Interface (programação)

Em algumas linguagens de programação, o termo interface é uma referência à característica que permite a construção de interfaces que isolam do mundo exterior os detalhes de implementação de um componente de software.

Utilização

Um exemplo clássico de utilização de interfaces é o do sistema operacional que, através de uma interface de programação de aplicativos, permite que os programas utilizem os recursos do sistema (memória, CPU e etc) sem que os seus detalhes de implementação sejam conhecidos do programador. Este esquema isola e protege o sistema operacional de eventuais erros cometidos pela aplicação.

Os componentes de software utilizam interfaces padronizadas para criar uma camada de abstração que facilite a reutilização e a manutenção do software. [3] Neste cenário, a interface de um módulo de software A deve ser mantida em separado da sua implementação e qualquer outro módulo B, que interaja com A (cliente de A), deve ser forçado a fazê-lo apenas através da interface. Este mecanismo permite que no caso de uma alteração em A, o módulo B continue funcionando; desde que a utilização do módulo A pelo módulo B satisfaça as especificações da interface. (Ver também o princípio da substituição de Liskov).

Uma interface disponibiliza tipos variados de acesso entre componentes, como por exemplo: constantes, tipos de dado, procedimentos, especificação de exceções e assinaturas de métodos. Em alguns casos é mais apropriado definir as variáveis como parte das interfaces. As interfaces também especificam a funcionalidade disponibilizada através de comentários ou através de declarações lógicas formais.

Linguagens

O princípio da interface é um alicerce da programação modular que, por sua vez, é precursora e parte da programação orientada a objeto. Na programação orientada a objeto, a interface de um objeto consiste de um conjunto de métodos que um objeto deve suportar. É importante notar que as variáveis de instância não fazem parte da interface de um objeto pois devem ser acessadas somente pelos "métodos de acesso". Historicamente, as interfaces são derivadas dos arquivos de cabeçalho da Linguagem C (normalmente arquivos com extensão ".h") que separam o contexto sintático de um módulo (ou protótipos de funções) da sua implementação.[5]

Algumas linguagens de programação orientadas a objeto exigem que a interface do objeto seja especificada de forma separada da implementação do objeto, enquanto outras não fazem esta exigência. Por exemplo, em linguagens de programação como Objective-C, a classe do objeto define a sua interface e é declarada em um arquivo de cabeçalho (header em inglês) e, por outro lado, a implementação da classe é mantida em um arquivo chamado de "arquivo fonte". Devido à tipagem dinâmica existente na Objective-C, que permite o envio de mensagens para qualquer objeto, a interface de uma classe é importante para determinar para quais métodos um objeto de uma classe responde.

A linguagem de programação Java, que recebeu influência da Objective-C,[6] utiliza outra abordagem para o conceito de interface, assim como outras linguagens orientadas a objeto, onde a interface especifica um conjunto de métodos ou funcionalidades comuns a um conjunto de classes.[7] Ver interface na linguagem Java.

Algumas linguagens de programação como D, Java e Logtalk, por exemplo, permitem a definição de "hierarquias de interfaces". A linguagem Logtalk também suporta a implementação "privada" e "protegida" dos métodos de uma interface.

A linguagem Eiffel inclui na interface de uma classe as pré e pós-condições para execução dos seus métodos. Esta característica é essencial para a metodologia do projeto por contrato, e pode ser entendida como uma extensão das condições impostas pelos tipos dos argumentos. Estas regras podem ser especificadas na implementação da classe ou em uma classe genérica (classe mãe) que não precisa implementar os seus métodos. Elas são extraídas por processadores da linguagem e podem ser vistas em uma ambiente de desenvolvimento além de gerarem verificações em tempo de execução. A linguagem garante que classes derivadas obedeçam aos contratos definidos nas classes que servem de base.

[editar]Suporte à interfaces

Em geral toda linguagem permite a implementação de interfaces. Mas algumas linguagens possuem "construções" específicas para esse fim. Por exemplo:

• ActionScript in Flash
• Ada
• C#
• D
• Delphi
• Eiffel
• Java 
• Logtalk
• Mesa
• ML
• Modula
• Modula-2
• Modula-3
• Oberon 
• Objective-C
• PHP
• Python
• REALbasic
• Unified Modeling Language
• Visual Basic

Polimorfismo (programação)

Consiste em quatro propriedades que a linguagem pode ter (atente para o fato de que nem toda linguagem orientada a objeto tem implementado todos os tipos de polimorfismo):

• Universal:
  • Inclusão: um ponteiro para classe mãe pode apontar para uma instância de uma classe filha (exemplo em Java: "List lista = new LinkedList();" (tipo de polimorfismo mais básico que existe)
  • Paramétrico: se restringe ao uso de templates (C++, por exemplo) e generics (Java/C♯)
• Ad-Hoc:
  • Sobrecarga: duas funções/métodos com o mesmo nome mas assinaturas diferentes
  • Coerção: a linguagem que faz as conversões implicitamente (como por exemplo atribuir um int a um float em C++, isto é aceito mesmo sendo tipos diferentes pois a conversão é feita implicitamente)

Abstração (programação)

Abstração é a habilidade de concentrar nos aspectos essenciais de um contexto qualquer, ignorando características menos importantes ou acidentais. Em modelagem orientada a objetos, uma classe é uma abstração de entidades existentes no domínio do sistema de software.
Uma classe abstrata é desenvolvida para representar entidades e conceitos abstratos. A classe abstrata é sempre uma superclasse que não possui instâncias. Ela define um modelo (template) para uma funcionalidade e fornece uma implementação incompleta - a parte genérica dessa funcionalidade - que é compartilhada por um grupo de classes derivadas. Cada uma das classes derivadas, completa a funcionalidade da classe abstrata adicionando um comportamento específico.

Encapsulamento (orientação a objetos)

Encapsulamento vem de encapsular, que em programação orientada a objetos significa separar o programa em partes, o mais isoladas possível. A idéia é tornar o software mais flexível, fácil de modificar e de criar novas implementações[1][2].

Para exemplificar, podemos pensar em uma dona de casa (usuário) utilizando um liquidificador (sistema). O usuário não necessita conhecer detalhes do funcionamento interno do sistema para poder utilizá-lo, precisa apenas conhecer a interface, no caso, os botões que controlam o liquidificador. Outro exemplo clássico de encapsulamento é o padrão de projeto chamado Mediator.

Uma grande vantagem do encapsulamento é que toda parte encapsulada pode ser modificada sem que os usuários da classe em questão sejam afetados. No exemplo do liquidificador, um técnico poderia substituir o motor do equipamento por um outro totalmente diferente, sem que a dona de casa seja afetada - afinal, ela continuará somente tendo que pressionar o botão.

O encapsulamento protege o acesso direto (referência) aos atributos de uma instância fora da classe onde estes foram declarados. Esta proteção consiste em se usar modificadores de acesso mais restritivos sobre os atributos definidos na classe. Depois devem ser criados métodos para manipular de forma indireta os atributos da classe.

Encapsular atributos também auxilia a garantir que o estado e o comportamento de um objeto se mantenha coeso. Por exemplo, no caso da classe Semaforo poderiamos ter um método de acesso chamado lerCor(), e um modificador chamado proximaCor(). O estado é mantido pois os usuários da classe não podem alterar as cores de um semáforo ao seu bel prazer e, por exemplo, fazer a seguinte troca de cores: vermelho-amarelo-vermelho. É comum usar o padrão get<nomeDoAtributo> para o método que retorna o valor atual do atributo e set<nomeDoAtributo> para o método que modifica o valor de um atributo do objeto, como no exemplo abaixo: setComProtecao e getComProtecao.

Exemplos : 

Os exemplos de encapsulamento a seguir foram feitos usando Java, mas a ideia se aplica à qualquer linguagem orientada a objetos.

//Sem encapsulamento
class NaoEncapsulado {
// implicitamente public
int semProtecao;
}

public class TesteNaoEncapsulado {
public static void main(String[] args) {
NaoEncapsulado ne = new NaoEncapsulado(); // ne é uma instância de NaoEncapsulado
ne.semProtecao = 10; // acesso direto ao atributo
System.out.println("Valor sem proteção: " + ne.semProtecao); // acesso direto aos atributos ou nao estupor
}
}



//Com encapsulamento
class Encapsulado {
// private é um modificador de acesso de restrição máxima
private int comProtecao;

public void setComProtecao(int valor) {
comProtecao = valor;
}

public int getComProtecao() {
return comProtecao;
}
}

public class TesteEncapsulado {
public static void main(String[] args) {
Encapsulado e = new Encapsulado(); // "e" é uma instância de Encapsulado

// acesso direto a um atributo protegido implicará erro de compilação
e.comProtecao = 10;

// deve-se acessar o atributos de forma indireta, encapsulada
e.setComProtecao(10);
System.out.println("Valor com proteção: " + e.getComProtecao());
}
}

Associação (programação) orientado a objetos

Uma associação define um relacionamento entre duas classes que permite que um objeto faça com que outro objeto realize uma ação em seu lugar.Em termos gerais, a casualidade da ação é feita ao enviar uma mensagem ou invocar um método do objeto controlado

Herança (programação)

Herança é um princípio de orientação a objetos, que permite que classes compartilhem atributos e métodos, através de "heranças". Ela é usada na intenção de reaproveitar código ou comportamento generalizado ou especializar operações ou atributos. O conceito de herança de várias classes é conhecido como herança múltipla.

Como exemplo pode-se observar as classes 'aluno' e 'professor', onde ambas possuem atributos como nome, endereço e telefone. Nesse caso pode-se criar uma nova classe chamada por exemplo, 'pessoa', que contenha as semelhanças entre as duas classes, fazendo com que aluno e professor herdem as características de pessoa, desta maneira pode-se dizer que aluno e professor são subclasses de pessoa.

             Herança múltipla, em orientação a objetos, é o conceito de herança de duas ou mais classes. Ela é implementada nas linguagens de programação C++ e em Python, por exemplo. A linguagem Java possui apenas herança simples (uma classe possui no máximo uma classe pai), mas permite que uma classe implemente várias interfaces.O uso indiscriminado desta característica pode levar a uma codificação confusa que dificultaria a manutenção do código.                               

Mensagem (programação)

Mensagem, no caso da informática, seria uma espécie de 'mensagem fictícia' que ocorre dentro do sistema para 'invocar' diretamente uma classe com finalidade de usá-la ou simplesmente invocar 'estados' da classe, ou seja , mensagem seria uma ativação de classe e/ou derivados.

Método { Em programação orienteada a objetos }

Um método é uma subrotina que é executada por um objeto ao receber uma mensagem. Os métodos determinam o comportamento dos objetos de uma classe e são análogos às funções ou procedimentos da programação estruturada. O envio de mensagens (chamada de métodos) pode alterar o estado de um objeto.

Atributo 'programação'

Os Atributos em Programação Orientada a Objetos são os elementos que definem a estrutura de uma classe. Os atributos também são conhecidos como variáveis de classe, e podem ser divididos em dois tipos básicos: atributos de instância e de classe. Os valores dos atributos de instância determinam o estado de cada objeto. Um atributo de classe possui um estado que é compartilhado por todos os objetos de uma classe. Atributos de classe podem ser chamados também de atributos estáticos ou constantes.

As mensagens enviadas a um objeto podem mudar o valor de um ou mais atributos, alterando o estado de um objeto.

Um atributo é um dado para o qual cada objecto tem seu próprio valor. Atributos são, basicamente, a estrutura de dados que vai representar a classe. Exemplo de atributos, usando a classe fila: int f [100] ; int primeiro, ultimo;

Exemplo usando XHTML e JavaScript: 

<html>
<head>
   <script language="javascript">
      function alerta(){
        // Recuperando valores de atributos com o método "getAttribute"
                alert(document.form.texto.getAttribute("a_atrib"));
                document.form.texto.value = document.form.texto.getAttribute("a_atrib");

      }
   </script>
</head>
<body>
<form name="form">
   <!-- Neste caso, "a_atrib" é um atributo criado pelo programador, 
       e "name" é um atributo nativo do html -->
      <input type="text" name="texto" id="texto" a_atrib="valor de um atributo">
      <input type="button" name="bto" id="bto" onClick="alerta();" value="Ok">
</body>
</form>
</html>


Objeto ('Informática')

No conceito de sistemas orientados a objetos, um objeto representa uma entidade que pode ser física, conceitual ou de software. É uma abstração de algo que possui fronteira definida e significado para a aplicação.
Dentro da terminologia das linguagens de programação, um objeto passa a existir a partir de um "molde". Este "molde", definido como classe do objeto, define os limites, seus atributos e suas funções. Podem ser criados vários objetos ou instâncias de uma classe.
A vantagem do uso de objetos na programação é que estes permitem utilizar funções e atributos conhecidos (interface) sem necessidade de conhecimento sobre sua estrutura interna (encapsulamento). Para ilustrar: utilizamos o objeto "liquidificador" pressionando seus botões, mas não precisamos saber como funciona seu "motor". Se for necessário trocar o "motor", não será necessário alterar o modo de usá-lo.
Objeto também considerado como uma instância de uma classe, quando um objeto é criado ele precisa ser inicializado, ou seja, para uma classe podemos ter vários objetos.

Linguagens que são orientadas a objetos

• C++
• C#
• Object Pascal
• Java
• PHP4
• Python
• Ruby
• Smalltalk
• SuperCollider
• MATLAB

Classe (programação)

Em orientação a objetos, uma classe é uma estrutura que abstrai um conjunto de objetos com características similares. Uma classe define o comportamento de seus objetos através de métodos e os estados possíveis destes objetos através de atributos. Em outros termos, uma classe descreve os serviços providos por seus objetos e quais informações eles podem armazenar.
Classes não são diretamente suportadas em todas as linguagens, e são necessárias para que uma linguagem seja orientada a objetos. Classes são os elementos primordiais de um diagrama de classes.

Estrutura da classe
     Uma classe define estado e comportamento de um objeto implementando metodos e atributos.Atributos -  indicam as possíveis informações armazenadas por um objeto de uma classe, representando o estado de cada objeto. Método - Os métodos são procedimentos que formam os comportamentos e serviços oferecidos por objetos de uma classe.
Construtores - definem o comportamento no momento da criação de um objeto de uma classe.
Destrutor - define o comportamento no momento da destruição do objeto de uma classe. Normalmente, como em C++, é utilizado para liberar recursos do sistema (como memória), já em outras linguagens, como em Java e C♯ isto é realizado de modo automático pelo Garbage collector.
Propriedades - define o acesso a um estado do objeto.
Eventos - define um ponto em que o objeto pode chamar outros procedimentos de acordo com seu comportamento e estado interno.

Encapsulamento

    Em linguagens orientadas a objetos é possivel encapsular um objeto , isto é, limitando o acesso  a atributos de uma classe exclusivamente através de seus métodos. Para isso essas linguagens oferecem limitadores de acesso para cada membro de uma classe.

público (public) - o membro pode ser acessado por qualquer classe. Os membros públicos de uma classe definem sua interface.
protegido (protected) - o membro pode ser acessado apenas pela própria classe e suas sub-classes.
privado (private) - o membro pode ser acessado apenas pela própria classe.

No exemplo abaixo, implementado em Java, a classe Pessoa permite o acesso ao atributo nome somente através dos métodos setNome e getNome.


public class Pessoa {
private String nome;

public String getNome() {
return nome;
}

public void setNome(String nome) {
this.nome = nome;
}
}
Herança


    A herança é um relacionamento pelo qual uma classe, chamada de sub-classe, herda todos comportamentos e estados possíveis de outra classe, chamada de super-classe ou classe base. É permitido que a sub-classe estenda os comportamentos e estados possíveis da super-classe (por isso este relacionamento também é chamado de extensão). Essa extensão ocorre adicionando novos membros a sub-classe, como novos métodos e atributos.

É também possível que a sub-classe altere os comportamentos e estados possíveis da super-classe. Neste caso, a sub-classe sobrescreve membros da super-classe, tipicamente métodos.

Polimorfismo

Na programação orientada a objetos, o polimorfismo permite que referências de tipos de classes mais abstratas representem o comportamento das classes concretas que referenciam. Assim, um mesmo método pode apresentar várias formas, de acordo com seu contexto. O polimorfismo é importante pois permite que a semântica de uma interface seja efetivamente separada da implementação que a representa. O termo polimorfismo é originário do grego e significa 'muitas formas' (poli = muitas, morphos = formas).

Associação

Uma associação é um vínculo que permite que objetos de uma ou mais classes se relacionem. Através destes vínculos é possível que um objeto convoque comportamentos e estados de outros objetos.

Associação

As associações podem ser:

• unárias - quando a associação ocorre entre objetos de uma mesma classe.
• binárias - quando a associação ocorre entre dois objetos de classes distintas.
• múltiplas - quando a associação ocorre entre mais de dois objetos de classes distintas.

Cada associação possui características de:

• cardinalidade ou multiplicidade - determina quantos objetos no sistema são possíveis em cada vértice da associação.
• navegação - se é possível para cada objeto acessar outro objeto da mesma associação.

No exemplo de associação unária acima, cada pessoa tem um único pai (cardinalidade 1) e qualquer número de filhos (cardinalidade *). De acordo com a seta de navegação, só é possível navegar para o pai de cada pessoa. Desta forma cada objeto da classe Pessoa consegue acessar seu objeto pai, mas não consegue acessar seus objetos filhos.

Agregação

Tipo de relacionamento com características todo-parte, onde existe um grau de coesão entre o todo e as partes menos intenso, podendo haver certo grau de independência entre eles.

Composição

Tipo de relacionamento com características todo-parte, onde existe um alto grau de coesão entre o todo e as partes, com total grau de dependência entre eles (todo e as partes). Desta forma, se o todo não existir, as partes também não existirão.

Um exemplo de composição é a mão:

Uma mão é composta por dedos. Os dedos compõem a mão.

Não há lógica em existir um dedo sem mão, porém pode-se ter uma mão sem um ou mais dedos.

Classes abstratas e concretas

Uma classe abstrata normalmente possui métodos abstratos. Esses métodos são implementados nas suas classes derivadas concretas com o objetivo de definir o comportamento específico. O método abstrato define apenas a assinatura do método e, portanto, não contém código.

Por outro lado, as classes concretas implementam todos os seus métodos e permitem a criação de instâncias. Uma classe concreta não possui métodos abstratos e, geralmente, quando utilizadas neste contexto, são classes derivadas de uma classe abstrata.

O que é a programação orientada a objetos?

A programação Orientada a objetos (POO) é uma forma especial de programar, mais próximo de como expressaríamos as coisas na vida real do que outros tipos de programação.
Com a POO temos que aprender a pensar as coisas de uma maneira distinta, para escrever nossos programas em termos de objetos, propriedades, métodos e outras coisas que veremos rapidamente para esclarecer conceitos e dar uma pequena base que permita soltarmos um pouco com este tipo de programação.

Motivação

Durante anos, os programadores se dedicaram a construir aplicações muito parecidas que resolviam uma vez ou outra, os mesmo problemas. Para conseguir que os esforços dos programadores possam ser utilizados por outras pessoas foi criado a POO. Esta é uma série de normas de realizar as coisas de maneira com que outras pessoas possam utilizá-las e adiantar seu trabalho, de maneira que consigamos que o código possa se reutilizar.

A POO não é difícil, mas é uma forma especial de pensar, às vezes subjetiva de quem a programa, de forma que a maneira de fazer as coisas possa ser diferente segundo o programador. Embora possamos fazer os programas de formas distintas, nem todas elas são corretas, o difícil não é programar orientado a objetos e sim, programar bem. Programar bem é importante porque assim podemos aproveitar todas as vantagens da POO.

Como se pensa em objetos

Pensar em termos de objetos é muito parecido a como faríamos na vida real. Por exemplo, vamos pensar em um carro para dar um modelo em um esquema de POO. Diríamos que o carro é o elemento principal que tem uma série de características, como poderiam ser a cor, o modelo ou a marca. Ademais tem uma série de funcionalidades associadas, como podem ser andar, parar ou estacionar.

Então em um esquema POO o carro seria o objeto, as propriedades seriam as características como a cor ou o modelo e os métodos seriam as funcionalidades associadas como andar ou parar.

Por dar outro exemplo, vamos ver como faríamos um modelo em um esquema POO de uma fração, ou seja, essa estrutura matemática que tem um numerador e um denominador que divide ao numerador, por exemplo, 3/2.

A fração será o objeto e terá duas propriedades, o numerador e o denominador. Logo, poderia ter vários métodos como simplificar, somar com outra fração ou número, subtrair com outra fração, etc.

Estes objetos poderão ser utilizados nos programas, por exemplo, em um programa de matemáticas seria feito o uso de objetos fração e em um programa que providencie uma oficina de carros, seria utilizado o uso de objeto carro. Os programas Orientados a objetos utilizam muitos objetos para realizar as ações que se desejam realizar e eles mesmos também são objetos. Ou seja, a oficina de carros será um objeto que utilizará objetos carro, ferramenta, mecânico, trocas, etc.

Classes em POO

As classes são declarações de objetos, também se poderiam definir como abstrações de objetos. Isto quer dizer que a definição de um objeto é a classe. Quando programamos um objeto e definimos suas características e funcionalidades na verdade o que estamos fazendo é programar uma classe. Nos exemplos anteriores, na verdade falávamos das classes carro ou fração porque somente estivemos definindo, embora por alto, suas formas.

Propriedades em classes

As propriedades ou atributos são as características dos objetos. Quando definimos uma propriedade normalmente especificamos seu nome e seu tipo. Podemos ter a idéia de que as propriedades são algo assim como as variáveis onde armazenamos os dados relacionados com os objetos.

Métodos nas classes

São as funcionalidades associadas aos objetos. Quando estamos programando as classes as chamamos de métodos. Os métodos são como funções que estão associadas a um objeto.

Objetos em POO

Os objetos são exemplares de uma classe qualquer. Quando criamos um exemplar temos que especificar a classe a partir da qual se criará. Esta ação de criar um objeto a partir de uma classe se chama instance (que significa em inglês exemplificar). Por exemplo, um objeto da classe fração é por exemplo, 3/5. O conceito ou definição de fração seria a classe, mas quando já estávamos falando de uma fração em concreto 4/7, 8/1000 ou qualquer outra a chamamos de objeto.

Para criar um objeto temos que escrever uma instrução especial que possa ser distinta dependendo da linguagem de programação que se empregue, mas será algo parecido a isto.

meuCarro = new Carro()

Com a palavra new especificamos que se tem que criar uma instance da classe que continua a seguir. Dentro dos parênteses poderíamos colocar parâmetros com os quais se inicia o objeto da classe carro.

Estados em objetos

Quando temos um objeto suas propriedades tomam valores. Por exemplo, quando temos um carro a propriedade cor tomará um valor em concreto, como por exemplo, vermelho, cinza. O valor concreto de uma propriedade de um objeto se chama estado.

Para acessar a um estado de um objeto para ver seu valor ou mudá-lo se utiliza o operador ponto.

meuCarro.cor = vermelho

O objeto é meuCarro, logo colocamos o operador ponto e por último o nome da propriedade a qual desejamos acessar. Neste exemplo, estamos mudando o valor do estado da propriedade do objeto a vermelho com uma simples atribuição.

Mensagens em objetos

Uma mensagem em um objeto é a ação de efetuar uma chamada a um método. Por exemplo, quando dizemos a um objeto carro para andar, estamos lhe passando a mensagem "ande".

Para mandar mensagens aos objetos utilizamos o operador ponto, seguido do método que desejamos utilizar.

meuCarro.andar()

Neste exemplo, passamos a mensagem andar(). Deve-se colocar parênteses assim como com qualquer chamada a uma função, dentro iriam os parâmetros.

Outras coisas

Ainda há muito o que conhecer da POO já que somente fizemos referência às coisas mais básicas. Também existem mecanismos como a herança e o polimorfismo que são umas das possibilidades mais potentes da POO.

A herança serve para criar objetos que incorporem propriedades e métodos de outros objetos. Assim, poderemos construir uns objetos a partir de outros sem ter que reescrevê-lo todo.

O polimorfismo serve para que não tenhamos que nos preocupar sobre o que estamos trabalhando, e abstrairmos para definir um código que seja compatível com objetos de vários tipos.

São conceitos avançados que custa explicar nas linhas deste artigo. Não se deve esquecer que existem livros inteiros dedicados à POO e aqui só pretendemos dar uma idéia a algumas coisas para que os lembrem quando tenham que estar diante delas nas linguagens de programação que deve conhecer um programador do web.