Tópico 03 - Introdução ao Java

Plataforma Java

• Criada em 1995
• Desenvolvida pela Sun Microsystems até 2010
• Propriedade da Oracle Corporation
• Conjunto de softwares e padrões
  • Linguagem
  • Kits de desenvolvimento
  • Máquina Virtual

Linguagem Java

• Criada por James Gosling (1991)
• Inspirada em C++
• Foi inicialmente chamada de Oak
• Foco em portabilidade, desempenho e segurança

Características da Linguagem

• Fortemente Tipada
• Baseada em classes e orientada a objetos
• Portável (escreva uma vez, rode em qualquer lugar)
• Gerenciamento automático de memória
• Ampla biblioteca padrão
• Grande comunidade e ecossistema

Linguagem Fortemente Tipada

Variáveis devem ser declaradas com o tipo de dado que será armazenado. Tipos de dados podem ser primitivos (int, float, bool) ou objetos (String, Pessoa).

int idade = 20;
String nome = "Ramon";

Ao contrário de linguagens fracamente tipadas (como JavaScript e Python), não é possível alterar o tipo de dado de uma variável após sua declaração. Isso ajuda a evitar erros e torna o código mais previsível.

Tipos de Dados Primitivos

Tipos de Dados Não Primitivos

Tipos de dados não primitivos são objetos que podem conter múltiplos valores e métodos.

String nome = "Ramon";

List<String> frutas = new ArrayList<>();
frutas.add("Maçã");

Map<String, Integer> idadePorNome = new HashMap<>();
idadePorNome.put("Tim", 60);

Baseado em Classes

Objetos são criados a partir da estrutura das classes, usamos uma estrutura de classe com propriedades (variáveis) e métodos (funcionalidades).

public class Pessoa {
    public String nome;
    public int idade;

    public void andar() {
        Mundo.mover(this, 10, 0);
    }

    public void falar(String texto) {
        System.out.println(texto);
    }
}

Instanciando uma Classe

Objetos são criados a partir da estrutura das classes, usamos o operador new para criar um novo objeto na memória.

Pessoa pessoa = new Pessoa();
pessoa.nome = "Ramon";
pessoa.andar();

Java Development Kit (JDK)

O JDK inclui:

• compilador - javac
• interpretador - java
• debug - jdb
• empacotamento - jar
• documentação - javadoc
• bibliotecas padrão - coleções, I/O, rede, etc.

Java Virtual Machine (JVM)

• Código fonte aberto em 2007
• Roda programas compilados
• Ambiente completo é chamado de Java Runtime Environment
  • Inclui bibliotecas e a JVM
• Especificação com várias implementações:
  • Hotspot: desempenho robusto
  • GraalVM: múltiplas linguagens
  • OpenJ9: baixo consumo de memória e inicialização rápida

Gerenciamento de Memória

Java Heap Space

A Java Heap Space é a área de memória onde os objetos são alocados dinamicamente. É gerenciada pela JVM e é onde ocorre a coleta de lixo.

Garbage Collection

Ao invés de alocar e desalocar memória manualmente, Java utiliza um processo automático chamado Garbage Collection.

• Garbage Collector deleta memória não referenciada
• Processo automático
• Libera o programador de alocar e desalocar recursos da memória
• Não é possível forçar a coleta de lixo do ponto de vista do programador

Object meuObjeto = new Object(); // novo objeto é alocado na memoria
meuObjeto = null; // Objeto desalocado da memória e aguarda deleção

Como seria na linguagem C:

int *ptr; // Inicia um ponteiro
ptr = (int*) malloc(sizeof(int)); // aloca um ponteiro de memória do tamanho de um inteiro
free(ptr1); // libera area de memória

Uso de memória

Referências possuem geralmente 4 bytes

Sintaxe

A sintaxe do Java é inspirada em C/C++ e possui algumas particularidades:

• Sensível a maiúsculas e minúsculas
• Declaração de variáveis tipadas
• Uso de {} para definir blocos de código
• Uso de ; para terminar instruções
• Comentários com // ou /* ... */
• Convenção de nomenclatura PascalCase para classes e métodos e camelCase para variáveis

Declarações

Declarações de variáveis são realizadas de maneira tipada (quando é necessário informar que tipo de dado vamos armazenar em uma variável)

Para declarações de variáveis dentro de classes, podemos utilizar também o modificador de acesso (public, protected, private). À essas variáveis damos o nome de Atributos.

public int numero;
public String nome;
protected boolean estaChovendo;
private String[] chamada;

Métodos

Métodos, que são como funções em outras linguagens, também possuem modificadores de acesso

public void imprimir() {

}

public String retornaNome(String nome) {
    return nome;
}

public int calcula(int a, int b) {
    return a + b;
}

Booleanos

Representa tipos de dados que só podem assumir dois valores (true e false). Tipicamente ocupa um byte de memória.

boolean estaChovendo = true;
boolean vaiChover = estaChovendo || (probabilidadeChuva > 90);

Utiliza-se de operadores de comparação (como >, < e =) operadores booleanos:

• || - OU
• && - E
• ! - NEGAÇÃO

Strings

Strings são sequencias de caracteres utilizados para representar texto. São representadas pelas " (Aspas duplas) e podem ser concatenadas (unidas) usando o operador + (soma).

String nome = "Wesley"
String sobrenome = "Safadão"
String artista = nome + " " + sobrenome;

Strings são imutáveis, significando que após geradas não serão modificadas.

Métodos de Strings

Assumindo que acabamos de criar uma nova string chamada texto, podemos utilizar os seguntes métodos:

• texto.length - retorna o tamanho do texto
• texto.equals("teste") - compara se o conteúdo de texto é igual a teste
• texto.toLowerCase() - retorna o conteúdo de texto em caixa baixa
• texto.toUpperCase() - retorna o conteúdo de texto em caixa alta
• texto.replace("a", "b") - substitui todos os caracteres a por b
• texto.split("x") - quebra a string em várias strings usando a letra x

Arrays

Arrays são estruturas capazes de armazenar múltiplos valores de um mesmo tipo sob uma mesma variável de referência.

// declara um novo vetor com 6 números inteiros
int[] numerosMegaSena = new int[6];
// numerosMegaSena ==> int[6] { 0, 0, 0, 0, 0, 0 }

Arrays em java possuem tamanho fixo definitivo ao serem instanciados. A primeira posição de um vetor sempre será 0.

numerosMegaSena[0]; // acessa a primeira posição do vetor anterior
numerosMegaSena[5]; // acessa a última posição do vetor anterior
numerosMegaSena[6]; // indexOutOfBounds - fora de posição

Também podemos utilizar as chaves para gerar um novo vetor com valores pré-definidos:

int[] numerosMegaSena = {4, 11, 19, 25, 33, 42};

Vetores de qualquer tipo de dado podem ser gerados, incluindo os não primitivos:

Object[] dados = {"matrix", 10, true};

Os valores acima são respectivamente String, Integer e Boolean, que são, por definição, todos herdeiros da classe Object.

Percorrendo vetores

String[] linhas = {"Içara", "Maracajá", "Araranguá", "Cocal do Sul"};

for (int i = 0; i < linhas.length; i++) {
    System.out.println(linhas[i]);
}

ou

for (String l : linhas) {
  System.out.println(l);
}

Métodos de Arrays

Assumindo que acabamos de criar um novo array chamado chamado lista, podemos utilizar os seguntes métodos:

• lista.length - retorna o tamanho do vetor
• lista.equals(lista2) - compara se o vetor lista é igual ao vetor lista2. Vetores são iguais se possuem mesmo tamanho, valores iguais e na mesma ordem.
• Arrays.toString(lista) - imprime o conteúdo do vetor em forma de texto
• Arrays.fill(dados, 1) - preenche todos as posições do vetor com o valor
• Arrays.sort(dados) - Ordena o vetor por ordem numerica ou lexicográfica

Console

Para imprimir no console:

System.out.println("Hello World!");

Para ler dados do console, especialmente do que é digitado pelo usuário:

Scanner scanner = new Scanner(System.in);
String nome = scanner.nextLine();

Estrutura de Decisão

Estruturas de decisão são responsáveis por definir o fluxo de execução de um código. Essas decisões geralmente criam diferentes rotas para aplicação e devem ser pensados com cuidado pois aumentam o número de testes necessários para um código (test covering)

IF-ELSE

Utilizado para definir o fluxo do código. Testes booleanos (true ou false) são usados como condição para executar ou não um bloco de código.

if (condicaoBooleana) {
    executeIssoSeVerdadeiro()
}

if (condicaoBooleana) {
    executeIssoSeVerdadeiro()
} else {
    executeIssoSeFalso()
}

Operador Ternario

Tem como objetivo retornar um valor a partir de uma condicional, em uma única operação;

int valorFinal = if (condicaoBooleana) ? valorSeVerdadeiro : valorSeFalso;

Estrutura de Repetição

Estruturas de repetição permitem executar blocos de código diversas vezes, geralmente com parâmetros diferentes à cada iteração.

As duas principais estruturas que utilizamos (em diversas linguagens) são:

• for
• while

for tradicional

Usado geralmente para iterar sobre uma quantidade definida de operações. É composto por declaração, condição booleana e uma operação pós-loop, porém todos os valores são opcionais.

int quantidadeDeIteracoes = 5;
for (int i = 0; i < quantidadeDeIteracoes; i++) {
    // faça isso
}

for-each

Usado para iterar sobre coleções iteráveis (especialmente vetores).

String[] cidades = {"içara", "forquilhinha", "maracajá"};
for (String c : cidades) {
    System.out.println(c);
}

while

Usado geralmente para iterar quando a condição booleana deve ser manipulada de dentro do loop. Similar ao for-loop tradicional.

while(condicaoBooleana) {
    // repete enquanto a condição booleana for verdadeira
}

Imports e Packages

Packages são usados no Java para organizar diferentes conjuntos de classes. Cada classe possui seu package definido logo no início do documento.

// package [nome_do_pacote]
package com.organizacao.modelos;

Para referenciar uma classe ou um conjunto delas (packages), é preciso declarar suas importações diretamente no arquivo onde serão utilizadas.

// import [nome_do_pacote]
import com.organizacao.modelos.Pessoa;
import com.organizacao.servicos.*;
// ...

public static void main(String[] args) {
    Pessoa pessoa = new Pessoa();
}

Sem a declaração de import é necessário especificar o caminho completo do package de uma classe.

// sem imports
// ...

public static void main(String[] args) {
    com.organizacao.modelos.Pessoa pessoa = new com.organizacao.modelos.Pessoa();
}

Porque usar packages?

• Encapsula um conjunto de classes
• Evita conflitos de nome e garantem encapsulamento e proteção

Entradas e Saídas

O terminal é uma interface de linha de comando que permite interagir com o sistema operacional. Em Java, podemos ler e escrever no terminal usando a classe System.

Saída no Terminal

Para imprimir no terminal, usamos o método println da classe System.out.

System.out.println("Olá, mundo!");

Entrada do Terminal

Para ler entradas do terminal, usamos a classe Scanner, que permite capturar dados digitados pelo usuário.

import java.util.Scanner;

public class ExemploEntrada {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("Digite seu nome: ");
        String nome = scanner.nextLine();
        System.out.println("Olá, " + nome + "!");
        scanner.close();
    }
}

Métodos do Scanner

O Scanner é uma classe que facilita a leitura de entradas do usuário. Alguns dos métodos mais comuns incluem:

• nextLine() - Lê uma linha inteira de texto.
• nextInt() - Lê um número inteiro.
• nextDouble() - Lê um número decimal.
• nextBoolean() - Lê um valor booleano (true ou false).
• next() - Lê a próxima palavra (até o próximo espaço).

Problemas com Scanner

Quebra de Linha

Ao ler uma entrada com os métodos nextInt ou nextDouble, o Scanner não consome o caractere de nova linha (\n) após a leitura, o que pode causar problemas ao ler entradas subsequentes.

import java.util.Scanner;

public class ExemploScanner {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("Digite um número: ");
        int numero = scanner.nextInt(); // Lê um número inteiro
        System.out.println("Você digitou: " + numero);
        // Problema: o próximo nextLine() pode ser pulado
        System.out.print("Digite seu nome: ");
        String nome = scanner.nextLine(); // Pode pular a leitura
        System.out.println("Olá, " + nome + "!");
        scanner.close();
    }
}

Para resolver esse problema, podemos adicionar um scanner.nextLine() após a leitura do número para consumir o caractere de nova linha.

Localização no Scanner

O Scanner usa, por padrão, a localização do sistema operacional para interpretar números e datas.

Ao usar o método nextDouble(), por exemplo, o Scanner espera que o separador decimal seja o mesmo usado na localização do sistema.

Em PT-BR, o separador decimal é a vírgula (,), enquanto em EN-US é o ponto (.).

Referências

Na linguagem Java, objetos são manipulados por referências, que são como ponteiros para a memória onde o objeto está armazenado. Isso significa que quando você atribui um objeto a uma variável, você está na verdade atribuindo uma referência ao objeto, não o objeto em si.

Pessoa pessoa1 = new Pessoa();
Pessoa pessoa2 = pessoa1; // pessoa2 agora referencia o mesmo objeto que pessoa1
pessoa2.nome = "Harry Potter"; // altera o nome do objeto referenciado por pessoa1
System.out.println(pessoa1.nome); // Imprime "Harry Potter"

Passagem de Parâmetros

Quando passamos objetos como parâmetros para métodos, estamos passando a referência do objeto, não uma cópia dele. Isso significa que alterações feitas no objeto dentro do método afetam o objeto original.

public void alterarNome(Pessoa pessoa) {
    pessoa.nome = "Novo Nome";
}

public static void main(String[] args) {
    Pessoa pessoa = new Pessoa();
    pessoa.nome = "Antigo Nome";
    alterarNome(pessoa);
    System.out.println(pessoa.nome); // Imprime "Novo Nome"
}

Passagem de Parâmetros Primitivos

Isso não acontece com tipos primitivos, como int, float, etc. Quando passamos um tipo primitivo para um método, estamos passando uma cópia do valor, não uma referência.

public void alterarValor(int valor) {
    valor = 10; // altera apenas a cópia local
}

public static void main(String[] args) {
    int numero = 5;
    alterarValor(numero);
    System.out.println(numero); // Imprime 5, não 10
}

Comparando Objetos

Quando comparamos objetos em Java, usamos o método equals() para verificar se dois objetos são iguais em termos de conteúdo. O operador == verifica se as referências dos objetos são iguais (ou seja, se apontam para o mesmo local na memória).

Pessoa pessoa1 = new Pessoa();
Pessoa pessoa2 = new Pessoa();
pessoa1.nome = "Harry";
pessoa2.nome = "Harry";
System.out.println(pessoa1 == pessoa2); // false, pois são referências diferentes
System.out.println(pessoa1.equals(pessoa2)); // false

Wrappers

Os tipos primitivos em Java possuem classes wrappers que permitem tratá-los como objetos. Por exemplo, int é envolvido pela classe Integer, boolean por Boolean, etc. Essas classes fornecem métodos úteis para manipulação e conversão de tipos.

Integer numero = Integer.valueOf(10); // Cria um objeto Integer
Boolean verdadeiro = Boolean.TRUE; // Cria um objeto Boolean
String numeroComoString = Integer.toString(numero); // Converte Integer para String

Palavras Reservadas

Java possui um conjunto de palavras reservadas que não podem ser usadas como identificadores (nomes de variáveis, classes, métodos, etc.). Essas palavras têm significados especiais na linguagem e são usadas para definir a estrutura e o comportamento do código.

Escopo

O escopo em Java refere-se à visibilidade e ao tempo de vida de variáveis, métodos e classes. Existem diferentes níveis de escopo:

• Escopo de Classe: Variáveis e métodos declarados dentro de uma classe, acessíveis por instâncias da classe.

• Escopo de Método: Variáveis declaradas dentro de um método, acessíveis apenas dentro desse método.

• Escopo de Bloco: Variáveis declaradas dentro de um bloco de código (como um if, for, etc.), acessíveis apenas dentro desse bloco.

public class ContaBancaria {
    double saldo = 1000.0; // Escopo de Classe: saldo disponível na conta

    public void sacar(double valor) {
        double taxa = 2.5; // Escopo de Método: taxa de saque válida apenas neste método
        if (valor > 0 && valor + taxa <= saldo) { // Escopo de Bloco
            double saldoAposSaque = saldo - valor - taxa; // Variável só acessível dentro deste bloco
            System.out.println("Saque realizado! Saldo após saque: " + saldoAposSaque);
        }
        // System.out.println(saldoAposSaque); // Erro: saldoAposSaque não é acessível aqui
        System.out.println("Taxa aplicada: " + taxa);
    }

    public void consultarSaldo() {
        // System.out.println(taxa); // Erro: taxa não é acessível aqui
        System.out.println("Saldo atual: " + saldo);
    }
}

Type Casting

Casting é o processo de converter um tipo de dado em outro. Em Java, isso pode ser feito de forma explícita ou implícita.

Casting Implícito

Quando o tipo de dado é convertido automaticamente pelo compilador, geralmente de um tipo menor para um maior (por exemplo, de int para long).

int numeroInt = 10;
long numeroLong = numeroInt; // Casting implícito

Casting Explícito

Quando o programador especifica a conversão de um tipo de dado para outro, geralmente de um tipo maior para um menor (por exemplo, de double para int). Isso pode resultar em perda de dados.

double numeroDouble = 10.5;
int numeroInt = (int) numeroDouble; // Casting explícito

O que aprendemos hoje

• O que é a plataforma Java e seus componentes
• A sintaxe básica para a linguagem java
• Estruturas da linguagem e seu funcionamento