Introdução aos computadores e à World Wide Web

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LPOO - Linguagem de
Programação Orientada
a Objetos
1

22
Capítulo 1
Introdução aos
computadores e
à World Wide Web

Conteúdo programático
• Introdução aos computadores, à Internet e á WWW
• Exercícios de autorrevisão
3

Recursos para o aluno
Java SE Development
Kit (JDK) 6 Update 11
IDE do Eclipse para
desenvolvedores Java EE
versão 3.4.1
NetBeans IDE Version
6.5 All Bundle
MySQL 5.0
Community Server
MySQL Connector/J
4
Fonte: Google imagem

Boletim Deitel Buzz On-line gratuito via e-mail
• Anúncios Resource Center (comentários sobre
tendências e desenvolvimento do setor);
• Links para artigos gratuitos;
• Agendas de lançamento de produtos;
• Erratas;
• Depoimentos de leitores e usuários;
• www.deitel.com/ResourceCenters.html
Cadastro:
www.deitel.com/newsletter/subscribe.html
5

Antes de você começar
CD-ROMWelcome.htm para abrir a interface do CD Student,
conforme ilustra a figura abaixo. Depois, clique no link
Software para examinar os requisitos de sistema de hardware
e software.
6

7
Instalando o software
O CD contém o software necessário para compilar e executar
os exemplos do curso na plataforma Windows. Para outras
plataformas, tem-se que baixar o software.
Plataformas Apple
developer.apple.com/java/
Plataformas Linux
java.sun.com/javase/downloads/index.jsp

8

9
Introdução aos computadores, à Internet e à WWW
Ciências
Naturais e
Exatas
Ciências
Humanas
Engenharias
Ciências da
Saúde

10

11

12
Computadores: hardware e software
Hardware
Software

13
Unidades Lógicas do Computador
Unidade de
entrada
Unidade de
saída
Unidade de
memória
ULACPU

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Computação pessoal distribuída e computação
cliente/servidor
IBM Personal Computer
Computação Distribuída
Estações de Trabalho
Arquitetura Cliente/Servidor

15
A Internet e a World Wide Web

16
Linguagens de máquina, linguagem assembly
e linguagens de alto nível
Linguagens de
máquina
Linguagens de
assembly
Linguagens de
alto nível
Tipos de
linguagens

17
Linguagem de máquina
INSTRUÇÃO EM
LM
DESCRIÇÃO
+1300042774 adicionar o pagamento de horas extras à
base de pagamentos e armazena o
resultado como salário bruto.
+1400593419
+1200274027

1818
Linguagem assembly
Linguagem assembly
Utiliza abreviações em inglês para representar
operações elementares. Programas tradutores chamados
assemblers foram desenvolvidos para converter os primeiros
programas de linguagem assembly em linguagem de máquina.
Exemplo:
INSTRUÇÃO EM
LA
DESCRIÇÃO
load basepay adicionar o pagamento de horas extras à
base de pagamentos e armazena o
resultado como salário bruto.
add overpay
store grosspay

191919
Linguagens de alto nível
grossPay = basePay + overTimePay

20
Linguagens de alto nível
C
C++
LANs
Visual Basic
Visual
C++
Java
C#

21
História do Java
1991 – Início do Green Project, na Sun Microsystems, foi o
berço do Java (uma linguagem de programação orientada a
objetos). Os mentores do projeto eram Patrick Naughton,
Mike Sheridan e James Gosling.
James A. Gosling, pai da
linguagem de programação JAVA
Fonte: Wikipédia
Objetivos do Green Project
Não criar uma nova LP;
Antecipar e planejar a “próxima onda” do
mundo digital;
Acreditavam que haveria uma convergência
dos computadores com os equipamentos e
eletrodomésticos comumente usados pelas
pessoas no seu dia-a-dia.
Gerou o *7 (StarServen) – controle
remoto com uma interface gráfica
touchscreen.
Criado um mascote, o DUKE –
guia virtual que ajudava e
ensinava o usuário a utilizar o equipamento.DUKE, mascote do
Java
Fonte: Wikipédia

2222
História do Java
A nova linguagem de programação para o *7
OaK (carvalho, uma árvore que James A. Gosling
podia observar quando olhava pela sua janela).
Próximo passo: Encontrar um mercado para o *7
Controlar televisões e vídeo por demanda com
equipamento
Internet (OaK foi adaptado para a rede mundial de
computadores
Maio de 1995 – nova versão do OaK que foi rebatizada para
Java
Aplicações poderiam ser executadas dentro dos
navegadores nos Applets Java

232323
História do Java
2004 – Java atingiu a marca de 3 milhões de desenvolvedores
em todo mundo e atualmente é uma referência no mercado de
desenvolvimento de software para:
Internet
Browsers (navegadores)
Mainframes
Sistemas Operacionais
Celulares
Palmtops
Cartões inteligentes (smart card)

24
Bibliotecas de classe do Java
Programas Java consistem em partes chamadas classes. As
classes incluem partes chamadas métodos que realizam
tarefas e retornam informações quando as tarefas são
concluídas.
Pode-se criar cada parte necessária para formar os
programas Java. Entretanto, a maioria dos programadores
Java tira proveito das ricas coleções de classes existentes nas
bibliotecas de classe Java, que também são conhecidas
como Java APIs (do inglês Application Programming
Interfaces).
Própria linguagem Java – programar as próprias classes
Classes nas extensas bibliotecas de classe Java

25
Documentação da Java API
http://www.oracle.com/technetwork/java/jav
ase/documentation/index.html
http://download.oracle.com/javase/
Observação de engenharia de software I.I
Utilize uma abordagem de bloco de construção para criar
programas. Evite reinventar a roda – utilize partes
existentes onde quer que possível. Essa reutilização de
software é um benefício fundamental da programação
orientada a objetos.

26
Ambiente típico de desenvolvimento Java
Programas Java
Edição
{1}
Fases
Compilação
{2}
Carregamento
{3}
Verificação
{4}
Execução
{5}

27
Fase de Edição
Editar um arquivo (código-fonte) com um programa editor;
Salva em disco secundário com extensão .java (contém o
código-fonte Java.
Exemplos de editores Java
vi e emacs (Linux)
Notepad (Windows)
Ediplus
TextPad
jEdit
Disco
*.java

28
Para desenvolvimento de sistemas de
informações substanciais
Ambientes de Desenvolvimento Integrado (Integrated
Development Environments – IDEs)
NetBeans – www.netbeans.org
Eclipse – www.eclipse.org

2929
Fase de Compilação
Código-fonte → Código de máquina
javac Welcome.java → Welcome.class (versão
compilada do programa);
Compilador Java converte o código-fonte Java em bytecodes
que representam as tarefas a serem executadas na fase de
execução (fase 5);
Os bytecodes são executados pela Java Virtual Machine
(JVM) – uma parte do JDK (Java Development Kit) e a base da
plataforma Java

30
JVM
Aplicativo de
software
Simula um computador, mas
oculta o SO e o hardware
subjacentes dos programas
que interagem com ela.
.NET
da Microsoft
Utiliza uma arquitetura de
máquina virtual semelhante.
Ao contrário da LM, que é
dependente do hardware
específico de computador, os
bytecodes são independentes
de plataforma, ou seja, eles
são portáveis.
executados

31
Fase de carregamento de um programa
na memória
A JVM armazena o programa na memória para executá-lo
Carregador de classe
Disco
.
.
.
Memória
primária
O carregador de
classe lê os arquivos
.class que contém
bytecodes a partir do
disco e coloca esses
bytecodes na
memória

32
Verificação de bytecode
Enquanto as classe são carregadas, o verificador de bytecodes
examina seus bytecodes para assegurar que eles são válidos e
não violam restrições de segurança do Java.
Verificador de
bytecodes
.
.
.
Memória
primária O verificador de
bytecode confirma
que todos os
bytecodes são
válidos e não violam
restrições de
segurança do Java.

3333
Execução
A JVM executa os bytecodes do programa, realizando assim
as ações especificadas pelo programa.
Java Virtual
Machine (JVM)
.
.
.
Memória
primária Para executar o
programa, a JVM lê
os bytecodes e os
compila (isto é,
traduz) no momento
certo (ou Just-In-
Time – JIT) para uma
linguagem que o
computador possa
entender.
JIT – ocorre a análise dos bytecodes à
medida que eles são interpretados,
procurando host spots (pontos
ativos) – partes dos bytecodes que
executam com freqüência.

34
Estudo de caso de engenharia de software:
introdução à tecnologia de objetos e à UML
•••• Orientação a objetos
Uma maneira natural de pensar o mundo e escrever
programas de computador
• Design Orientado a Objetos
Pensamento em orientação a objetos;
Introduzir a Unified Modeling Language (UML) –
uma linguagem gráfica que permite projetar sistemas de
software para utilizar uma notação padrão da indústria para
representá-las.
•••• Introdução da terminologia e os conceitos de LPOO

3535
Estudo de caso
de engenharia
de software
Analisar um típico documento
de requisitos que descreve um
sistema de software (o ATM) a
ser construído
Determinar os objetos
necessários para implementar o
sistema
Determinar os
atributos que os
objetos terão
Determinar os
atributos que os
objetos terão
Determinar os
comportamentos que
esses objetos exibirão
Especificar como os objetos
interagem para atender os
requisitos de sistema

36
Conceitos básicos da tecnologia de objetos
Objetos
(Terminologia-
chave da POO)

37
Programas de
computador
(aplicativos Java)
Compostos de muitos
objetos de software
interativos

38
Objetos
(Terminologia-
chave da POO)Animados
inanimados
Objetos
“vivos”
Se movem
e fazem
coisas
Não se movem
por conta
própriaObjetos de ambos
os tipos têm algo
em comum –
todos eles têm
atributos
Exibem
comportamentos
Tamanho, forma,
cor, peso, ...
Carro (acelera,
freia, desvia)
Toalha (absorve
água)

39
Diferentes
Objetos
Podem ter
atributos
semelhantes
Podem exibir
comportamentos
semelhantes
Bebês e
adultos
Humanos e
chimpanzés
Podemos fazer
comparações
entre:

40
O Desenho Orientado a Objetos (Object-
Oriented Design – OOD)
Modela software em termos semelhantes àqueles que as pessoas utilizam
para descrever objetos do mundo real;
Tira proveito de relacionamentos de classe, em que os objetos de certa
classe, como uma classe de veículos, têm as mesmas características – carros,
caminhões, patins têm muito em comum;
Tira proveito dos relacionamentos de herança, dos quais as classes de
objetos novas são derivadas absorvendo-se características de classes existente
e adicionando-se características únicas dessas mesmas classes
Um objeto de classe “conversível” certamente tem as características da
classe mais geral “automóvel”, mas, mais especificamente, seu capô sobe e desce;
Fornece uma maneira natural e intuitiva de visualizar o processo de design
de software – a saber, modelar objetos por seus atributos e comportamentos
assim como descrevemos objetos do mundo real;
A OOD também modela a comunicação entre objetos
• Pessoas trocam mensagens entre si
Um sargento manda um soldado permanecer em atenção;
Objetos também se comunicam via mensagens

41
Um objeto
conta
bancária
Pode receber uma
mensagem para deduzir
seu saldo em certa quantia
porque o cliente retirou
essa quantia em dinheiro
((((((
Saldo + Saldo -

42
O OOD encapsula (isto é, empacota) atributo e operações
(comportamentos) em objetos – os atributos e operações de um
objeto estão intimamente ligados;
Os objetos têm a propriedade de ocultamento de
informações
Isso significa que podem saber como se comunicar
com outros por meio de interfaces bem definidas, mas
normalmente eles não têm permissão para saber como os outros
objetos são implementados
Os detalhes de implementação são ocultados
dentro dos próprios objetos.
O que
significa isso?

43
Podemos dirigir um carro sem
conhecer os detalhes de como
os motores, transmissões, freios
e sistemas de escapamento
funcionam internamente –
contanto que saibamos utilizar o
acelerador, o freio, a roda e
assim por diante;
O ocultamento de informações
é crucial à boa engenharia de
software.
INTERFACES
CARRO EM MOVIMENTO

44
Linguagens como Java são linguagens orientadas a objetos;
A programação nessa linguagem, chamada programação
orientada a objetos (Object-Oriented Programming – OPP),
permite-lhe implementar um design orientado a objetos como
um sistema funcional;
Linguagens como o C, por outro lado, são procedurais, então
a programação tende a ser orientada para a ação.
Linguagem C
(a unidade de
programação é a
função)
Grupos de ações que realizam alguma
tarefa comum são reunidos em funções e
as funções são agrupadas para formar
programas.
Linguagem Java
(a unidade de
programação é a
classe)
A partir da qual os objetos
por fim são instanciados
(criados). Classes Java
contêm métodos (que
implementam operações e
são semelhantes a funções na
linguagem C) bem como
campos (que implementam
atributos).

45
Programadores em Java
concentram-se na criação de
classes.
Cada classe contém campos e o
conjunto de métodos que
manipulam os campos e
fornecem serviços aos clientes
(isto é, outras classes que
utilizam a classe).
O programador utiliza classes
existentes como blocos de
construção para construir novas
classes

46
Classes
x
Objetos
y
y = f(x)
Plantas
arquitetônicas
z
Casas
t
t = f(z)
Assim como
podemos construir
muitas casas a partir
de uma planta,
podemos instanciar
(criar) muitos objetos
a partir de uma classe;
Não podemos fazer
refeições na cozinha
de uma planta; isso só
é possível em uma
cozinha real.

47
classe X classe Y
classe Z classe T
Classes diferentes
podem se relacionar uma
com as outras classes.
Por exemplo, em um
OOD de um banco, a
classe “caixa de banco”
precisa se relacionar
com a classe “cliente”, a
classe “gaveta de
dinheiro”, a classe
“cofre”;
Esses relacionamentos
são chamados de
associações.

48
Um OOD de
um Banco
Classe
banco
Classe
caixa de
banco
Classe
cliente
Classe
dinheiro
Classe
gaveta de
dinheiro
Classe
cofre
ASSOCIAÇÕES

49
Software
classe
classeclasse
classe
classe
classe
classe
classe
classe
classe
Sistemas de software
futuros reutilizem as
classes;
Grupos de classes
relacionadas são
freqüentemente
empacotados como
componentes reutilizáveis;
A reutilização de classes
existentes ao construir
novas classes e programas
economiza tempo e
esforço
classe

50
BENEFÍCIOS DA REUTILIZAÇÃO
DE CLASSES EXISTENTES AO
CONSTRUIR NOVAS CLASSES E
PROGRAMAS
Economia de tempo e
esforço para escrever novos
programas
Ajuda a construir sistemas
mais confiáveis e
eficientes
Passam por extensos testes;
Depuração;
Ajuste de desempenho
A REUTILIZAÇÃO

51
Introdução à análise e desenho orientado a objetos
(Object-Oriented Analysis and Design – OOAD)
Logo estaremos escrevendo programas (aplicativos) em Java;
Como criar os códigos para esses programas? – ligar o
computador e começar a digitar – abordagem funciona para
pequenos programas, tais como:
programa de impressão de texto;
exibindo texto com printf;
somando inteiros;
declarando uma classe com um método e instanciando
um objeto de uma classe;
decidir se o aluno estar ou não aprovado;
...

52
Criar um sistema de
software para controlar
milhares de caixas
eletrônicos (ATM) para
um banco importante?
Ou se fôssemos trabalhar em
uma equipe de 1.000
desenvolvedores de software
para construir o próximo
sistema de controle de tráfego
aéreo dos Estados Unidos?
1 2
Para projetos tão grandes e complexos, você
não sentaria e simplesmente começaria a
escrever programas

53
Para criar melhores soluções devemos seguir um processo
detalhado para analisar os requisitos de um projeto, isto é:
O que o meu
sistema deve
fazer?
Para desenvolver um design
que atenda a esses requisitos
Ajudar na decisão de
como o sistema deve
fazê-lo (escrita do
programa)

54
O processo que envolve analisar e projetar o sistema de
software de um ponto de vista orientado a objetos, ele é
chamado de processo de análise e design orientado a objetos
OOAD – termo genérico
para o processo de análise
de um problema e
desenvolvimento de uma
abordagem para resolvê-lo

55
UML
Unified Modeling
Language
Linguagem gráfica para comunicar os
resultados de qualquer processo
OOAD
Fonte: Google imagens
1
2
3
Onde:
1 – Grady Booch
2 – James Rumbaugh
3 - Ivar Jacobson

56
O que é a UML?
Esquema de representação gráfica
mais amplamente utilizado para
modelar sistemas de software
orientado a objetos
É extensível
É capaz de ser aprimorada
com novos recursos e é
independente de qualquer
processo OOAD particular.

57
Para saber mais sobre a UML
www.omg.org www.deitel.com/UML

58
Bibliografia básica

Introdução aos computadores e à World Wide Web

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