Orientação a Objetos & UML
Professor
Marcelo Bezerra de Alcântara
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
1
Agenda
 Parte I: Orientação a Objetos
•
•
•
•
Módulo 1 - Introdução
Módulo 2 - Classes x Objetos
Módulo 3 - Relacionamentos
Módulo 4 - Herança e Polimorfismo
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
2
Parte I: Orientação a Objetos
Módulo 1
Introdução
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
3
Agenda
 Módulo 1 – Introdução
•
•
•
•
•
•
Análise Estruturada
Motivação
Análise Estruturada x Orientação à Objetos
Abstração
Definição
Características
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
4
Análise estruturada
 Criada nos anos 60/70
•
•
•
•
Guerra Fria
Grandes Projetos
Ambientes de Grande Porte
Pouca maturidade em Programação
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
5
Análise estruturada
 O objetivo principal era fazer com que o pessoal
de sistemas pensasse antes de agir;
 Tentativa de impor alguma ordem à natureza
acidental da construção de programas;
 Produziu um modelo rigorosamente seqüencial;
• análise;
• O que ?
• projeto;
• Como
• implementação.
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
6
Análise estruturada
 Tradicionalmente, a literatura tratava análise,
projeto e implementação como atividades
diferentes e, até certo ponto, desconexas pois
tinham:
• diferentes métodos;
• diferentes notações e
• diferentes objetivos.
 Na necessidade de especificar o que está prestes
a ser implementado tratavam a análise e o projeto
como as únicas coisas que realmente interessam.
A implementação seria apenas algo inevitável.
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
7
Motivação - Orientação a objetos
 Crise do software e necessidade de mudar
 Surgiu a idéia da orientação a objetos que
representa melhor o mundo real, uma vez que a
percepção e o raciocínio do ser humano estão
relacionados diretamente com o conceito de
objetos.
 Objetivo principal da utilização do paradigma da
Orientação a Objetos, na construção de software:
• Rápido
• não perder muito tempo no desenvolvimento
• Barato
• linhas de montagem e reutilização de código
• Flexível
• fácil modificar ou estender
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
8
Estruturada x OO
 Com a orientação a objetos procura-se eliminar
as diferenças entre as etapas de análise, projeto
e implementação, reabilitando a difamada tarefa
de implementação
 O segredo é fazer com que os conceitos de
programação, e as notações para programação,
sejam suficientemente de alto-nível para que
possam servir apropriadamente como
ferramentas de modelagem.
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
9
Estruturada x OO
Sistema de informação de
bibliotecas
A/P orientados a objetos
Decompor por objetos
ou conceitos
A/P estruturados
Decompor por funções
ou processo
Sistema
Catálogo
Livro
Bibliotecário
Registrar
empréstimos
Relatar
multas
Biblioteca
Adicionar
recursos
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
10
Definição
Uma nova maneira de pensar os problemas utilizando
modelos organizados a partir de conceitos do mundo
real. O componente fundamental é o objeto que
combina estrutura e comportamento em uma única
entidade.
(Rumbaugh)
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
11
Características
 Software desenvolvido como hardware
 Facilita o reuso
 Permite um nível mais elevado de abstração
 Linguagem padrão de representação: UML
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Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
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Motivação - Orientação a Objetos
 Conceitos Chaves
•
•
•
•
Abstração
Encapsulamento
Polimorfismo
Identidade
 Mecanismos Básicos
•
•
•
•
•
Objetos
Atributos
Métodos ou Serviços
Relacionamentos
Herança
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
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Abstração
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
14
Abstração
Processo de identificar as qualidades ou propriedades
importantes do fenômeno sendo modelado.
(Carlo Gezzi/ Mehdi Jazayeri)
Uma abstração descreve as características essenciais
de um objeto; aquelas que o distinguem de todos os
outros tipos de objeto e fornece assim, para aquele que
analisa um sistema, fronteiras conceituais bem
definidas.
(Booch)
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Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
15
Abstração
 Nesta fase tenta-se retirar elementos e requisitos
que irão ajudar na resolução de um problema;
 É o processo de retirar do domínio do problema os
detalhes relevantes e representá-los não mais em
uma linguagem do domínio e sim na linguagem da
solução.
 O sucesso de um Programa Orientado a Objeto
está condicionado a uma boa abstração do
problema.
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
16
Abstração
 No paradigma da Programação Estruturada
identifica-se as funções como sendo "operações
abstratas que resolvem um problema de
programação", ou seja, ocorre a abstração de
procedimentos.
 No paradigma da Orientação a Objetos, tem-se a
Abstração de Dados, onde uma estrutura de dados
deve incluir as operações que ocorrem com ela.
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
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Encapsulamento
 É a propriedade de se implementar dados e
procedimentos correlacionados em uma mesma
entidade (objeto).
 Trata-se de uma das principais vantagens da
Programação Orientada a Objetos sobre a
Programação Estruturada, principalmente na
reutilização de códigos.
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
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Encapsulamento
Código
Código
...
...
...
...
Código
Dado
Dado
Dado
Programação estruturada
...
...
Dado
Código
Código
Código
Dado
Dado
Dado
...
...
...
...
...
...
Orientação a Objetos
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
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Encapsulamento
 Pode-se entender intuitivamente o significado de
encapsulamento quando se observa o mundo real.
Nos objetos do mundo real, atributos e ações são
inerentes ao próprio objeto.
 Exemplo :
• A um automóvel estão associados tanto atributos (modelo,
kilometragem, cilindradas, capacidade do tanque de
combustível, etc), quanto suas potencialidades (velocidade
média, consumo de combustível, etc).
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
20
Polimorfismo
 O significado da palavra, originada do grego, é o de
"possuir várias formas".
 Na A.O.O. é usado para indicar a propriedade de se
utilizar o mesmo nome para métodos diferentes.
 Uma vantagem do polimorfismo é a relativa facilidade
de manutenção e extensão dos programas.
 A idéia de polimorfismo está ligada com a indicação de
que os atributos só devem ter seus valores alterados
por métodos da sua classe.
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
21
Polimorfismo
objGeral.getNI();
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
22
Polimorfismo
objGeral.getNI();
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
23
Polimorfismo
objGeral.getNI();
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
24
Identidade
 Característica peculiar de um objeto que denota a
existência em separado do objeto, mesmo que ele
tenha os mesmos valores de atributos de outro objeto
 Uma identificação única de cada objeto
Nome: Ricardo
Série: 2ª
Turma: A
Nome: Ricardo
Série: 2ª
Turma: A
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 1: Introdução
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Parte I: Orientação a Objetos
Módulo 2
Classes x Objetos
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
26
Agenda
 Módulo 2 – Classes x Objetos
•
•
•
•
•
•
•
Objetos
Classes
Classes x Objetos
Mensagens
Atributos
Operações
Encapsulamento
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
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Classes e Objetos
• Objeto:
Conjunto de dados e procedimentos relacionados
utilizados para modelar coisas ou conceitos
• Classe:
Arcabouço que serve de molde para a criação de
objetos. Define os dados e procedimentos
comuns a todos objetos da classe
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
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Objetos
• Nosso mundo é um mundo de objetos, para se
convencer disso basta tropeçar neles
(Castanheda)
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
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Objetos ...
• Tem atributos, estado, comportamento e
identidade
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
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Objetos ...
• Os atributos de um objeto definem as qualidades
e características da entidade que ele representa
• O estado de um objeto é o particular conjunto de
valores de seus atributos em um dado momento
• O comportamento de um objeto é definido pelas
alterações do seu estado em resposta a
mensagens que ele recebe (interação com outros
objetos)
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
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Objetos ...
• Ex:
– uma árvore pode ser grande ou pequena, nova ou velha,
frutífera ou não, etc.
– produz clorofila, gás carbônico, sombra, faz fotosíntese
– pode estar doente ou não, com ou sem folhas
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
32
Classes
• Classes definem elementos de mesma natureza
• Modelam características comuns a estes
• Ex: árvores
classe árvore
objeto árvore
objeto árvore
objeto árvore
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
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Classes x Objetos
Classe
Nome: Ricardo
Série: 2ª
Turma: A
Nome: Mafalda
Série: 1ª
Turma: B
Objeto
Objeto
Nome: André
Série: 1ª
Turma: B
Objeto
Nome: Ricardo
Série: 2ª
Turma: A
Objeto
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
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Classes x Objetos
public class Aluno
{
private String nome;
private String serie;
private String turma;
Classe
Objetos
public void teste()
{
Aluno mafalda = new Aluno();
Aluno ricardo1 = new Aluno();
Aluno ricardo2 = new Aluno();
public String getNome()
{
return nome;
}
mafalda.setNome("Mafalda");
mafalda.setSerie("1ª");
mafalda.setTurma("B");
ricardo1.setNome("Ricardo");
ricardo1.setSerie("2ª");
ricardo1.setTurma("A");
public void setNome(String nome)
{
this.nome = nome;
}
...
ricardo2.setNome("Ricardo");
ricardo2.setSerie("2ª");
ricardo2.setTurma("A");
...
}
}
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
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Instâncias
• Objetos são instâncias de classes
• Os atributos e métodos de uma classe tornam-se
disponíveis em cada objeto instanciado
Nome
Cargo
Nome1
Cargo1
Nome2
Cargo2
Classe Funcionário
Nome3
Cargo3
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
Objetos
36
Instâncias ...
• Uma classe declara os elementos que compõe
um objeto
• A declaração não aloca memória: a classe é
usada apenas para modelar as características de
um conjunto de objetos
• A instanciação de um objeto de uma classe
provoca a alocação de memória para conter os
seus atributos
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
37
Atributos
 Representam os dados do objeto
 Visibilidade
• Pública
• Todos os objetos têm acesso
• Faz parte da interface da classe
• Protegida
• Acessado por operações da classe e de suas
filhas
• Privada
• Só acessado de dentro da própria classe
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
38
Variáveis de Instância
• Os atributos dos objetos são definidos por
variáveis.
• As variáveis de instância definem atributos que
podem receber diferentes valores em objetos
distintos.
• Cada objeto tem sua própria variável de instância
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
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Variáveis de Instância
• Ex:
– na classe funcionário, cada objeto instanciado modela
uma pessoa que tem seu próprio nome
– nome é, portanto, uma variável de instância
João
Cargo1
Carlos
Cargo2
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
Silvia
Cargo3
40
Variáveis de Classe
• Atributos comuns a todos os elementos da
classe são armazenados em variáveis de classe
• Uma variável de classe armazena informações
sobre a classe inteira, não apenas sobre um
determinado objeto
• Ex:
– na classe funcionário, o número de funcionários de uma
empresa seria uma variável de classe, pois não se refere
a nenhum funcionário em particular
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
41
Classes x Instâncias
• Ex:
uma empresa com 3 funcionários :
Nome
Cargo
Total: 3
João
Cargo1
Carlos
Cargo2
Variável de Classe
Silvia
Cargo3
Variáveis de Instância
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
42
Classes x Instâncias
• Ex: membros de uma família
Nome
Sobrenome: Silva
Idade
Sexo
Variável de Classe:
nome de família
Aldo
23
Masc
Bea
10
Fem
Ido
88
Masc
Aldo Silva
Bea Silva
Ido Silva
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
43
Métodos
• O comportamento de um objeto é definido a partir
de procedimentos que alteram seu estado
• Em OO estes procedimentos são chamados de
métodos
• Métodos são equivalentes a funções em C ou
C++, com a diferença que são definidos no
escopo de uma classe
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
44
Métodos ...
• Objetos comunicam-se entre si através de
métodos
• Através dos métodos é possível:
– consultar os valores de atributos (variáveis) de um
objeto
– alterar o valor de atributos do objeto
– solicitar um serviço ao objeto
– fornecer informações ao objeto
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
45
Métodos ...
• Ex:
– comportamento de um funcionário :
•
•
•
•
•
•
•
informa seu nome
informa seu cargo
toma cafezinho
executa um trabalho
dorme
reclama
etc.
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
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Métodos
 Tipos
• Construtora
• Operação que cria e/ou inicializa um objeto
• Primeira operação executada
• Executada no momento em que o objeto é instanciado
• Seletora
• Pode ler, mas não alterar o estado do objeto
• Modificadora
• Pode alterar o estado do objeto
• Destrutora
• Operação que finaliza um objeto
• Última operação executada
• Executada no momento em que o objeto é destruído
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
47
Métodos
 Visibilidade
• Pública
• Protegida
• Privada
 Parâmetros
• Recebidos através da mensagem
• Exemplo: parâmetros Altura e Largura na
operação CalcularAreaRetangulo
 Tipo de Retorno
• Tipo do valor retornado opcionalmente para o
objeto invocador
• Exemplo: tipo de retorno float da operação
CalcularAreaRetangulo
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 2: Classes x Objetos
48
Parte I: Orientação a Objetos
Módulo 3
Relacionamentos
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
49
Agenda
 Módulo 3 – Relacionamentos
•
•
•
•
Associação
Agregação
Composição
Dependência
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 3: Relacionamentos
50
Associação
 Relacionamento entre objetos de classes
independentes
 Dependência estrutural
 Associação Unária
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 3: Relacionamentos
51
Associação
 Associação Binária
 Associação Ternária
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 3: Relacionamentos
52
Associação
 Classe de Associação
• Existência de atributos ou operações próprios da associação
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 3: Relacionamentos
53
Agregação
 Caso particular da Associação
 Relacionamento do tipo todo-parte
 Agregação por referência
• Um atributo na classe “todo” é uma referência para um
objeto da classe “parte”
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 3: Relacionamentos
54
Composição
 Caso particular da Agregação
 Não faz sentido a existência do objeto “parte” sem a
existência do objeto “todo”
 Agregação por valor
• O objeto “parte” é um atributo contido no objeto “todo”
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 3: Relacionamentos
55
Dependência
 Dependência comportamental
 Uma classe depende de algum serviço oferecido pela
outra
 Uma alteração na classe independente pode afetar a
classe dependente
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 3: Relacionamentos
56
Parte I: Orientação a Objetos
Módulo 4
Herança e Polimorfismo
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
57
Agenda
 Módulo 4 – Herança e Polimorfismo
•
•
•
•
Herança
Classes Abstratas
Redefinição
Polimorfismo
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
58
Herança de Classes
• Classes podem ser organizadas na forma de uma
árvore genealógica
• Assim como seres vivos herdam características
de seus projenitores, classes herdam o
comportamento e atributos de outras classes
• A classe filho é chamada de subclasse e a classe
pai de superclasse
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
59
Herança ...
• A herança permite estruturar o programa,
fatorando características comuns
• As subclasses podem ser especializadas de
forma a incorporar outros atributos e
comportamentos (diferentes da superclasse)
• Uma subclasse contém todas as características
de uma superclasse, mas o inverso não é
verdadeiro
– todos os homes são animais, nem todos os animais são
homens
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
60
Herança
 As subclasses herdam atributos, operações e
relacionamentos da superclasse
 É possível redefinir o que foi herdado
Superclasse
Subclasse
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
61
Classes Abstratas
 Não podem ser instanciadas
 Servem para modelar os atributos, operações e
relacionamentos comuns de uma hierarquia de
classes
 Os objetos da hierarquia são instanciados a partir
das subclasses
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
62
Redefinição
 Redefinição de métodos da classe pai
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
63
Herança ...
Classe
método
resolução de chamada de método
Classe
Classe
Classe
Classe
Objeto
Objeto
mensagem
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
64
Herança ...
Classe
Mascarando métodos
método
Classe
Classe
Classe
este método responde
Classe
método
Objeto
Objeto
mensagem
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
65
Polimorfismo
 Muitas “formas”
 Mesma operação se comporta de forma diferente
dependendo do tipo do objeto
 Ligação tardia (late binding)
Figura
Circulo
desenhar()
Triangulo
Retangulo
Retangulo
Colorido
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
66
Exercício
Exercícios
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
67
Exercício
 Qual a diferença entre Análise Estruturada e Análise
Orientada a Objetos;
 Cite exemplos de operações polimórficas;
 O que é encapsulamento?
 Qual a relação entre Objetos e Classe?
 Quais os tipos de visibilidade existentes para atributos
e métodos?
 Qual a diferença entre atributo de instância e atributo
de classe?
 Cite um exemplo de associações de agregação e
composição;
 O que são classes abstratas?
 Cite um exemplo do uso de herança;
Orientação a Objetos (Marcelo Bezerra de Alcantara)
Parte I: OO / Módulo 4: Herança e Polimorfismo
68