Aula 03 — Encapsulamento e relacionamentos

Nesta aula

• Você parte de: o programa da Aula 02.
• Você termina com: livros com os dados protegidos, ligados a uma editora e a autores.
• Ideias novas: encapsulamento, getter e setter, relacionamentos entre classes.
• Código pronto: aula-03/aula

O que vamos construir

Vamos continuar a biblioteca da Aula 02. O programa vai ganhar duas melhorias:

• encapsulamento: os dados de um livro ficam protegidos, e só a própria classe decide como eles mudam;
• relacionamentos: um livro passa a ter uma editora e autores, que também são objetos.

Antes de começar

Parta do programa que você terminou na Aula 02, sem a linha buscaLivro(null, null);. Se não o tiver, copie Livro.java e Main.java da pasta aula-02 e apague essa linha.

Os comandos para executar continuam os mesmos:

javac -d target/classes src/main/java/br/insper/aula01/*.java
java -cp target/classes br.insper.aula01.Main

Passo 1 — Proteger os atributos

Hoje qualquer parte do programa pode escrever livro1.disponivel = true e desfazer um empréstimo sem passar pelo método emprestar. A classe não tem controle sobre os próprios dados.

A palavra private resolve isso: um atributo private só pode ser usado dentro da própria classe. Em Livro.java, troque os atributos e o segundo construtor por:

Livro.java

    private String nome;
    private int ano;
    private boolean disponivel;

    public Livro() {
        nome = "Teste";
    }

    public Livro(String nome, int ano) {
        this.nome = nome;
        this.ano = ano;
        this.disponivel = true;
    }

O atributo autor saiu, e o construtor não o recebe mais. O autor vai voltar no Passo 4, como uma classe própria.

Com os atributos fechados, quem está de fora precisa de métodos para ler e alterar os dados. Depois do método emprestar, acrescente:

Livro.java

    public String getNome() {
        return nome;
    }

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

    public int getAno() {
        return ano;
    }

    public void setAno(int ano) {
        this.ano = ano;
    }

    public boolean isDisponivel() {
        return disponivel;
    }

Um método que devolve um atributo é chamado de getter, e um que altera é um setter. public é o contrário de private: qualquer classe pode chamar o método. void indica que o método não devolve nada. Repare que disponivel não tem setter: a única forma de mudá-lo é o método emprestar.

Agora o Main.java precisa se adaptar, porque ele usava os atributos diretamente. Faça três ajustes:

1. Em buscaLivro e no for que imprime os livros, troque l.nome por l.getNome().

2. Crie os três livros pelo construtor. As quatro linhas do livro2 viram uma só:

   Main.java

           Livro livro1 = new Livro("1984", 1949);
   
           System.out.println("");
           livro1.emprestar();
   
           Livro livro2 = new Livro("Duna", 1965);
   
           Livro livro3 = new Livro("Neuromancer", 1984);
   

3. Apague o trecho do HashSet<String> autores, com o for dele. Ele volta no Passo 4.

Execute. A saída deve ser a mesma do fim da Aula 02.

Atividade 1 — Experimentar

Depois da criação do livro1, escreva livro1.disponivel = true; e tente compilar. O que o compilador responde?

Confira

disponivel has private access in Livro. O programa nem chega a existir: o compilador impede o acesso. Apague a linha.

Esconder os dados e oferecer métodos para usá-los chama-se encapsulamento.

Passo 2 — Métodos que impõem regras

Se getter e setter só repassam o valor, pouca coisa mudou. A vantagem aparece quando a classe usa esses métodos para impor regras. Em Livro.java, troque getNome e setNome por:

Livro.java

    public String getNome() {
        return this.nome.toUpperCase();
    }

    public void setNome(String nome) {
        if (nome.length() < 3) {
            return;
        }
        this.nome = nome;
    }

Agora o nome é sempre devolvido em maiúsculas, e a classe recusa nomes com menos de três letras. O return sozinho encerra o método sem alterar nada.

No main, depois da criação do livro2, acrescente:

Main.java

        System.out.println(livro2.getNome());

Execute. Aparece DUNA, e a lista de livros também sai em maiúsculas. O Main não precisou mudar para isso: a regra está em um lugar só, dentro da classe.

Atividade 2 — Prever

Acrescente, só para testar, esta linha no fim do main. O que ela imprime?

System.out.println(buscaLivro(lista, "Duna"));

Confira

false. A busca compara com getNome(), que agora devolve "DUNA". Buscar por "DUNA" daria true. Uma regra dentro da classe afeta todo mundo que usa o método. Apague a linha de teste.

Passo 3 — Um livro tem uma editora

Uma editora tem nome, endereço, ano de fundação e uma lista dos livros que publicou. É uma coisa com dados e comportamento próprios, então ganha uma classe.

Crie o arquivo Editora.java, na mesma pasta:

Editora.java

package br.insper.aula01;

import java.util.ArrayList;

public class Editora {

    private String nome;
    private String endereco;
    private int anoFundacao;

    private ArrayList<Livro> livros;

    public Editora(String nome, String endereco, int anoFundacao) {
        this.nome = nome;
        this.endereco = endereco;
        this.anoFundacao = anoFundacao;
        this.livros = new ArrayList<>();
    }

    public void addLivro(Livro livro) {
        if (livro == null  || livro.getNome() == null) {
            return;
        }
        this.livros.add(livro);
    }

    public void printLivros() {
        System.out.println(livros);
    }

}

Entre o construtor e o addLivro, escreva você um getter e um setter para nome, endereco e anoFundacao, no mesmo formato dos de Livro no Passo 1.

Confira: os getters e setters de Editora

    public String getNome() {
        return nome;
    }

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

    public String getEndereco() {
        return endereco;
    }

    public void setEndereco(String endereco) {
        this.endereco = endereco;
    }

    public int getAnoFundacao() {
        return anoFundacao;
    }

    public void setAnoFundacao(int anoFundacao) {
        this.anoFundacao = anoFundacao;
    }

A lista livros é um atributo como os outros, só que guarda objetos de outra classe. E não há um setLivros: a única porta de entrada é addLivro, que recusa null.

Agora o livro precisa saber qual é a sua editora. Em Livro.java, acrescente o atributo depois de disponivel:

Livro.java

    private Editora editora;

E, no fim da classe, estes três métodos:

Livro.java

    public Editora getEditora() {
        return editora;
    }

    public void setEditora(Editora editora) {
        this.editora = editora;
    }

    public String toString() {
        return nome + " " + ano;
    }

O toString diz como o objeto vira texto quando é impresso. Sem ele, imprimir um livro mostraria algo como br.insper.aula01.Livro@251a69d7.

No main, troque o trecho que cria os três livros por este:

Main.java

        Editora editora = new Editora("Editora do Insper",
                "Rua Quata", 2000);

        editora.addLivro(null);

        editora.printLivros();

        Livro livro1 = new Livro("1984", 1949);
        livro1.setEditora(editora);
        editora.addLivro(livro1);

        editora.printLivros();

        System.out.println("");
        livro1.emprestar();

        Livro livro2 = new Livro("Duna",  1965);
        livro2.setEditora(editora);

        editora.addLivro(livro2);

        System.out.println(livro2.getNome());
        editora.printLivros();

        Livro livro3 = new Livro("Neuromancer", 1984);
        livro3.setEditora(editora);
        editora.addLivro(livro3);

A ligação é feita nos dois sentidos: setEditora conta ao livro qual é a editora dele, e addLivro conta à editora que ela tem mais um livro. Uma editora tem vários livros e cada livro tem uma editora. Esse é um relacionamento um para muitos.

Atividade 3 — Prever

Antes de executar: o que o primeiro editora.printLivros() imprime, logo depois de editora.addLivro(null)? E o segundo?

Confira

[]
[1984 1949]

O primeiro mostra a lista vazia: addLivro recusou o null. O segundo já mostra o livro1, escrito do jeito que o toString definiu. Mais abaixo na saída aparece [1984 1949, Duna 1965].

Passo 4 — Um livro tem autores

Falta trazer o autor de volta. Um livro pode ter vários autores, e um autor pode ter vários livros.

Crie o arquivo Autor.java:

Autor.java

package br.insper.aula01;

import java.util.ArrayList;

public class Autor {

    private String nome;
    private String localNascimento;
    private int idade;

    private ArrayList<Livro> livros;

    public Autor(String nome, String localNascimento, int idade) {
        this.nome = nome;
        this.localNascimento = localNascimento;
        this.idade = idade;
        livros = new ArrayList<>();
    }

    public ArrayList<Livro> getLivros() {
        return livros;
    }

}

Entre o construtor e o getLivros, escreva um getter e um setter para nome, localNascimento e idade.

Em Livro.java, são quatro acréscimos:

Livro.java

import java.util.ArrayList;                        // depois da linha package

    private ArrayList<Autor> autores;              // depois do atributo editora

        this.autores = new ArrayList<>();          // última linha do construtor com parâmetros

    public ArrayList<Autor> getAutores() {         // no fim da classe
        return autores;
    }

No main, três acréscimos. Depois de editora.addLivro(null);:

Main.java

        Autor autor = new Autor("Joao", "Sao Paulo", 30);

Depois de editora.addLivro(livro1);:

Main.java

        livro1.getAutores().add(autor);
        autor.getLivros().add(livro1);

E, depois do for que imprime os livros, o trecho dos autores volta. Agora ele passa por cada livro e, dentro dele, por cada autor:

Main.java

        HashSet<String> autores = new HashSet<>();
        for (Livro l : lista) {
            for (Autor a :l.getAutores()) {
                autores.add(a.getNome());
            }
        }

De novo a ligação tem dois sentidos: o livro guarda o autor e o autor guarda o livro. Como os dois lados têm uma lista, o relacionamento é muitos para muitos.

Execute. A saída completa deve ser:

Biblioteca do Insper
Ano 2026

[]
[1984 1949]

DUNA
[1984 1949, Duna 1965]
===Livros===
1984
DUNA
NEUROMANCER
Ana
Bruno
Carla
Biblioteca esta aberta
false
3

Atividade 4 — Prever

Acrescente no fim do main: System.out.println(autor.getLivros());. O que aparece?

Confira

[1984 1949]. Você nunca imprimiu o livro1 diretamente: chegou até ele a partir do autor. Objetos ligados permitem navegar de um para o outro. Apague a linha de teste.

O código da aula

O programa que você escreveu é o da aula. Compare com os quatro arquivos do repositório: Livro.java, Editora.java, Autor.java e Main.java.

As diferenças são só de espaçamento e uma linha comentada no fim do main, que já existia na aula anterior.

Revisão

Conceito	Em uma frase	No seu código
private	O atributo só pode ser usado dentro da própria classe	Todos os atributos de Livro, Editora e Autor
Getter e setter	Métodos para ler e alterar um atributo	getAno(), setAno()
Encapsulamento	A classe esconde os dados e controla como eles mudam	setNome recusa nomes curtos
toString	Define o texto que representa o objeto	Livro
Um para muitos	Um objeto ligado a vários de outra classe	Editora e seus livros
Muitos para muitos	Os dois lados guardam uma lista do outro	Livro e Autor

Quer praticar? Continue em Exercícios.