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Engenharia de Software - Roteiro Prático #2 - Refactoring

Aula Prática sobre Refactoring

Prof. Marco Tulio Valente

Objetivo: colocar em prática os conceitos de refactoring aprendidos na sala de aula. Para isso, o aluno vai realizar alguns refactorings em um sistema hipotético, também usado nos capítulos iniciais do livro do Fowler, que é o livro clássico sobre o tema.

Para tirar proveito do exercício:

• É importante não apenas seguir o roteiro mecanicamente, mas também analisar os benefícios alcançados com cada refactoring.
• Ou seja, pense sempre nos motivos que tornam o código refatorado melhor do que o código anterior.

Importante também: o roteiro baseia-se em uma parte (incompleta) de um sistema. Logo, você não vai executá-lo. O nosso foco não está no funcionamento do sistema, mas na melhoria de sua estrutura interna (design) após cada passo do roteiro.

Em caso de dúvida sobre os refactorings propostos, você pode consultar o Capítulo 9 do nosso livro.

O exemplo está em Java, mas a sintaxe é familiar mesmo para aqueles que nunca programaram na linguagem. Infelizmente, não é possível fazer em uma outra linguagem, pois a correção será automática. Você pode usar uma IDE Java (Eclipse, NetBeans, IntelliJ) ou então uma IDE online (como repl.it). A vantagem de usar o repl.it é que você não precisa realizar nenhuma instalação local na sua máquina.

Instruções:

• Primeiro, crie um repositório no GitHub.

• Vá seguindo o roteiro, refactoring a refactoring.

• Após cada etapa, dê um COMMIT & PUSH, adicionado uma descrição (mensagem) no commit conforme as instruções do roteiro. Esses commits serão usados na correção, para garantir que você realizou todos os refactorings solicitados.

Observações:

• Os código e refactorings realizados nesta aula prática podem ser usados em nossas aulas e artigos futuros. Evidentemente, sempre de forma anônima (isto é, sem qualquer possibilidade de identificar o aluno ou mesmo a sua turma). Caso você não se sinta à vontade com isso, basta nos enviar um e-mail, solicitando que seu código não seja usado futuramente.

• Códigos que não compilam -- em qualquer um dos refactorings e passos -- serão avaliados com nota zero pelo nosso sistema de correção automática

Versão Inicial

As classes que vamos usar fazem parte de um sistema de video-locadora, para aluguel de vídeos.

Inicialmente, são três classes: Movie (filmes que podem ser alugados), Rental (dados de um aluguel) e Customer (clientes da locadora).

• Copie o código da classe Movie para um arquivo chamado Movie.java:

public class Movie {

  public static final int  CHILDRENS = 2;
  public static final int  REGULAR = 0;
  public static final int  NEW_RELEASE = 1;

  private String _title;
  private int _priceCode;

  public Movie(String title, int priceCode) {
      _title = title;
      _priceCode = priceCode;
  }

  public int getPriceCode() {
      return _priceCode;
  }

  public void setPriceCode(int arg) {
      _priceCode = arg;
  }

  public String getTitle (){
      return _title;
  }
}

• Copie o código da classe Rental para um arquivo chamado Rental.java:

public class Rental {

   private Movie _movie;
   private int _daysRented;

   public Rental(Movie movie, int daysRented) {
      _movie = movie;
      _daysRented = daysRented;
   }

   public int getDaysRented() {
      return _daysRented;
   }

   public Movie getMovie() {
      return _movie;
   }
}

• Copie o código da classe Customer para um arquivo chamado Customer.java:

import java.util.Enumeration;
import java.util.Vector;

public class Customer {
   private String _name;
   private Vector _rentals = new Vector();

   public Customer (String name){
      _name = name;
   }

   public void addRental(Rental arg) {
      _rentals.addElement(arg);
   }
   
   public String getName (){
      return _name;
   }
  
  public String statement() {
     double totalAmount = 0;
     int frequentRenterPoints = 0;
     Enumeration rentals = _rentals.elements();
     String result = "Rental Record for " + getName() + "\n";
     while (rentals.hasMoreElements()) {
        double thisAmount = 0;
        Rental each = (Rental) rentals.nextElement();

        //determine amounts for each line
        switch (each.getMovie().getPriceCode()) {
           case Movie.REGULAR:
              thisAmount += 2;
              if (each.getDaysRented() > 2)
                 thisAmount += (each.getDaysRented() - 2) * 1.5;
              break;
           case Movie.NEW_RELEASE:
              thisAmount += each.getDaysRented() * 3;
              break;
           case Movie.CHILDRENS:
              thisAmount += 1.5;
              if (each.getDaysRented() > 3)
                 thisAmount += (each.getDaysRented() - 3) * 1.5;
               break;
        }

        // add frequent renter points
        frequentRenterPoints ++;
        // add bonus for a two day new release rental
        if ((each.getMovie().getPriceCode() == Movie.NEW_RELEASE) &&
            each.getDaysRented() > 1) frequentRenterPoints ++;

        //show figures for this rental
        result += "\t" + each.getMovie().getTitle()+ "\t" +
            String.valueOf(thisAmount) + "\n";
        totalAmount += thisAmount;

     }
     //add footer lines
     result +=  "Amount owed is " + String.valueOf(totalAmount) + "\n";
     result += "You earned " + String.valueOf(frequentRenterPoints) +
             " frequent renter points";
     return result;
   }
}

Verifique se existem erros de compilação no seu código. Códigos com erros de compilação serão avaliados com zero.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 1")

Observação: descrição é a string que descreve a modificação realizada no commit.

Refactoring 1: Extract Method

• Extrair um método chamado amountFor(Rental each) de Customer.statement(); já que esse último é um método maior e que faz muitas coisas. O método extraído vai conter o código relativo ao comentário determine amounts for each line, ou seja, você deve extrair o trecho de código referente ao switch-case.

• Lembre-se de atualizar a chamada em statement() após as modificações:

class Customer ...
   public String statement() {
      ...
      thisAmount = amountFor(each);
      ...
   }

   private double amountFor(Rental each) {
      //Adicionar o trecho de código extraído.
   }

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 2")

Refactoring 2: Rename

• Renomear o parâmetro de amountFor para ter o nome aRental, ou seja, você precisa modificar:

private double amountFor(Rental each){
   ...
}

Para:

private double amountFor(Rental aRental){
   ...
}

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 3")

Refactoring 3: Move and Rename Method

• Mover o método amountFor(Rental each) da classe Customer para a classe Rental, já que esse método não usa informações da primeira, mas sim da segunda classe. O método deve ser movido com um novo nome getCharge(). A ideia é que refactorings devem ser feitos em pequenos passos, para garantir que nada está sendo quebrado.

• Lembre-se de atualizar a chamada em statement(), ou seja:

class Customer ...
   public String statement() {
      ...
      thisAmount = each.getCharge();
      ...
   }

class Rental ...
   public double getCharge() {
      ...
   }

Dica: Observe que após mover e renomear o método, você deve remover o parâmetro Rental. Este parâmetro é desnecessário, já que os métodos chamados estão na mesma classe.

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 4")

Refactoring 4: Replace Temp with Query

Esse refactoring substitui uma variável local e temporária (temp) por uma chamada de função (query). No caso, vamos substituir toda referência a thisAmount por uma chamada a each.getCharge() em Customer.statement(). Veja o código após o refactoring:

public String statement() {
   double totalAmount = 0;
   int frequentRenterPoints = 0;
   Enumeration rentals = _rentals.elements();
   String result = "Rental Record for " + getName() + "\n";
   while (rentals.hasMoreElements()) {
      Rental each = (Rental) rentals.nextElement();

      // add frequent renter points
      frequentRenterPoints ++;
      // add bonus for a two day new release rental
      if ((each.getMovie().getPriceCode() == Movie.NEW_RELEASE) &&
         each.getDaysRented() > 1) frequentRenterPoints ++;

      // show figures for this rental
      result += "\t" + each.getMovie().getTitle()+ "\t" + String.valueOf
         (each.getCharge()) + "\n";
      totalAmount += each.getCharge();

   }
   
   // add footer lines
   result +=  "Amount owed is " + String.valueOf(totalAmount) + "\n";
   result += "You earned " + String.valueOf(frequentRenterPoints)
              + " frequent renter points";
   return result;
}

Resumindo o que foi feito acima: thisAmount sumiu e, nos dois pontos em que era usada, substitui-se por uma chamada a getCharge().

Motivação para esse refactoring (chamado Replace Temp with Query): ficar livre de variáveis temporárias, que tendem a dificultar o entendimento do código; pois você tem que lembrar o que elas armazenam. Claro, pode-se alegar que isso causa um problema de performance. Porém, esse possível problema pode ser inclusive resolvido pelo compilador (isto é, pelas estratégias de otimização de código implementadas pelo compilador de Java).

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 5")

Refactoring 5: Extract and Move Method

• Vamos decompor mais uma vez statement(), para ir diminuindo o seu tamanho e complexidade. Para isso, vamos extrair um método chamado getFrequentRenterPoints() com o código relativo ao comentário add frequent renter points. Você precisa mover o método extraído para a classe Rental.

• A variável frequentRenterPoints receberá o retorno da função extraída:

class Customer ...
   public String statement() {
      ...
      frequentRenterPoints += each.getFrequentRenterPoints();
      ...
   }

class Rental ...
   public int getFrequentRenterPoints() { {
      //Adicionar o trecho de código extraído.
   }

Dica: Você deve extrair a condição que verifica se o filme refere-se a um novo lançamento (NEW_RELEASE). Se a condição for verdadeira, getFrequentRenterPoints() retorna 2. Caso contrário, retorna 1, ou seja, sem bônus.

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 6")

Refactoring 6: Replace Temp With Query

Mais duas variáveis locais (temp) vão ser extraídas para funções (queries) na classe Customer. São elas:

• totalAmount vai ser substituída por getTotalCharge()
• frequentRenterPoints vai ser substituída por getTotalFrequentRenterPoints().

Veja como deve ficar o código após esses dois refactorings:

class Customer...

   public String statement() {
      Enumeration rentals = _rentals.elements();
      String result = "Rental Record for " + getName() + "\n";
      while (rentals.hasMoreElements()) {
         Rental each = (Rental) rentals.nextElement();

         // show figures for this rental
         result += "\t" + each.getMovie().getTitle()+ "\t" +
                  String.valueOf(each.getCharge()) + "\n";
      }

      // add footer lines
      result +=  "Amount owed is " + String.valueOf(getTotalCharge()) + "\n";
      result += "You earned " + String.valueOf(getTotalFrequentRenterPoints()) +
                     " frequent renter points";
      return result;
   }
      
   private double getTotalCharge() {
      double result = 0;
      Enumeration rentals = _rentals.elements();
      while (rentals.hasMoreElements()) {
         Rental each = (Rental) rentals.nextElement();
         result += each.getCharge();
         }
         return result;
   }

   private int getTotalFrequentRenterPoints(){
      int result = 0;
      Enumeration rentals = _rentals.elements();
      while (rentals.hasMoreElements()) {
         Rental each = (Rental) rentals.nextElement();
         result += each.getFrequentRenterPoints();
      }
      return result;
   }

Dois comentários breve, sobre alguns pontos que você já pode estar pensando sobre os últimos refactorings:

• Eles aumentaram o tamanho do código: porém, também não foi tanto assim ...
• Eles fizeram com o que o loop de rentals seja percorrido três vezes; na primeira versão do código, esse loop era executado uma única vez. Isso vai gerar problemas de performance? Talvez sim; mas, provavelmente na maioria dos casos, não vai fazer diferença, pois um cliente não tem tantos filmes alugados.

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 7")

Nova feature: Statement em HTML

Neste passo, não vamos refatorar, mas introduzir uma nova feature: imprimir o comprovante de aluguel em HTML.

Para isso, vamos criar um novo método, chamado htmlstatement na classe Customer:

class Customer ...
   public String htmlStatement() {
      Enumeration rentals = _rentals.elements();
      String result = "<H1>Rentals for <EM>" + getName() + "</EM></H1><P>\n";
      while (rentals.hasMoreElements()) {
         Rental each = (Rental) rentals.nextElement();
         // show figures for each rental
         result += each.getMovie().getTitle()+ ": " +
                  String.valueOf(each.getCharge()) + "<BR>\n";
      }
      
      // add footer lines
      result +=  "<P>You owe <EM>" + String.valueOf(getTotalCharge()) + "</EM><P>\n";
      result += "On this rental you earned <EM>" +
            String.valueOf(getTotalFrequentRenterPoints()) +
            "</EM> frequent renter points<P>";
      return result;
   }

Vantagem: conseguimos reusar todos os métodos criados anteriormente, incluindo: getCharge(), getTotalCharge() e getTotalFrequentRenterPoints(). Por isso, a criação do novo método foi bem rápida e não causou duplicação de código (ou uma duplicação pequena, assumindo que ainda existe alguma lógica repetida, com o método statement).

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 8")

Refactoring 7: Replace Conditional with Polymorphism

Nós vamos realizar este refactoring em sete passos.

Passo 1: Extract and Move Method

• Primeiro, não faz sentido ter um switch que depende de um atributo (_priceCode) de uma outra classe (Movie). Logo, você deve extrair e mover o código de getCharge() na classe Rental para um método chamado getCharge(int daysRented) na classe Movie.

• O método antigo agora apenas inclui uma chamada para o método novo:

class Rental ...
   public double getCharge(){
      return _movie.getCharge(_daysRented);
   }

class Movie ...
   public double getCharge(int daysRented){
       //Adicionar o trecho de código extraído.
   }

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 9")

Passo 2: Extract and Move Method

• Vamos agora também extrair o código de getFrequentRenterPoints() para getFrequentRenterPoints(int daysRented) e movê-lo para a classe Movie; ou seja, é melhor que métodos que usam informações sobre tipos de filme estejam todos na classe Movie.

• O método antigo agora apenas inclui uma chamada para o método novo:

class Rental ...
   public int getFrequentRenterPoints(){
      return _movie.getFrequentRenterPoints(_daysRented);
   }

class Movie ...
   public int getFrequentRenterPoints(int daysRented){
       //Adicionar o trecho de código extraído.
   }

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 10")

Passo 3: Herança

Por fim, herança, como no diagrama abaixo (errata: existe um erro no diagrama, que está no livro; onde consta getCharge, leia-se getPriceCode).

• Isto é, copie o código da classe Price para um arquivo chamado Price.java:

public abstract class Price {
   public abstract int getPriceCode();
}

• Copie o código da classe ChildrensPrice para um arquivo chamado ChildrensPrice.java:

public class ChildrensPrice extends Price {
   public int getPriceCode() {
       return Movie.CHILDRENS;
   }
}

• Copie o código da classe NewReleasePrice para um arquivo chamado NewReleasePrice.java:

public class NewReleasePrice extends Price {
   public int getPriceCode() {
       return Movie.NEW_RELEASE;
   }
}

• Finalmente, copie o código da classe RegularPrice para um arquivo chamado RegularPrice.java:

public class RegularPrice extends Price {
   public int getPriceCode() {
       return Movie.REGULAR;
   }
}

Agora, em Movie, vamos:

• remover o campo _priceCode
• criar um campo _price do tipo Price
• alterar o construtor, para chamar _price.setPriceCode
• atualizar os métodos getPriceCode e setPriceCode
• remover o campo _priceCode, criar um campo _price do tipo Price, alterar o construtor, e atualizar os métodos getPriceCode e setPriceCode:

class Movie...

   private Price _price;

   public Movie(String name, int priceCode) {
      _title = name;
      setPriceCode(priceCode);
   }
    
   public int getPriceCode() {
      return _price.getPriceCode();
   }
   
   public void setPriceCode(int arg) {
      switch (arg) {
         case REGULAR:
            _price = new RegularPrice();
            break;
         case CHILDRENS:
            _price = new ChildrensPrice();
            break;
         case NEW_RELEASE:
            _price = new NewReleasePrice();
            break;
         default:
            throw new IllegalArgumentException("Incorrect Price Code");
      }
   }
   ...

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 11")

Passo 4: Extract and Move Method

• Mais um refactoring, agora você precisa extrair e mover getCharge(int) da classe Movie para getCharge(int) na classe Price.

• O método antigo agora apenas inclui uma chamada para o método novo:

class Movie ...
   public double getCharge(int daysRented) {
         return _price.getCharge(daysRented);
   }

class Price ...
   public double getCharge(int daysRented) {
      //Adicionar o trecho de código extraído.
   }

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 12")

Passo 5: Herança

• Caminhando para o final, vamos decompor getCharge, criando métodos específicos nas subclasses de Price (veja que na classe Price, propriamente dita, getCharge vai ficar como um método abstrato):

class Price...
   public abstract double getCharge(int daysRented);

class ChildrensPrice ...
   public double getCharge(int daysRented) {
      double result = 1.5;
      if (daysRented > 3)
         result += (daysRented - 3) * 1.5;
      return result;
   }

class NewReleasePrice ...
   public double getCharge(int daysRented){
      return daysRented * 3;
   } 

class RegularPrice ...
   public double getCharge(int daysRented) {
      double result = 2;
      if (daysRented > 2)
         result += (daysRented - 2) * 1.5;
      return result;
   }

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 13")

Passo 6: Extract and Move Method

• E agora vamos fazer algo bem parecido com o método getFrequentRenterPoints(int). Para isso, como um primeiro passo, ainda intermediário, você precisa extrair e mover o código de getFrequentRenterPoints(int) da classe Movie para o método getFrequentRenterPoints(int) em Price.

• O método antigo agora apenas inclui uma chamada para o método novo:

class Movie ...
   public int getFrequentRenterPoints(int daysRented) {
      return _price.getFrequentRenterPoints(daysRented);
   }

class Price ...
   public int getFrequentRenterPoints(int daysRented) {
      //Adicionar o trecho de código extraído.
   }

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 14")

Passo 7: Herança

• E agora vamos decompor getFrequentRenterPoints; ele vai ficar com uma versão "genérica e concreta" em Price e, outra, para tratar um caso especial, em NewReleasePrice:

class Price...
   public int getFrequentRenterPoints(int daysRented) {
       return 1;
   }

class NewReleasePrice
   public int getFrequentRenterPoints(int daysRented) {
       return (daysRented > 1) ? 2: 1;
   }

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 15")

Refactoring 8: Template Method

A classe Customer possui dois métodos para imprimir informações sobre a dívida dos clientes.

O método statement() imprime os dados em formato ASCII e o método htmlStatement() em formato HTML:

class Customer...
   public String statement() {
      ...
   }

   public String htmlStatement() {
      ...
   }

Podemos observar que os métodos acima possuem trechos de código similares. Este código seria duplicado novamente para adicionarmos um novo formato (por exemplo, teríamos um novo método para impressão em formato XML).

Podemos refatorar estes métodos para usar o padrão Template Method. Dessa forma, evitamos a duplicação de código para cada tipo de impressão. Este refactoring será realizado em dois passos.

Passo 1: Herança

Inicialmente, precisamos organizar estes métodos em duas classes com uma superclasse em comum, como no diagrama abaixo:

• Isto é, copie o código da classe Statement para um arquivo chamado Statement.java:

public class Statement {

}

• Copie o código da subclasse TextStatement para um arquivo chamado TextStatement.java:

public class TextStatement extends Statement {

}

• Copie o código da subclasse HtmlStatement para um arquivo chamado HtmlStatement.java:

public class HtmlStatement extends Statement {

}

• Em seguida, você deve extrair e mover o código de statement() para um método chamado value na classe TextStatement. O método antigo agora apenas inclui uma chamada para o método novo:

class Customer...
   public String statement() {
      return new TextStatement().value(this);
   }

import java.util.Enumeration;

class TextStatement...
   public String value(Customer aCustomer) {
      Enumeration rentals = aCustomer.getRentals();
      String result = "Rental Record for " + aCustomer.getName() +
      "\n";
      while (rentals.hasMoreElements()) {
         Rental each = (Rental) rentals.nextElement();
         //show figures for this rental
         result += "\t" + each.getMovie().getTitle()+ "\t" +
         String.valueOf(each.getCharge()) + "\n";
      }
      //add footer lines
      result += "Amount owed is " +
      String.valueOf(aCustomer.getTotalCharge()) + "\n";
      result += "You earned " +
      String.valueOf(aCustomer.getTotalFrequentRenterPoints()) +
      " frequent renter points";
      return result;
   }

• Precisamos tornar os métodos getTotalFrequentRenterPoints() e getTotalCharge() públicos na classe Customer para acessá-los em TextStatement. Além disso, precisamos adicionar getRentals()

class Customer ...

   public Enumeration getRentals() {
	   return _rentals.elements();
   }

   public double getTotalCharge() {
      ...
   }

   public int getTotalFrequentRenterPoints(){
      ...
   }

• Da mesma forma, você deve extrair e mover o código de htmlStatement() para um método chamado value na classe HtmlStatement. O método antigo agora apenas inclui uma chamada para o método novo:

class Customer...
   public String htmlStatement() {
      return new HtmlStatement().value(this);
   }

import java.util.Enumeration;

class HtmlStatement...
   public String value(Customer aCustomer) {
      Enumeration rentals = aCustomer.getRentals();
      String result = "<H1>Rentals for <EM>" + aCustomer.getName() +
      "</EM></H1><P>\n";
      while (rentals.hasMoreElements()) {
         Rental each = (Rental) rentals.nextElement();
         //show figures for each rental
         result += each.getMovie().getTitle()+ ": " +
         String.valueOf(each.getCharge()) + "<BR>\n";
      }
      //add footer lines
      result += "<P>You owe <EM>" +
      String.valueOf(aCustomer.getTotalCharge()) + "</EM><P>\n";
      result += "On this rental you earned <EM>" + 
      String.valueOf(aCustomer.getTotalFrequentRenterPoints()) +
      "</EM> frequent renter points<P>";
      return result;
   }

Agora, nós temos dois métodos similares nas respectivas subclasses.

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 16")

Passo 2: Template Method

Neste passo, nós temos dois métodos similares nas subclasses. Portanto, podemos usar o padrão Template Method. Siga as instruções abaixo para criar o método template, bem como os métodos abstratos que ele chama, na superclasse Statement.

class TextStatement...
   public String value(Customer aCustomer) {
      ...
   }

class HtmlStatement...
   public String value(Customer aCustomer) {
      ...
   }

Template Method - Parte 1

Observe os dois métodos value e aplique todas as refatorações necessárias para remover os trechos de código que são diferentes. O objetivo é tornar estes dois métodos iguais.

Verifique se existem erros de compilação no seu código.

COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 17")

Template Method - Parte 2

Nesta última etapa do exercício, temos dois métodos value idênticos nas subclasses TextStatement e HtmlStatement. Aplique uma última refatoração para remover este código duplicado. Ou seja, value será um template.

Ao final, verifique se não existem erros de compilação.

Pronto, com isso terminamos: COMMIT & PUSH (Adicione a seguinte descrição nesse commit → "Commit 18")