Programação Orientada a Objetos - Apostilas - Computação Científica Parte1, Notas de estudo de Informática

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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO E AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Programação Orientada a Objetos: Uma Abordagem com Java Ivan Luiz Marques Ricarte 2001 Sumário 1 Fundamentos da programação orientada a objetos 3 1.1 Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Herança . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4 Polimorfismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 Princípios da programação na linguagem Java 8 2.1 Tipos primitivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2 Identificadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3 Expressões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.1 Expressões retornando valores numéricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.2 Expressões retornando valores booleanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3.3 Outros tipos de expressões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.4 Controle do fluxo de execução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3.5 Comentários . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4 Operações sobre objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4.1 Arranjos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4.2 Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.5 Classes em Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.5.1 Pacotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.5.2 Definição de classes em Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.5.3 O método main . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.5.4 Visibilidade da classe e seus membros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.5.5 Classes derivadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.5.6 Classes abstratas e finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.5.7 Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.6 Exceções . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.6.1 Tratamento de exceções . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.6.2 Erros e exceções de runtime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.6.3 Propagando exceções . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.6.4 Definindo e gerando exceções . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.7 O ambiente de Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.7.1 Ferramentas do Java SDK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.7.2 Geração de código portátil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1 Programação orientada a objetos com Java 1.2. Objetos NomeClasse visibilidade nomeAtributo : tipo = valor default visibilidade nomeAtributo : tipo = valor default ... visibilidade nomeMétodo(listaArgumentos) : tipoRetorno visibilidade nomeMétodo(listaArgumentos) : tipoRetorno ... Figura 1.1: Uma classe em UML. O nome da classe é um identificador para a classe, que permite referenciá-la posteriormente — por exemplo, no momento da criação de um objeto. O conjunto de atributos descreve as propriedades da classe. Cada atributo é identificado por um nome e tem um tipo associado. Em uma linguagem de programação orientada a objetos pura, o tipo é o nome de uma classe. Na prática, a maior parte das linguagens de programação orientada a objetos oferecem um grupo de tipos primitivos, como inteiro, real e caráter, que podem ser usados na descrição de atributos. O atributo pode ainda ter um valor_default opcional, que especifica um valor inicial para o atributo. Os métodos definem as funcionalidades da classe, ou seja, o que será possível fazer com objetos dessa classe. Cada método é especificado por uma assinatura, composta por um identificador para o método (o nome do método), o tipo para o valor de retorno e sua lista de argumentos, sendo cada argumento identificado por seu tipo e nome. Através do mecanismo de sobrecarga (overloading), dois métodos de uma classe podem ter o mesmo nome, desde que suas assinaturas sejam diferentes. Tal situação não gera conflito pois o compilador é capaz de detectar qual método deve ser escolhido a partir da análise dos tipos dos argumentos do método. Nesse caso, diz-se que ocorre a ligação prematura (early binding) para o método correto. O modificador de visibilidade pode estar presente tanto para atributos como para métodos. Em princípio, três categorias de visibilidade podem ser definidas: público, denotado em UML pelo símbolo +: nesse caso, o atributo ou método de um objeto dessa classe pode ser acessado por qualquer outro objeto (visibilidade externa total); privativo, denotado em UML pelo símbolo -: nesse caso, o atributo ou método de um objeto dessa classe não pode ser acessado por nenhum outro objeto (nenhuma visibilidade externa); protegido, denotado em UML pelo símbolo #: nesse caso, o atributo ou método de um objeto dessa classe poderá ser acessado apenas por objetos de classes que sejam derivadas dessa através do mecanismo de herança (ver Seção 1.3). 1.2 Objetos Objetos são instâncias de classes. É através deles que (praticamente) todo o processamento ocorre em sistemas implementados com linguagens de programação orientadas a objetos. O uso racional de c 2001 FEEC/UNICAMP 4 Programação orientada a objetos com Java 1.2. Objetos objetos, obedecendo aos princípios associados à sua definição conforme estabelecido no paradigma de desenvolvimento orientado a objetos, é chave para o desenvolvimento de sistemas complexos e eficientes. Um objeto é um elemento que representa, no domínio da solução, alguma entidade (abstrata ou concreta) do domínio de interesse do problema sob análise. Objetos similares são agrupados em classes. No paradigma de orientação a objetos, tudo pode ser potencialmente representado como um objeto. Sob o ponto de vista da programação orientada a objetos, um objeto não é muito diferente de uma variável normal. Por exemplo, quando define-se uma variável do tipo int em uma linguagem de programação como C ou Java, essa variável tem:
um espaço em memória para registrar o seu estado (valor);
um conjunto de operações que podem ser aplicadas a ela, através dos operadores definidos na linguagem que podem ser aplicados a valores inteiros. Da mesma forma, quando se cria um objeto, esse objeto adquire um espaço em memória para armazenar seu estado (os valores de seu conjunto de atributos, definidos pela classe) e um conjunto de operações que podem ser aplicadas ao objeto (o conjunto de métodos definidos pela classe). Um programa orientado a objetos é composto por um conjunto de objetos que interagem através de “trocas de mensagens”. Na prática, essa troca de mensagem traduz-se na aplicação de métodos a objetos. As técnicas de programação orientada a objetos recomendam que a estrutura de um objeto e a implementação de seus métodos devem ser tão privativos como possível. Normalmente, os atributos de um objeto não devem ser visíveis externamente. Da mesma forma, de um método deve ser sufici- ente conhecer apenas sua especificação, sem necessidade de saber detalhes de como a funcionalidade que ele executa é implementada. Encapsulação é o princípio de projeto pelo qual cada componente de um programa deve agregar toda a informação relevante para sua manipulação como uma unidade (uma cápsula). Aliado ao conceito de ocultamento de informação, é um poderoso mecanismo da programação orientada a objetos. Ocultamento da informação é o princípio pelo qual cada componente deve manter oculta sob sua guarda uma decisão de projeto única. Para a utilização desse componente, apenas o mínimo necessário para sua operação deve ser revelado (tornado público). Na orientação a objetos, o uso da encapsulação e ocultamento da informação recomenda que a representação do estado de um objeto deve ser mantida oculta. Cada objeto deve ser manipulado ex- clusivamente através dos métodos públicos do objeto, dos quais apenas a assinatura deve ser revelada. O conjunto de assinaturas dos métodos públicos da classe constitui sua interface operacional. Dessa forma, detalhes internos sobre a operação do objeto não são conhecidos, permitindo que o usuário do objeto trabalhe em um nível mais alto de abstração, sem preocupação com os detalhes in- ternos da classe. Essa facilidade permite simplificar a construção de programas com funcionalidades complexas, tais como interfaces gráficas ou aplicações distribuídas. c 2001 FEEC/UNICAMP 5 Programação orientada a objetos com Java 1.3. Herança 1.3 Herança O conceito de encapsular estrutura e comportamento em um tipo não é exclusivo da orientação a objetos; particularmente, a programação por tipos abstratos de dados segue esse mesmo conceito. O que torna a orientação a objetos única é o conceito de herança. Herança é um mecanismo que permite que características comuns a diversas classes sejam fa- toradas em uma classe base, ou superclasse. A partir de uma classe base, outras classes podem ser especificadas. Cada classe derivada ou subclasse apresenta as características (estrutura e métodos) da classe base e acrescenta a elas o que for definido de particularidade para ela. Há várias formas de relacionamentos em herança: Extensão: a subclasse estende a superclasse, acrescentando novos membros (atributos e/ou méto- dos). A superclasse permanece inalterada, motivo pelo qual este tipo de relacionamento é normalmente referenciado como herança estrita. Especificação: a superclasse especifica o que uma subclasse deve oferecer, mas não implementa ne- nhuma funcionalidade. Diz-se que apenas a interface (conjunto de especificação dos métodos públicos) da superclasse é herdada pela subclasse. Combinação de extensão e especificação: a subclasse herda a interface e uma implementação pa- drão de (pelo menos alguns de) métodos da superclasse. A subclasse pode então redefinir métodos para especializar o comportamento em relação ao que é oferecido pela superclasse, ou ter que oferecer alguma implementação para métodos que a superclasse tenha declarado mas não implementado. Normalmente, este tipo de relacionamento é denominado herança polimórfica. A última forma é, sem dúvida, a que mais ocorre na programação orientada a objetos. Algumas modelagens introduzem uma forma de herança conhecida como contração. Contração é uma uma variante de herança onde a subclasse elimina métodos da superclasse com o objetivo de criar uma “classe mais simples”. A eliminação pode ocorrer pela redefinição de métodos com corpo vazio. O problema com este mecanismo é que ele viola o princípio da substituição, segundo o qual uma subclasse deve poder ser utilizada em todos os pontos onde a superclasse poderia ser utilizada. Se a contração parece ser uma solução adequada em uma hierarquia de classes, provavelmente a hierarquia deve ser re-analisada para detecção de inconsistências (problema pássaros-pinguins). De modo geral, o mecanismo de contração deve ser evitado. 1.4 Polimorfismo Polimorfismo é o princípio pelo qual duas ou mais classes derivadas de uma mesma superclasse podem invocar métodos que têm a mesma identificação (assinatura) mas comportamentos distintos, especializados para cada classe derivada, usando para tanto uma referência a um objeto do tipo da superclasse. Esse mecanismo é fundamental na programação orientada a objetos, permitindo definir funcionalidades que operem genericamente com objetos, abstraindo-se de seus detalhes particulares quando esses não forem necessários. c 2001 FEEC/UNICAMP 6 Programação orientada a objetos com Java 2.1. Tipos primitivos em memória. O valor default de um atributo de classe do tipo char, se não especificado, é o caráter NUL (código hexadecimal 0000). Um valor literal do tipo caráter é representado entre aspas simples (apóstrofes), como em: char umCaracter = ’A’; Nesse caso, a variável ou atributo umCaracter recebe o caráter A, correspondente ao código hexadecimal 0041 ou valor decimal 65. Valores literais de caracteres podem também ser representados por seqüências de escape, como em ’\n’ (o caráter newline). A lista de seqüências de escape reconhecidas em Java é apresentada na Tabela 2.1. \b backspace \t tabulação horizontal \n newline \f form feed \r carriage return \" aspas \’ aspas simples \\ contrabarra \xxx o caráter com código de valor octal xxx, que pode assumir valo- res entre 000 e 377 na representação octal \uxxxx o caráter Unicode com código de valor hexadecimal xxxx, onde xxxx pode assumir valores entre 0000 e ffff na representação hexadecimal. Tabela 2.1: Caracteres representados por seqüências de escape. Seqüências de escape Unicode (precedidas por \u) são processadas antes das anteriores, podendo aparecer não apenas em variáveis caracteres ou strings (como as outras seqüências) mas também em identificadores da linguagem Java. Valores numéricos inteiros em Java podem ser representados por variáveis do tipo byte, short, int ou long. Todos os tipos contém valores inteiros com sinal, com representação interna em com- plemento de dois. O valor default para atributos desses tipos é 0. Cada um desses tipos de dados tem seu espaço de armazenamento definido na especificação da linguagem, não sendo dependente de diferentes implementações. Variáveis do tipo byte ocupam 8 bits de armazenamento interno. Com esse número de bits, é possível representar valores na faixa de - 128 a +127. Variáveis do tipo short ocupam 16 bits, podendo assumir valores na faixa de -32.768 a +32.767. Variáveis do tipo int ocupam 32 bits, podendo assumir valores na faixa de -2.147.483.648 a +2.147.483.647. Finalmente, variáveis do tipo long ocupam 64 bits, podendo assumir valores na faixa de -9.223.372.036.854.775.808 a +9.223.372.036.854.775.807. Constantes literais do tipo long podem ser identificadas em código Java através do sufixo l ou L, como em long valorQuePodeCrescer = 100L; c 2001 FEEC/UNICAMP 9 Programação orientada a objetos com Java 2.2. Identificadores Ao contrário do que ocorre em C, não há valores inteiros sem sinal (unsigned) em Java. Adicio- nalmente, as combinações da forma long int ou short int são inválidas em Java. Valores reais, com representação em ponto flutuante, podem ser representados por variáveis de tipo float ou double. Em qualquer situação, a representação interna desses valores segue o padrão de representação IEEE 754, sendo 0.0 o valor default para tais atributos. Como para valores inteiros, o espaço de armazenamento e conseqüentemente a precisão de valo- res associados a esses tipos de dados são definidos na especificação da linguagem. Variáveis do tipo float ocupam 32 bits, podendo assumir valores na faixa de     a       !#"%$ , com nove dígitos significativos de precisão. Variáveis do tipo double ocupam 64 bits, po- dendo assumir valores de &'(  ) ) *  ) +, -"%./ a 01   2*   2*) +3 !#"%4%$ , com 18 dígitos significativos de precisão. Constantes literais do tipo float podem ser identificadas no código Java pelo sufixo f ou F; do tipo double, pelo sufixo d ou D. 2.2 Identificadores Identificadores são seqüências de caracteres Unicode, que devem obedecer às seguintes regras:
Um nome pode ser composto por letras, por dígitos e pelos símbolos _ e $.
Um nome não pode ser iniciado por um dígito (0 a 9).
Letras maiúsculas são diferenciadas de letras minúsculas.
Uma palavra-chave da linguagem Java (veja Apêndice A) não pode ser um identificador. Java diferencia as letras minúsculas da maiúsculas. Assim, as duas variáveis int socorro; int soCorro; são variáveis diferentes. Além dessas regras obrigatórias, o uso da convenção padrão para identificadores Java torna a codificação mais uniforme e pode facilitar o entendimento de um código. Embora não seja obrigató- rio, o conhecimento e uso da seguinte convenção padrão para atribuir nomes em Java pode facilitar bastante a manutenção de um programa:
Nomes de classes são iniciados por letras maiúsculas.
Nomes de métodos, atributos e variáveis são iniciados por letras minúsculas.
Em nomes compostos, cada palavra do nome é iniciada por letra maiúscula — as palavras não são separadas por nenhum símbolo. Detalhes sobre as convenções de codificação sugeridas pelos projetistas da linguagem Java podem ser encontrados no documento Code Conventions for the JavaTM Programming Language2. 2http://www.dca.fee.unicamp.br/projects/sapiens/calm/References/Java/codeconv/ CodeConventions.doc8.html c 2001 FEEC/UNICAMP 10 Programação orientada a objetos com Java 2.3. Expressões 2.3 Expressões Expressões são sentenças da linguagem Java terminadas pelo símbolo ‘;’. Essas sentenças podem denotar expressões envolvendo uma operação aritmética, uma operação lógica inteira, uma operação lógica booleana, uma avaliação de condições, uma atribuição, um retorno de método, ou ainda ope- rações sobre objetos. 2.3.1 Expressões retornando valores numéricos Expressões aritméticas envolvem atributos, variáveis e/ou constantes numéricas (inteiras ou re- ais). Os operadores aritméticos definidos em Java incluem: soma, operador binário infixo denotado pelo símbolo +; subtração, operador binário infixo denotado pelo símbolo -. O mesmo símbolo pode ser utilizado como operador unário prefixo, denotando a complementação (subtração de 0) do valor; multiplicação, operador binário infixo denotado pelo símbolo *; divisão, operador binário infixo denotado pelo símbolo /; resto da divisão, operador binário infixo denotado pelo símbolo % e que pode ser aplicado apenas para operandos inteiros; incremento, operador unário denotado pelo símbolo ++ que é definido apenas para operandos intei- ros, podendo ocorrer na forma prefixa (pré-incremento) ou posfixa (pós-incremento); e decremento, operador unário denotado pelo símbolo -- que também é definido apenas para operan- dos inteiros, podendo ocorrer na forma prefixa (pré-decremento) ou posfixa (pós-decremento). Operações lógicas sobre valores inteiros atuam sobre a representação binária do valor armazena- do, operando internamente bit a bit. Operadores desse tipo são: complemento, operador unário prefixo denotado pelo símbolo ~ que complementa cada bit na re- presentação interna do valor; OR bit-a-bit, operador binário infixo denotado pelo símbolo | que resulta no bit 1 se pelo menos um dos bits na posição correspondente na representação interna dos operandos era 1; AND bit-a-bit, operador binário infixo denotado pelo símbolo & que resulta no bit 0 se pelo menos um dos bits na posição correspondente na representação interna dos operandos era 0; XOR bit-a-bit, operador binário infixo denotado pelo símbolo ^ que resulta no bit 1 se os bits na posição correspondente na representação interna dos operandos eram diferentes; deslocamento à esquerda, operador binário infixo denotado pelo símbolo << que desloca a repre- sentação interna do primeiro operando para a esquerda pelo número de posições indicado pelo segundo operando; c 2001 FEEC/UNICAMP 11 Programação orientada a objetos com Java 2.3. Expressões if (condição) expressão; Embora a indentação do código não seja mandatória, é uma recomendação de boa prática de programação que o bloco subordinado a uma expressão de controle de fluxo seja representada com maior indentação que aquela usada no nível da própria expressão. A forma if. . . else permite expressar duas alternativas de execução, uma para o caso da condição ser verdadeira e outra para o caso da condição ser falsa: if (condição) { bloco_comandos_caso_verdade } else { bloco_comandos_caso_falso } O comando switch. . . case também expressa alternativas de execução, mas nesse caso as condi- ções estão restritas à comparação de uma variável inteira com valores constantes: switch (variável) { case valor1: bloco_comandos break; case valor2: bloco_comandos break; ... case valorn: bloco_comandos break; default: bloco_comandos } O comando while permite expressar iterações que devem ser executadas se e enquanto uma con- dição for verdadeira: while (condição) { bloco_comandos } O comando do. . . while também permite expressar iterações, mas neste caso pelo menos uma execução do bloco de comandos é garantida: do { bloco_comandos } while (condição); c 2001 FEEC/UNICAMP 14 Programação orientada a objetos com Java 2.3. Expressões O comando for permite expressar iterações combinando uma expressão de inicialização, um teste de condição e uma expressão de incremento: for (inicialização; condição; incremento) { bloco_comandos } Embora Java não suporte o operador , (vírgula) presente em C e C++, no comando formúltiplas expressões de inicialização e de incremento podem ser separadas por vírgulas. Os comandos continue e break permitem expressar a quebra de um fluxo de execução. O uso de break já foi utilizado juntamente com switch para delimitar bloco de comandos de cada case. No corpo de uma iteração, a ocorrência do comando break interrompe a iteração, passando o controle para o próximo comando após o comando de iteração. O comando continue também interrompe a execução da iteração, mas apenas da iteração corrente. Como efeito da execução de continue, a condição de iteração é reavaliada e, se for verdadeira, o comando de iteração continua executando. Em situações onde há diversos comandos de iteração aninhados, os comandos break e conti- nue transferem o comando de execução para o ponto imediatamente após o bloco onde ocorrem. Se for necessário especificar transferência para o fim de outro bloco de iteração, os comandos break e continue rotulados podem ser utilizados: label: { for (...; ...; ...) { ... while (...) { ... if (...) break label; ... } ... } ... } 2.3.5 Comentários Comentários em Java podem ser expressos em três formatos distintos. Na primeira forma, uma “barra dupla” // marca o início do comentário, que se estende até o fim da linha. A segunda forma é o comentário no estilo C tradicional, onde o par de símbolos /* marca o início de comentário, que pode se estender por diversas linhas até encontrar o par de símbolos */, que delimita o fim do comentário. O outro estilo de comentário é específico de Java e está associado à geração automática de docu- mentação do software desenvolvido. Nesse caso, o início de comentário é delimitado pelas seqüên- cias de início /** e de término */. O texto entre essas seqüências será utilizado pela ferramenta javadoc (ver Seção 2.7.1) para gerar a documentação do código em formato hipertexto. c 2001 FEEC/UNICAMP 15 Programação orientada a objetos com Java 2.4. Operações sobre objetos Para gerar esse tipo de documentação, os comentários devem estar localizados imediatamente antes da definição da classe ou membro (atributo ou método) documentado. Cada comentário pode conter uma descrição textual sobre a classe ou membro, possivelmente incluindo tags HTML, e diretrizes para o programa javadoc. As diretrizes para javadoc são sempre precedidas por @, como em @see nomeClasseOuMembro que gera na documentação um link para a classe ou membro especificado, precedido pela frase “See also ”. A documentação de uma classe pode incluir as diretrizes @author, que inclui o texto na seqüên- cia como informação sobre o autor do código na documentação; e @version, que inclui na docu- mentação informação sobre a versão do código. A documentação de um método pode incluir as diretrizes @param, que apresenta o nome e uma descrição de cada argumento do método; @return, que apresenta uma descrição sobre o valor de retorno; e @exception, que indica que exceções podem ser lançadas pelo método (ver Seção 2.6.1). Para maiores informações, veja o texto How to Write Doc Comments for Javadoc3. 2.4 Operações sobre objetos A criação de um objeto dá-se através da aplicação do operador new. Dada uma classe Cls, é possível (em princípio) criar um objeto dessa classe usando esse operador: Cls obj = new Cls(); O “método” à direita do operador new é um construtor da classe Cls. Um construtor é um (pseudo-)método especial, definido para cada classe. O corpo desse método determina as atividades associadas à inicialização de cada objeto criado. Assim, o construtor é apenas invocado no momento da criação do objeto através do operador new. A assinatura de um construtor diferencia-se das assinaturas dos outros métodos por não ter ne- nhum tipo de retorno — nem mesmo void. Além disto, o nome do construtor deve ser o próprio nome da classe. O construtor pode receber argumentos, como qualquer método. Usando o mecanismo de sobre- carga, mais de um construtor pode ser definido para uma classe. Toda classe tem pelo menos um construtor sempre definido. Se nenhum construtor for explici- tamente definido pelo programador da classe, um construtor default, que não recebe argumentos, é criado pelo compilador Java. No entanto, se o programador da classe criar pelo menos um método construtor, o construtor default não será criado automaticamente — se ele o desejar, deverá criar um construtor sem argumentos explicitamente. No momento em que um construtor é invocado, a seguinte seqüência de ações é executada para a criação de um objeto: 1. O espaço para o objeto é alocado e seu conteúdo é inicializado (bitwise) com zeros. 2. O construtor da classe base é invocado. 3urlhttp://java.sun.com/products/jdk/javadoc/writingdoccomments.html c 2001 FEEC/UNICAMP 16 Programação orientada a objetos com Java 2.4. Operações sobre objetos 2.4.2 Strings Ao contrário do que ocorre em C e C++, strings em Java não são tratadas como seqüências de caracteres terminadas por NUL. São objetos, instâncias da classe java.lang.String. Uma string pode ser criada como em: String s = "abc"; O operador + pode ser utilizado concatenar strings: System.out.println("String s: " + s); Se, em uma mesma expressão, o operador + combinar valores numéricos e strings, os valores numé- ricos serão convertidos para strings e então concatenados. A classe String define um conjunto de funcionalidades para manipular strings através de seus métodos. Para obter o número de caracteres em uma string, o método int length() é usado. Assim, a expressão s.length(); retornaria o valor 3. Para criar uma nova string a partir da concatenar duas strings, o método String concat(String outro) pode ser usado. Por exemplo, String t = s.concat(".java"); faria com que a string t tivesse o conteúdo “abc.java”. Para comparar o conteúdo de duas strings há três formas básicas. O método equals(String outro) compara as duas strings, retornando verdadeiro se seus conteúdos forem exatamente iguais. Assim, t.equals(s); retornaria falso, mas s.equals("abc"); retornaria verdadeiro. O método equalsIgnoreCase(String outro) tem a mesma funcio- nalidade mas ignora se as letras são maiúsculas ou minúsculas. Assim, s.equalsIgnoreCase("ABC"); também retornaria verdadeiro. A terceira forma é através do método compareTo(String ou- tro), que retorna um valor inteiro igual a zero se as duas strings forem iguais, negativo se a string à qual o método for aplicado preceder lexicograficamente a string do argumento (baseado nos valores Unicode dos caracteres) ou positivo, caso contrário. Há também um método compareToIgnore- Case(String str). Para extrair caracteres individuais de uma string, pode-se utilizar o método charAt(int pos), que retorna o caráter na posição especificada no argumento (0 é a primeira posição). Para obter subs- trings de uma string, o método substring() pode ser utilizado. Esse método tem duas assinaturas: c 2001 FEEC/UNICAMP 19 Programação orientada a objetos com Java 2.5. Classes em Java String substring(int pos_inicial); String substring(int pos_inicial, int pos_final); A localização de uma substring dentro de uma string pode ocorrer de diversas formas. O método indexOf(), com quatro assinaturas distintas, retorna a primeira posição na string onde o caráter ou substring especificada no argumento ocorre. É possível também especificar uma posição diferente da inicial a partir de onde a busca deve ocorrer. Similarmente, lastIndexOf() busca pela última ocorrência do caráter ou substring a partir do final ou da posição especificada. É possível também verificar se uma string começa com um determinado prefixo ou termina com um sufixo através respectivamente dos métodos startsWith() e endsWith(). Ambos recebem como argumento uma string e retornam um valor booleano. 2.5 Classes em Java Como descrito na Seção 1.1, a definição de classes é a base da programação orientada a objetos. Em Java, classes são definidas em arquivos fonte (extensão .java) e compiladas para arquivos de classes (extensão .class). Classes são organizadas em pacotes. 2.5.1 Pacotes No desenvolvimento de pequenas atividades ou aplicações, é viável manter o código da aplicação e suas classes associadas em um mesmo diretório detrabalho — em geral, o diretório corrente. No entanto, para grandes aplicações é preciso organizar as classes de maneira a evitar problemas com nomes duplicados de classes e permitir a localização do código da classe de forma eficiente. Em Java, a solução para esse problema está na organização de classes e interfaces em pacotes. Um pacote é uma unidade de organização de código que congrega classes, interfaces e exceções relacionadas. O código-base de Java está todo estruturado em pacotes e as aplicações desenvolvidas em Java também devem ser assim organizadas. Essencialmente, uma classe Xyz que pertence a um pacote nome.do.pacote tem um “nome completo” que é nome.do.pacote.Xyz. Assim, se outra aplicação tiver uma classe de mesmo nome não haverá conflitos de resolução, pois classes em pacotes diferentes têm nomes completos distintos. A organização das classes em pacotes também serve como indicação para o compilador Java para encontrar o arquivo que contém o código da classe. O ambiente Java normalmente utiliza a especificação de uma variável de ambiente CLASSPATH, a qual define uma lista de diretórios que contém os arquivos de classes Java. No entanto, para não ter listas demasiadamente longas, os nomes dos pacotes definem subdiretórios de busca a partir dos diretórios em CLASSPATH. No mesmo exemplo, ao encontrar no código uma referência para a classe Xyz, o compila- dor deverá procurar o arquivo com o nome Xyz.class; como essa classe faz parte do pacote nome.do.pacote, ele irá procurar em algum subdiretório nome/do/pacote. Se o arquivo Xyz.class estiver no diretório /home/java/nome/do/pacote, então o diretório /home/ java deve estar incluído no caminho de busca de classes definido por CLASSPATH. Para indicar que as definições de um arquivo fonte Java fazem parte de um determinado pacote, a primeira linha de código deve ser a declaração de pacote: c 2001 FEEC/UNICAMP 20 Programação orientada a objetos com Java 2.5. Classes em Java package nome.do.pacote; Caso tal declaração não esteja presente, as classes farão parte do “pacote default”, que está mapeado para o diretório corrente. Para referenciar uma classe de um pacote no código fonte, é possível sempre usar o “nome com- pleto” da classe; no entanto, é possível também usar a declaração import. Por exemplo, se no início do código estiver presente a declaração import nome.do.pacote.Xyz; então a classe Xyz pode ser referenciada sem o prefixo nome.do.pacote no restante do código. Alternativamente, a declaração import nome.do.pacote.*; indica que quaisquer classes do pacote especificado podem ser referenciadas apenas pelo nome no restante do código fonte. A única exceção para essa regra refere-se às classes do pacote java.lang — essas classes são consideradas essenciais para a interpretação de qualquer programa Java e, por este motivo, o correspondente import é implícito na definição de qualquer classe Java. 2.5.2 Definição de classes em Java Em Java, classes são definidas através do uso da palavra-chave class. Para definir uma classe, utiliza-se a construção: [modif] class NomeDaClasse { // corpo da classe... } A primeira linha é um comando que inicia a declaração da classe. Após a palavra-chave class, segue-se o nome da classe, que deve ser um identificador válido para a linguagem (ver Seção 2.2). O modificador modif é opcional; se presente, pode ser uma combinação de public e abstract ou final. A definição da classe propriamente dita está entre as chaves { e }, que delimitam blocos na linguagem Java. Este corpo da classe usualmente obedece à seguinte seqüência de definição: 1. As variáveis de classe (definidas como static), ordenadas segundo sua visibilidade: inici- ando pelas public, seguidos pelas protected, pelas com visibilidade padrão (sem modificador) e finalmente pelas private. 2. Os atributos (ou variáveis de instância) dos objetos dessa classe, seguindo a mesma ordenação segundo a visibilidade definida para as variáveis de classe. 3. Os construtores de objetos dessa classe. 4. Os métodos da classe, geralmente agrupados por funcionalidade. A definição de atributos de uma classe Java reflete de forma quase direta a informação que estaria contida na representação da classe em um diagrama UML. Para tanto, a sintaxe utilizada para definir um atributo de um objeto é: c 2001 FEEC/UNICAMP 21 Programação orientada a objetos com Java 2.5. Classes em Java Para lidar com tais situações, Java define os métodos da classe, cuja declaração deve conter o modificador static. Um método estático pode ser aplicado à classe e não necessariamente a um objeto. Exemplos de métodos estáticos em Java incluem os métodos para manipulação de tipos primitivos definidos nas classes Character, Integer e Double, todas elas do pacote java.lang, assim como todos os métodos definidos para a classe Math. 2.5.3 O método main Toda classe pode também ter um método main associado, que será utilizado pelo interpretador Java para dar início à execução de uma aplicação. Ao contrário do que acontece em C e C++, onde apenas uma função main deve ser definida para a aplicação como um todo, toda e qualquer classe Java pode ter um método main definido. Apenas no momento da interpretação o main a ser executado é definido através do primeiro argumento (o nome da classe) para o programa interpretador. O método main é um método associado à classe e não a um objeto específico da classe — assim, ele é definido como um método estático. Adicionalmente, deve ser um método público para permitir sua execução a partir da máquina virtual Java. Não tem valor de retorno, mas recebe como argumento um arranjo de strings que corresponde aos parâmetros que podem ser passados para a aplicação a partir da linha de comando. Essas características determinam a assinatura do método: public static void main(String[] args) ou static public void main(String[] args) Mesmo que não seja utilizado, o argumento de main deve ser especificado. Por exemplo, a definição da classe Ponto2D poderia ser complementada com a inclusão de um método para testar sua funcionalidade: public class Ponto2D { ... public static void main(String[] args) { Ponto2D ref2 = new Ponto2D(); Ponto2D p2 = new Ponto2D(1,1); System.out.println("Distancia: " + p2.distancia(ref2)); } } O nome do parâmetro (args) obviamente poderia ser diferente, mas os demais termos da assi- natura devem obedecer ao formato especificado. Esse argumento é um parâmetro do tipo arranjo de objetos da classe String. Cada elemento desse arranjo corresponde a um argumento passado para o interpretador Java na linha de comando que o invocou. Por exemplo, se a linha de comando for java Xyz abc 123 def o método main(String[] args) da classe Xyz vai receber, nessa execução, um arranjo de três elementos na variável args com os seguintes conteúdos: c 2001 FEEC/UNICAMP 24 Programação orientada a objetos com Java 2.5. Classes em Java
em args[0], o objeto String com conteúdo "abc";
em args[1], o objeto String com conteúdo "123";
em args[2], o objeto String com conteúdo "def". Como o método main é do tipo void, ele não tem valor de retorno. No entanto, assim como programas desenvolvidos em outras linguagens, é preciso algumas vezes obter uma indicação se o programa executou com sucesso ou não. Isto é principalmente útil quando o programa é invocado no contexto de um script do sistema operacional. Em Java, o mecanismo para fornecer essa indicação é o método System.exit(int). A invocação desse método provoca o fim imediato da execução do interpretador Java. Tipicamente, o argumento de exit() obedece à convenção de que ’0’ indica execução com sucesso, enquanto um valor diferente de 0 indica a ocorrência de algum problema. 2.5.4 Visibilidade da classe e seus membros Em Java, a visibilidade padrão de classes, atributos e métodos está restrita a todos os membros que fazem parte de um mesmo pacote. A palavra-chave public modifica essa visibilidade de forma a ampliá-la, deixando-a sem restrições. Uma classe definida como pública pode ser utilizada por qualquer objeto de qualquer pacote. Em Java, uma unidade de compilação (um arquivo fonte com extensão .java) pode ter no máximo uma classe pública, cujo nome deve ser o mesmo do arquivo (sem a extensão). As demais classes na unidade de compilação, não públicas, são consideradas classes de suporte para a classe pública e têm a visibilidade padrão. Um atributo público de uma classe pode ser diretamente acessado e manipulado por objetos de outras classes. Um método público de uma classe pode ser aplicado a um objeto dessa classe a partir de qualquer outro objeto de outra classe. O conjunto de métodos públicos de uma classe determina o que pode ser feito com objetos da classe, ou seja, determina o seu comportamento. A palavra-chave protected restringe a visibilidade do membro modificado, atributo ou méto- do, apenas à própria classe e àquelas derivada desta. A palavra-chave private restringe a visibilidade do membro modificado, método ou atributo, exclusivamente a objetos da própria classe que contém sua definição. 2.5.5 Classes derivadas Sendo uma linguagem de programação orientada a objetos, Java oferece mecanismos para definir classes derivadas a partir de classes existentes. É fundamental que se tenha uma boa compreensão sobre como objetos de classes derivadas são criados e manipulados, assim como das restrições de acesso que podem se aplicar a membros de classes derivadas. Também importante para uma completa compreensão da utilização desse mecanismo em Java é entender como relacionam-se interfaces e herança (Seção 2.5.7). A forma básica de herança em Java é a extensão simples entre uma superclasse e sua classe derivada. Para tanto, utiliza-se na definição da classe derivada a palavra-chave extends seguida pelo nome da superclasse. c 2001 FEEC/UNICAMP 25 Programação orientada a objetos com Java 2.5. Classes em Java A hierarquia de classes de Java tem como raiz uma classe básica, Object. Quando não for especificada uma superclasse na definição de uma classe, o compilador assume que a superclasse é Object. Assim, definir a classe Ponto2D como em class Ponto2D { // ... } é equivalente a defini-la como class Ponto2D extends Object { // ... } É por esse motivo que todos os objetos podem invocar os métodos da classe Object, tais como equals() e toString(). O método equals permite comparar objetos por seus conteúdos. A implementação padrão desse método realiza uma comparação de conteúdo bit a bit; se um comporta- mento distinto for desejado para uma classe definida pelo programador, o método deve ser redefinido. O método toString() permite converter uma representação interna do objeto em uma string que pode ser apresentada ao usuário. Outros métodos da classe Object incluem clone(), um método protegido que permite criar uma duplicata de um objeto, e getClass(), que retorna um objeto que representa a classe à qual o objeto pertence. Esse objeto será da classe Class; para obter o nome da classe, pode-se usar o seu método estático getName(), que retorna uma string. Para criar uma classe Ponto3D a partir da definição da classe que representa um ponto em duas dimensões, a nova classe deve incluir um atributo adicional para representar a terceira coordenada: public class Ponto3D extends Ponto2D { private int z; public Ponto3D(int x, int y, int z) { super(x, y); this.z = z; } public Ponto3D( ) { z = 0; } public static void main(String[] args) { Ponto2D ref2 = new Ponto2D(); Ponto3D p3 = new Ponto3D(1,2,3); System.out.println("Distancia: " + p3.distancia(ref2)); } } c 2001 FEEC/UNICAMP 26 Programação orientada a objetos com Java 2.6. Exceções A diferença entre uma classe abstrata e uma interface Java é que a interface obrigatoriamente não tem um “corpo” associado. Para que uma classe seja abstrata basta que ela seja assim declarada, mas a classe pode incluir atributos de objetos e definição de métodos, públicos ou não. Na interface, apenas métodos públicos podem ser declarados — mas não definidos. Da mesma forma, não é possível definir atributos — apenas constantes públicas. Enquanto uma classe abstrata é “estendida” (palavra chave extends) por classes derivadas, uma interface Java é “implementada” (palavra chave implements) por outras classes. Uma interface estabelece uma espécie de contrato que é obedecido por uma classe. Quando uma classe implementa uma interface, garante-se que todas as funcionalidades especificadas pela interface serão oferecidas pela classe. Outro uso de interfaces Java é para a definição de constantes que devem ser compartilhadas por diversas classes. Neste caso, a recomendação é implementar interfaces sem métodos, pois as classes que implementarem tais interfaces não precisam tipicamente redefinir nenhum método: interface Coins { int PENNY = 1, NICKEL = 5, DIME = 10, QUARTER = 25, DOLAR = 100; } class SodaMachine implements Coins { int price = 3*QUARTER; // ... } 2.6 Exceções Uma exceção é um sinal que indica que algum tipo de condição excepcional ocorreu durante a execução do programa. Assim, exceções estão associadas a condições de erro que não tinham como ser verificadas durante a compilação do programa. As duas atividades associadas à manipulação de uma exceção são: geração: a sinalização de que uma condição excepcional (por exemplo, um erro) ocorreu, e captura: a manipulação (tratamento) da situação excepcional, onde as ações necessárias para a re- cuperação da situação de erro são definidas. Para cada exceção que pode ocorrer durante a execução do código, um bloco de ações de trata- mento (um exception handler) deve ser especificado. O compilador Java verifica e enforça que toda exceção “não-trivial” tenha um bloco de tratamento associado. O mecanismo de manipulação de exceções em Java, embora apresente suas particularidades, teve seu projeto inspirado no mecanismo equivalente de C++, que por sua vez foi inspirado em Ada. É c 2001 FEEC/UNICAMP 29 Programação orientada a objetos com Java 2.6. Exceções um mecanismo adequado à manipulação de erros síncronos, para situações onde a recuperação do erro é possível. A sinalização da exceção é propagada a partir do bloco de código onde ela ocorreu através de toda a pilha de invocações de métodos até que a exceção seja capturada por um bloco manipulador de exceção. Eventualmente, se tal bloco não existir em nenhum ponto da pilha de invocações de métodos, a sinalização da exceção atinge o método main(), fazendo com que o interpretador Java apresente uma mensagem de erro e aborte sua execução. 2.6.1 Tratamento de exceções A captura e o tratamento de exceções em Java se dá através da especificação de blocos try, catch e finally, definidos através destas mesmas palavras reservadas da linguagem. A estruturação desses blocos obedece à seguinte sintaxe: try { // código que inclui comandos/invocações de métodos // que podem gerar uma situação de exceção. } catch (XException ex) { // bloco de tratamento associado à condição de // exceção XException ou a qualquer uma de suas // subclasses, identificada aqui pelo objeto // com referência ex } catch (YException ey) { // bloco de tratamento para a situação de exceção // YException ou a qualquer uma de suas subclasses } finally { // bloco de código que sempre será executado após // o bloco try, independentemente de sua conclusão // ter ocorrido normalmente ou ter sido interrompida } onde XException e YException deveriam ser substituídos pelo nome do tipo de exceção. Os blocos não podem ser separados por outros comandos — um erro de sintaxe seria detectado pelo compilador Java neste caso. Cada bloco try pode ser seguido por zero ou mais blocos catch, onde cada bloco catch refere-se a uma única exceção. O bloco finally, quando presente, é sempre executado. Em geral, ele inclui comandos que liberam recursos que eventualmente possam ter sido alocados durante o processamento do bloco try e que podem ser liberados, independentemente de a execução ter encerrado com sucesso ou ter sido interrompida por uma condição de exceção. A presença desse bloco é opcional. Alguns exemplos de exceções já definidas no pacote java.lang incluem: ArithmeticException: indica situações de erros em processamento aritmético, tal como uma divisão inteira por 0. A divisão de um valor real por 0 não gera uma exceção (o resultado é o valor infinito); c 2001 FEEC/UNICAMP 30 Programação orientada a objetos com Java 2.6. Exceções NumberFormatException: indica que tentou-se a conversão de uma string para um formato numé- rico, mas seu conteúdo não representava adequadamente um número para aquele formato. É uma subclasse de IllegalArgumentException; IndexOutOfBounds: indica a tentativa de acesso a um elemento de um agregado aquém ou além dos limites válidos. É a superclasse de ArrayIndexOutOfBoundsException, para arranjos, e de StringIndexOutOfBounds, para strings; NullPointerException: indica que a aplicação tentou usar uma referência a um objeto que não foi ainda definida; ClassNotFoundException: indica que a máquina virtual Java tentou carregar uma classe mas não foi possível encontrá-la durante a execução da aplicação. Além disso, outros pacotes especificam suas exceções, referentes às suas funcionalidades. Por exemplo, no pacote java.io define-se IOException, que indica a ocorrência de algum tipo de erro em operações de entrada e saída. É a superclasse para condições de exceção mais específicas des- se pacote, tais como EOFException (fim de arquivo ou stream), FileNotFoundException (arquivo especificado não foi encontrado) e InterruptedIOException (operação de entrada ou saída foi interrompida). Uma exceção contém pelo menos uma string que a descreve, que pode ser obtida pela aplica- ção do método getMessage(), mas pode eventualmente conter outras informações. Por exemplo, InterruptedIOException inclui um atributo público do tipo inteiro, bytesTransferred, para indicar quantos bytes foram transferidos antes da interrupção da operação ocorrer. Outra in- formação que pode sempre ser obtida de uma exceção é a seqüência de métodos no momento da exceção, obtenível a partir do método printStackTrace(). Como exceções fazem parte de uma hierarquia de classes, exceções mais genéricas (mais próxi- mas do topo da hierarquia) englobam aquelas que são mais específicas. Assim, a forma mais genérica de um bloco try-catch é try { ... } catch (Exception e) { ... } pois todas as exceções são derivadas de Exception. Se dois blocos catch especificam exceções em um mesmo ramo da hierarquia, a especificação do tratamento da exceção derivada deve preceder aquela da mais genérica. 2.6.2 Erros e exceções de runtime Exceções consistem de um caso particular de um objeto da classe Throwable. Apenas objetos dessa classe ou de suas classes derivadas podem ser gerados, propagados e capturados através do mecanismo de tratamento de exceções. Além de Exception, outra classe derivada de Throwable é a classe Error, que é a raiz das classes que indicam situações que a aplicação não tem como ou não deve tentar tratar. Usual- mente indica situações anormais, que não deveriam ocorrer. Entre os erros definidos em Java, no pacote java.lang, estão StackOverflowError e OutOfMemoryError. São situações on- de não é possível uma correção a partir de um tratamento realizado pelo próprio programa que está executando. c 2001 FEEC/UNICAMP 31 Programação orientada a objetos com Java 2.7. O ambiente de Java 2.7.1 Ferramentas do Java SDK As ferramentas essenciais do ambiente de desenvolvimento de sofware Java são: o compilador Java, javac; o interpretador de aplicações Java, java; e o interpretador de applets Java, appletviewer. Um programa fonte em Java pode ser desenvolvido usando qualquer editor que permita gravar textos sem caracteres de formatação. Um arquivo contendo código Java constitui uma unidade de compilação, podendo incluir comentários, declaração relacionadas a pacotes e pelo menos uma defi- nição de classe ou interface. O resultado dessa execução, se o programa fonte estiver sem erros, será a criação de um arquivo Hello.class contendo o bytecode que poderá ser executado em qualquer máquina. Além das ferramentas essenciais, o Java SDK oferece os aplicativos de desenvolvimento javadoc, um gerador de documentação para programas Java; jar, um manipulador de arquivos comprimidos no formato Java Archive, que opera juntamente com extcheck, o verificador de arquivos nesse formato; jdb, um depurador de programas Java; javap, um disassembler de classes Java; e javah, um gerador de arquivos header para integração a código nativo em C. Java oferece também aplicativos para o desenvolvimento e execução de aplicações Java em pla- taformas de objetos distribuídos (ver Capítulo 5). Há também ferramentas para permitir o desen- volvimento de aplicações distribuídas, incorporando também o conceito de assinaturas digitais. A ferramenta keytool gerencia chaves e certificados; jarsigner gera e verifica assinaturas associadas a arquivos Java; e policytool é uma interface gráfica para gerenciar arquivos que determinam a política de segurança do ambiente de execução. 2.7.2 Geração de código portátil Um dos grandes atrativos da plataforma tecnológica Java é a portabilidade do código gerado. Esta portabilidade é atingida através da utilização de bytecodes. Bytecode é um formato de código intermediário entre o código fonte, o texto que o programador consegue manipular, e o código de máquina, que o computador consegue executar. Na plataforma Java, o bytecode é interpretado por uma máquina virtual Java. A portabilidade do código Java é obtida à medida que máquinas virtuais Java estão disponíveis para diferentes plata- formas. Assim, o código Java que foi compilado em uma máquina pode ser executado em qualquer máquina virtual Java, independentemente de qual seja o sistema operacional ou o processador que executa o código. A Máquina Virtual Java (JVM) é, além de um ambiente de execução independente de plataforma, uma máquina de computação abstrata. Programas escritos em Java e que utilizem as funcionalidades definidas pelas APIs dos pacotes da plataforma Java executam nessa máquina virtual. Uma das preocupações associadas a execuções nessas máquinas virtuais é oferecer uma arquitetu- ra de segurança para prevenir que applets e aplicações distribuídas executem fora de seu ambiente se- guro (sandbox) a não ser quando assim habilitados. Um framework de segurança é estabelecido atra- vés de funcionalidades dos pacotes java.security e seus subpacotes java.security.acl, java.security.cert,java.security.interfaces e java.security.spec. A máquina virtual Java opera com o carregamento dinâmico de classes, ou seja, bytecodes são carregados pela máquina virtual Java à medida que são solicitados pela aplicação. Em uma aplicação operando localmente, o carregador de classes da máquina virtual procura por essas classes nos (sub-)diretórios especificados a partir da variável do sistema CLASSPATH. Se c 2001 FEEC/UNICAMP 34 Programação orientada a objetos com Java 2.7. O ambiente de Java encontrada, a classe é carregada para a máquina virtual e a operação continua. Caso contrário, a exceção ClassNotFoundException é gerada. O carregamento do código de uma classe para a JVM é realizado pelo class loader da máquina virtual. O class loader, em si uma classe Java que provê essa funcionalidade, deve obedecer a uma política de segurança estabelecida para aquela máquina virtual. O estabelecimento de uma política de segurança deve obedecer a um modelo de segurança espe- cífico. No modelo de segurança estabelecido a partir do JDK 1.2 (JDK security specification), todo código sendo carregado para uma máquina virtual Java requer o estabelecimento de uma política de segurança, visando evitar que algum objeto realize operações não-autorizadas na máquina local. Com a inclusão do conceito de política de segurança, é possível estabelecer permissões diferenciadas para as aplicações. A política de segurança padrão é estabelecida em um arquivo do sistema, java.policy, localizado no diretório <java_home>/lib/security/. Cada usuário pode estabelecer adi- ções a essa política através da criação de um arquivo particular de estabelecimento de política, .java.policy, em seu diretório home. Por exemplo, para permitir conexões soquete de qualquer máquina com origem no domínio unicamp.br a portas não-notáveis, o arquivo .java.policy deveria incluir grant { permission java.net.SocketPermission "*.unicamp.br:1024-", "accept,connect"; }; A sintaxe para o arquivo de políticas (Policy files syntax) permite estabelecer domínios de per- missão com base na origem do código ou na sua assinatura. A ferramenta policytool permite criar um arquivo de políticas através de uma interface gráfica. Para enforçar essas políticas alternativas de segurança, um SecurityManager deve ser cri- ado. Applets, por default, utilizam um SecurityManager estabelecido pelo navegador em cujo contexto estão executando. Outras aplicações devem criar explicitamente esse objeto. Por exemplo, para criar um SecurityManager padrão para aplicações usando RMI (Seção 5.4.2), a seguinte linha de código deveria ser incluída antes de executar qualquer operação envolvendo classes remotas: System.setSecurityManager(new RMISecurityManager()); Se o cliente RMI estiver em um applet, então não é necessário criar um SecurityManager, uma vez que o próprio navegador estabelece a política de segurança para applets remotos. 2.7.3 Desenvolvimento de aplicações Aplicações Java são programas autônomos, cujo código gerado a partir de um programa fonte pode ser interpretado diretamente pela Máquina Virtual Java. Como tudo em Java está estruturado através de classes e objetos, para desenvolver uma aplicação é preciso desenvolver pelo menos uma classe que contenha um método denominado main. Assim, uma classe que vá estabelecer o ponto de partida para a execução de uma aplicação na JVM deve conter pelo menos esse método. Esse exemplo clássico define uma aplicação que simplesmente envia uma string para a saída padrão, identificada pelo objeto público System.out: c 2001 FEEC/UNICAMP 35 Programação orientada a objetos com Java 2.7. O ambiente de Java 1 public class Hello { 2 public static void main(String[] args) { 3 System.out.println("Oi!"); 4 System.exit(0); 5 } 6 } Uma vez que o programa tenha sido salvo em um arquivo com extensão .java, é preciso compilá-lo. Para compilar um programa Java, a ferramenta oferecida pelo kit de desenvolvimento Java é o compilador Java, javac. Na forma mais básica de execução, o javac é invocado da linha de comando tendo por argumento o nome do arquivo com o código Java a ser compilado: > javac Hello.java A unidade de compilação é o arquivo com extensão .java; esse arquivo pode conter a definição de várias classes, mas apenas uma delas pode ser pública. A classe pública em um arquivo fonte define o nome desse arquivo, que obrigatoriamente deve ter o mesmo nome dessa classe. Para cada definição de classe na unidade de compilação, o compilador Java irá gerar um arquivo com bytecodes com a extensão .class, tendo como nome o próprio nome da classe. Uma vez que um programa Java tenha sido compilado e esteja pronto para ser executado, isto se dá através do comando java — o interpretador Java, que ativa a máquina virtual Java, carrega a classe especificada e ativa seu método main. Por exemplo, para interpretar o arquivo Hello.class contendo o bytecode correspondente ao código fonte do arquivo Hello.java, utiliza-se a linha de comando > java Hello Observe que a extensão .class não é incluída nessa linha de comando — se o for, uma mensa- gem de erro será gerada, pois para a máquina virtual Java o caráter ’.’ está associado à definição de uma hierarquia de pacotes. Se a máquina virtual Java do interpretador não encontrar um método de nome main com a assinatura correta (public, static, void e com um argumento do tipo String[]) na classe especificada, uma exceção será gerada em tempo de execução: Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodError: main Essa mensagem pode ser emitida pela ausência completa de um método main na classe ou por uma declaração incorreta para o método. Se um programa Java for desenvolvido como applet (ver Seção 4.3), ele não poderá ser executado diretamente através do interpretador Java mas sim através da ativação de uma página HTML. Para executar esse tipo de aplicação pode-se utilizar um navegador; porém, o ambiente de desenvolvimento Java oferece a aplicação appletviewer que extrai da página HTML apenas o espaço de exibição do applet e permite controlar sua execução através de comandos em sua interface gráfica. c 2001 FEEC/UNICAMP 36