Programação com genéricos

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1 Programação com genéricos Laboratório de Programação Pedro Vasconcelos, DCC/FCUP Fevereiro 2015 Tipos genéricos tipos genéricos permitem definir classes ou interfaces que são parameterizadas por outras classes foram acrescentados à linguagem Java na versão 5 baseados no polimorfismo paramétrico de linguagens como Standard ML ou Haskell permitem que as coleções sejam polimórficas (e.g. utilizar listas, filas, etc. com vários tipos) permitem detetar mais erros de tipos em compilação Exemplo: listas Queremos implementar listas ligadas de inteiros ou de strings. Em Java 1.0 há duas alternativas: 1. duas classes separadas LinkedIntList e LinkedStringList 2. uma só classe LinkedList cujos elementos são Object A opção 1 causa duplicação de código. A opção 2 obriga a coerções de tipos e potencial perda de segurança de tipos em tempo de compilação Em Java 5: os tipos genéricos resolvem ambos problemas. 1

2 LinkedList sem genéricos LinkedList list = new LinkedList(); // criar uma lista vazia list.add("hello"); // adicionar um elemento String s = list.get(0); // erro de tipos em compilação // método get retorna Object String s = (String) list.get(0); // resolvemos o erro: coerção explicita Integer n = (Integer) list.get(0); // erro de tipos na execução LinkedList com genéricos LinkedList<String> list = new LinkedList<String>(); // criar uma lista vazia list.add("hello"); // adicionar um elemento String s = list.get(0); // não é necessária coerção Integer n = list.get(0); // erro de tipos na compilação Inferência de tipos Podemos omitir o parâmetro de tipo dum construtor e escrever apenas <> ( diamond ) se o tipo puder ser inferido do contexto. LinkedList<String> = new LinkedList<>(); // parâmetro <String> inferido NB: se omitirmos o operador <> criamos uma coleção pré-genéricos (i.e. de Object): 2

3 LinkedList<String> = new LinkedList(); // warning: unchecked conversion Instanciação de parâmetros O parâmetro de tipo pode ser substituido (instanciado) por qualquer classe (inclusivé outra instância de um tipo genérico). LinkedList<Integer> list1; // lista de inteiros LinkedList<String> list2; // lista de strings LinkedList<LinkedList<Integer>> list3; // lista de listas de inteiros Instanciação de parâmetros (2) Este mecanismo corresponde exatamente ao polimorfismo paramétrico em Haskell. Os tipos correspondentes são: list1 :: [Int] -- lista de inteiros list2 :: [String] -- lista de strings list3 :: [[Int]] -- lista de listas de inteiros Classes wrapper Porquê LinkedList<Integer> em vez de LinkedList<int>?... Resposta: porque apenas podemos colocar objetos dentro duma coleção e os valores primitivos não são objetos! 3

4 Classes wrapper (cont.) Integer é uma classe wrapper que apenas embrulha um inteiro como um objeto necessária para colocar inteiros dentro de coleções genéricas existem wrappers para todos os outros tipos primitivos (Float, Double, etc.) Integer a = new Integer(42); // int para Integer ("boxing") Integer b = Integer.valueOf(42); // alternativa (forma preferida) int c = a.intvalue() + b.intvalue(); // Integer para int ("unboxing") Coleções genéricas As bibliotecas de Java incluêm classes para estruturas de dados que implementam coleções genéricas. Alguns exemplos (de java.util.*): LinkedList<E> listas duplamente ligadas ArrayList<E> listas implementada como arrays de tamanho redimensionado automaticamente Stack<E> pilhas LIFO ( last-in, first-out ) O parâmetro de tipo E representa o tipo dos elementos na coleção. Interfaces a coleções Além das classes que implementam estruturas concretas, temos também interfaces genéricas que abstraiem os detalhes de implementação. Exemplos: List<E> interface genérico para listas (e.g. ArrayList ou LinkedList) Deque<E> interface genérico para filas com acesso no início e fim Set<E> interface genérico para conjuntos (e.g. TreeSet ou HashSet) 4

5 Interfaces genéricos Os genéricos também são usado em interfaces para operações comuns. Dois exemplos: Comparable<T> efetuar comparações numa ordem total (i.e. <, = ou >) Iterator<T> efetuar iteração sobre uma sequência de objetos Interface Comparable public interface Comparable<T> { int compareto(t o); } define um método compareto() a.compareto(b) compara o objeto a com b o resultado é um inteiro que indica a ordem relativa: < 0 a é menor do que b 0 a é igual a b > 0 a é maior do que b Exemplo uma classe para representar pessoas com atributos nome e idade implementar ordem comparando primeiro as idades e (se forem iguais) os nomes (i.e. uma ordem lexicográfica) Exemplo (cont.) class Pessoa implements Comparable<Pessoa> { private String nome; private int idade;... // construtor omitido public int compareto(pessoa outro) { // comparar primeiro idades int cmp = this.idade - outro.idade; 5

6 } } if (cmp == 0) { // idades iguais: comparar nomes cmp = this.nome.compareto(outro.nome); } return cmp; Exemplo (cont.) Exercício: redefinir o método equals de forma consistente com compareto. Para quaisquer duas pessoas a, b tais que a.compareto(b) == 0 então a.equals(b) == true 6