, Clojure). 12

13 A linguagem Java (3) - recolha de lixo - Gestão automática de memória Um item de memória alocada é libertado automaticamente pela JVM depois (e apenas depois) de este já não ser referenciado. Este mecanismo é conhecido como recolha de lixo ( garbage collection ). Grande parte das linguagens de programação mais usadas usam recolha de lixo, por ex. C#, Python, Javascript. Contraste com linguagens sem recolha de lixo Libertação de memória tem de ser programada explicitamente. Por exemplo em C/C++ memória alocada com malloc/new deve ser explicitamente libertada com free/delete. Problemas típicos: memória não libertada ( memory leaks ), referência a memória já libertada ( dangling references ),... 13

14 A linguagem Java - tipos - Java é uma linguagem fortemente tipada Erros devidos ao mau uso de tipos de dados (ex. inteiro, string) são detectados sob forma de um erro durante a compilação ou execução do programa. Cada variável, expressão ou valor do programa deve ter um tipo bem determinado. Verificação estática em tempo de compilação ( static type checking ) previne a maior parte dos erros. Esta impõe no entanto a declaração precisa de tipos (ex. para variáveis) no código fonte. Verificação dinâmica ( dynamic type checking ) em tempo de execução é também usada, ex. em operações de conversão de tipos ( casts ). Contraste com outras linguagens Python: verificação de tipos é feita dinamicamente; erros de tipos não são detectados à priori; não são exigidas declaração de tipos no código fonte. A versão 3.5 introduziu anotações de tipos (chamados Type hints ) para verificação estática (opcional) usando ferramentas como o mypy. C/C++: verificadas estaticamente, mas sem um sistema de tipos de seguro: conversões/ coerções arbitrárias de tipos são possíveis; programas podem aceder à memória de forma inválida. 14