(Parte 1 de 4)

Curso de Java Básico

Fábio Mengue – fabio@unicamp.br Centro de Computação - Unicamp

História Rápida da Linguagem

Em 1991, um grupo de engenheiros da Sun Microsystems foi encarregado de criar uma nova linguagem que pudesse ser utilizada em pequenos equipamentos como controles de TV, telefones, fornos, geladeiras, etc. Essa linguagem deveria dar a esses aparelhos a capacidade de se comunicar entre si, para que a casa se comportasse como uma federação. Deveria ainda ser capaz de gerar códigos muito pequenos, que pudessem ser executados em vários aparelhos diferentes, e praticamente infalível.

Os engenheiros escolheram o C++ como ponto de partida. Orientada a objetos, muito poderosa e gerando pequenos programas, parecia a escolha correta. Para solucionar o problema da execução em várias arquiteturas, eles utilizaram o conceito da máquina virtual, onde cada fabricante iria suportar algumas funções básicas que os programas utilizariam.

Até hoje a linguagem resultante deste projeto não é utilizada em aparelhos eletrodomésticos. Ao invés disso, o Java se tornou um das linguagens de programação mais utilizadas no planeta.

Vantagens do Java (Por Que Estudar Essa Linguagem ?)

Na maioria das linguagens de programação, você precisa compilar ou interpretar um programa para que ele seja executado em seu computador. A linguagem Java é diferente, pois seus programas são compilados E interpretados. Com o compilador, você inicialmente transforma seu programa em uma linguagem intermediária, chamada bytecode. Esse código é independente de plataforma, e é mais tarde interpretado por um interpretador Java. A compilação acontece apenas uma vez; a interpretação acontece todas as vezes que seu programa é executado. A figura abaixo mostra como isso acontece.

Você deve pensar nos bytecodes como instruções de máquina para a Java Virtual

Machine (ou JVM). Todos os produtos que conseguem executar programas em Java (como um browser que executa applet’s) possuem uma cópia da JVM.

Bytecodes Java tornam possível a tecnologia “escreva uma vez, execute em qualquer lugar”. Você pode compilar seu programa Java em qualquer plataforma que possua um compilador. Os bytecodes gerados podem ser interpretados em qualquer plataforma que possua umaJ VM. Vejan af iguraa baixo:

A Plataforma Java

Por plataforma, entendemos o conjunto de hardware e software no qual um programa executa. Alguns exemplos de plataformas muito usadas são o Windows, o Linux, o MacOS. A plataforma Java é diferente, pois não envolve hardware; ela utiliza a plataforma de hardware das outras.

A plataforma Java tem dois componentes:

• Java Virtual Machine (Java VM ou JVM) • Java Application Programming Interface (Java API)

A API Java é uma coleção de componentes de software prontos, que incluem desde estruturas para manipulação de arquivos até a construção de aplicativos gráficos. A API é organizada como um grupo de bibliotecas com classes e interfaces; essas bibliotecas são chamadas de pacotes.

A figura abaixo mostra o esquema de funcionamento da plataforma Java:

Erros Comuns de Conceito Sobre Java

Muita gente pensa muita coisa sobre Java, e muita coisa errada. A seguir listamos algumas idéias erradas mais comuns.

Java é uma linguagem fácil de aprender.

Nenhuma linguagem poderosa como o Java é fácil de aprender. É sempre fácil escrever programas do tipo “Alo Mundo”. Aprender a lidar com if, while e tipos do Java é uma tarefa simples; a parte complexa vem da orientação a objetos e das classes presentes na linguagem. Temos mais de 1.500 classes e interfaces diferentes. A descrição de cada uma cabe em um livro de 600 páginas.

O ambiente Java facilita a programação.

Você vai aprender Java usando o notepad e o prompt do DOS. Não é o melhor ambiente do mundo, especialmente se comparado às linguagens visuais que temos hoje, como o Visual Basic. Em um ambiente de alta produtividade, o uso do Java deve ser muito racional, levando em conta as dificuldades da codificação.

Java será a linguagem universal no futuro.

É possível, em teoria. Mas existem muitos sistemas com códigos nativos que são perfeitos da maneira que estão hoje, e por isso não devemos “mexer”. O Java não é recomendado para solucionar todos os problemas.

Java é apenas mais uma linguagem como qualquer outra.

A linguagem Java, apenas pelo fato de permitir que um programa seja executado em qualquer plataforma, já realizou revolução suficiente. Além disso, a linguagem foi desenhada para se utilizar da rede, e os conceitos de ambiente multitarefa auxiliam o produto a ter poucas comparações no mercado hoje.

Todos os programas Java tem que ser executados dentro de um navegador.

Um dosu sosd o Javaéac onfecção de applets. Java também serve para programar aplicativos, servlets, JavaBeans, componentes e uma grande gama de produtos.

Javascript é uma versão simplificada do Java.

Javascript é uma linguagem utilizada em navegadores. Ela foi inventada pela Netscape, e sua sintaxe é semelhante à da linguagem Java. Com exceção do nome, as semelhanças terminam ai.

Instalando o ambiente

Para o desenvolvimento de aplicativos utilizando o Java, é necessário a instalação do compilador Java, das API’s e da JVM. A instalação do ambiente segue o mesmo esquema da instalação de qualquer produto para Windows.

Devemos fazer o download da versão mais apropriada via ftp ou http e executar o arquivo, para que o produto se instale.

As versões para Windows, Linux e Solaris pode ser obtido em: http://java.sun.com

Meu primeiro programa Java

Como a maioria das linguagens de programação, o fonte de seu programa em Java deve ser criado a partir de um editor de texto que gere arquivos em formato ASCII. É possível utilizar editores como o Word e o Wordpad, mas o texto deve ser salvo sem formatação. O editor ideal é o notepad.

O programa fonte em Java deve ser salvo obrigatoriamente com a extensão .java. Salve no notepad o arquivo utilizando aspas duplas, assim:

“AloMundo.java”

Vamos então criar uma pasta chamada CURSO (md curso) para que possamos organizar os programas e exercícios que faremos.

Execute o Notepad agora, e vamos digitar nosso primeiro programa em Java. Copie as linhas abaixo:

class AloMundo { public static void main(String args[]) { System.out.println(“Alo Mundo !”);

Não se preocupe em entender o código; é apenas um exemplo, e explicaremos esses comandos mais tarde. Salve o arquivo como AloMundo.java (letras maiúsculas e minúsculas são importantes).

A seguir, vamos compilar o programa. A compilação irá gerar os bytecodes.D o prompt do DOS, execute:

javac AloMundo.java

Se não houver erro, depois de alguns segundos você deve ter acesso ao prompt novamente. Para executar o programa, java AloMundo

Você deve ter recebido como resposta a frase “Alo Mundo !”. Isso significa que tudo está certo com seu ambiente e você acabou de criar seu primeiro programa em Java.

Exercícios

–Altere o programa AloMundo para que ele imprima seu nome completo. –Altere o programa AloMundo e faça com que ele imprima seu nome em duas linhas separadas.

Objetos

O Que São Objetos ?

Quando temos um problema e queremos resolve-lo usando um computador, necessariamente temos que fazer um programa. Este nada mais é do que uma serie de instruções que indicam ao computador como proceder em determinadas situações. Assim, o grande desafio do programador é estabelecer a associação entre o modelo que o computador usa e o modelo que o problema lhe apresenta.

Isso geralmente leva o programador a modelar o problema apresentado para o modelo utilizado em alguma linguagem. Se a linguagem escolhida for LISP, o problema será traduzido como listas encadeadas. Se for Prolog, o problema será uma cadeia de decisões. Assim, a representação da solução para o problema é característica da linguagem usada, tornando a escrita difícil.

A orientação a objetos tenta solucionar esse problema. A orientação a objetos é geral o suficiente para não impor um modelo de linguagem ao programador, permitindo a ele escolher uma estratégia, representando os aspectos do problema em objetos. Assim, quando se "lê" um programa orientado a objeto, podemos ver não apenas a solução, mas também a descrição do problema em termos do próprio problema. O programador consegue "quebrar" o grande problema em pequenas partes que juntas fornecem a solução.

Olhando à sua volta é possível perceber muitos exemplos de objetos do mundo real: seu cachorro, sua mesa, sua televisão, sua bicicleta. Esses objetos tem duas características básicas, que sãooe stadoe oc omportamento.

Por exemplo, os cachorros tem nome, cor, raça (estados) e eles balançam o rabo, comem, e latem (comportamento). Uma bicicleta tem 18 marchas, duas rodas, banco (estado) e elas brecam, aceleram e mudam de marcha (comportamento).

De maneira geral, definimos objetos como um conjunto de variáveis e métodos, que representam seus estados e comportamentos.

Veja a ilustração:

Temos aqui representada (de maneira lógica) a idéia que as linguagens orientadas a objeto utilizam. Tudo que um objeto sabe (estados ou variáveis) e tudo que ele podem fazer (comportamento ou métodos) está contido no próprio objeto.

No exemplo da bicicleta, poderemos representar o objeto como no exemplo abaixo:

Temos métodos para mudar a marcha, a cadência das pedaladas, e para brecar. A utilização desses métodos altera os valores dos estados. Ao brecar, a velocidade diminui. Ao mudar a marcha, a cadência é alterada.

Note que os diagramas mostram que as variáveis do objeto estão no centro do mesmo. Os métodos cercam esses valores e os “escondem” de outros objetos. Deste modo, só é possível ter acesso a essas variáveis através dos métodos. Esse tipo de construção é chamada de encapsulamento, eéac onstrução ideal para objetos.

Exercício

- Imagine um exemplo de objeto diferente dos vistos até agora. Para esse objeto, relacione possíveis métodos e atributos.

Mas um objeto sozinho geralmente não é muito útil. Ao contrário, em um programa orientado a objetos temos muitos objetos se relacionando entre si. Uma bicicleta encostada na garagem nada mais é que um pedaço de ferro e borracha. Por si mesma, ela não tem capacidade de realizar nenhuma tarefa. Apenas com outro objeto (você) utilizando a bicicleta, ela é capaz de realizar algum trabalho.

A interação entre objetos é feita através de mensagens. Um objeto “chama” os métodos de outro, passando parâmetros quando necessário. Quando você passa a mensagem “mude de marcha” para o objeto bicicleta você precisa dizer qual marcha você deseja.

A figura a seguir mostra os três componentes que fazem parte de uma mensagem:

• objeto para o qual a mensagem é dirigida (bicicleta) • nome do método a ser executado (mudamarcha)

• os parâmetros necessários para a execução do método.

A troca de mensagens nos fornece ainda um benefício importante. Como todas as interações são feitas através delas, não importa se o objeto faz parte do mesmo programa; ele pode estar até em outro computador. Existem maneiras de enviar essas mensagens através da rede, permitindo a comunicação remota entre objetos.

Assim, um programa orientado a objetos nada mais é do que um punhado de objetos dizendo um ao outro o que fazer. Quando você quer que um objeto faca alguma coisa, você envia a ele uma "mensagem" informando o que quer fazer, e o objeto faz. Se ele precisar de outro objeto que o auxiliar a realizar o "trabalho", ele mesmo vai cuidar de enviar mensagem para esse outro objeto. Deste modo, um programa pode realizar atividades muito complexas baseado apenas em uma mensagem inicial.

Você pode definir vários tipos de objetos diferentes para seu programa. Cada objeto terá suas próprias características, e saberá como interpretar certos pedidos. A parte interessante é que objetos de mesmo tipo se comportam de maneira semelhante. Assim, você pode ter funções genéricas que funcionam para vários tipos diferentes, economizando código.

Vale lembrar que métodos são diferentes de procedimentos e funções das linguagens procedurais, e é muito fácil confundir os conceitos. Para evitar a confusão, temos que entender o que são classes.

Exercícios - Imagine dois objetos que se relacionam. Mostre como é possível através de mensagens o relacionamento entre eles.

Classes

Até agora, comentamos sobre o que é um objeto e como ele se relaciona com outros objetos. Falaremos agora a respeito de classes.

Sua bicicleta é apenas uma das várias que existem. A sua bicicleta específica foi feita por um fabricante, e tem certas características que seguem uma linha ou modelo. Assim, é possível ir em uma loja e comprar várias unidades de bicicletas essencialmente idênticas. Mas não podemos dizer que todas são o mesmo objeto, simplesmente por serem parecidas.

Em orientação a objetos, dizemos que um (ou mais) objetos pertencem a uma classe quando eles são muito semelhantes, de acordo com certos padrões. Assim, dependendo da situação, alguém pode dizer que sua bicicleta é um veículo, pois ele anda sobre rodas e carrega uma pessoa. Se seguirmos esse padrão, uma motocicleta também é um veículo, assim como um automóvel ou até um avião (ué, não anda sobre rodas quando decola ou pousa ? Não carrega uma pessoa ?). Na verdade, quando programamos em linguagens orientadas a objetos, antes de tudo nós construimos as classes, os modelos, para depois usá-las na criação de objetos daquele tipo.

Voltando ao nosso exemplo das bicicletas. Quando elas são construídas, os fabricantes tiram vantagem do fato que elas tem as mesmas características, e podem construir várias delas a partir de uma mesma planta. Seria muito custoso fazer um novo projeto para cada bicicleta que eles fossem construir.

Exercícios - Agrupe em classes os objetos abaixo:

avião elefante computador tigre calculadora motocicleta formiga

Na orientação a objetos, quando programamos, tentamos visualizar os objetos necessários para resolver um problema. Se eu estou criando um programa de controle de estoque, eu vou necessitar de uma classe que represente os ítens que tenho nesse estoque. Outra classe que represente as ordens de compra. E assim por diante.

Nota: A classe é um modelo ou protótipo, que define as variáveis e comportamentos em comum que um certo tipo de objeto específico contém.

No nosso exemplo, depois de criada a classe bicicleta, nos é possível criar a partir dela objetos que serão cópias idênticas da classe, mas cada uma delas terá seus próprios estados. O modelo pode fornecer dados que serão compartilhados entre todos os objetos ou permitir que estes tenham dados própiros.

Nota: Objetos “derivados” de uma classe são chamados instância de classe.

Para tornar o entendimento mais fácil, vamos ver um exemplo mais fácil e prático. Inicialmente vamos pensar em um objeto bem simples, como uma lâmpada.

As lâmpadas podem ter diversos formatos, cores e tamanhos, mas basicamente elas tem apenas uma função, que é iluminar o ambiente. Assim, imagine uma classe lâmpada.

Essa classe pressupõe apenas 2 estados. Um objeto derivado dessa classe pode estar ligado ou desligado. Mas a lâmpada por si só não decide quando vai ligar ou desligar. Quem liga ou desliga esse objeto lâmpada é um interruptor, acionado normalmente por uma pessoa.

(Parte 1 de 4)

Comentários