Paradigmas da Programação PPROG GENÉRICOS. (Livro Big Java, Late Objects Capítulo 18) Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 1/23

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1 PPROG Paradigmas da Programação GENÉRICOS (Livro Big Java, Late Objects Capítulo 18) Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 1/23

2 Genéricos Sumário Noção de Genérico Interesse dos Genéricos Tipos Parametrizados Implementação Classe Genérica Método Genérico Genéricos e Herança Tipos Wildcard Type Erasure Contexto Estático Bibliografia Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 2/23

3 Genéricos Genéricos Noção de Genérico 1/2 Facilidade do Java Java 5 (2004) Atual Java 8 (2014) Permite construção Tipos Classes Interfaces Métodos Para funcionarem com objetos de vários tipos. Construções designadas Genéricas s Tipos genéricos Classes genéricas Interfaces genéricas Métodos genéricos Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 3/23

4 Genéricos Tipos e Métodos Genéricos Têm um/mais parâmetros de tipo genérico // genérico = não concreto ; Ex: tipo E Funcionam como variáveis // análogo aos parâmetros de métodos Passagem de tipos concretos // Ex: tipo String s Exemplo Declaração... com tipo(s) genérico(s) Uso... com vários tipos referência concretos (Instâncias de tipo genérico) Classe Genérica public class ArrayList<E>... // E: parâmetro de tipo genérico // <...> parêntesis angulares // Variável Noção de Genérico 2/2 ArrayList<Figura> f ArrayList<Pessoa> p Interface Genérica Método Genérico public interface Map<K,V> // K e V: parâmetros de tipo genérico public static void shuffle(list<?> list) // Classe Collections //?: parâmetro de tipo genérico = qualquer tipo Map<Integer,String> Map<Departamento, List<Empregado> > Collections.shuffle(f) Collections.shuffle(p) Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 4/23

5 Genéricos Interesse dos Genéricos 1/2 Programação mais segura Mais robusta Reduzir possibilidade de erros de execução Devido a excessivos downcastings Problema // Contentor que permite guardar objetos de qualquer tipo List figuras = new ArrayList(); // Preenchimento do contentor figuras.add( new Circulo() ); figuras.add( new Rectangulo() ); figuras.add( new Pessoa() ); // Elementos tipo Object // Varrimento do contentor para mostrar áreas for( Object obj : figuras ) System.out.println(((Figura) obj). ); Retangulo Figura Circulo // Adicionado objeto não Figura // Compilador aceita qualquer objeto Downcasting do objeto Pessoa provoca erro de execução programação insegura Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 5/23

6 Genéricos Interesse dos Genéricos 2/2 Programação mais segura Solução Usando tipo genérico ArrayList<E> // Contentor para guardar apenas objetos tipo Figura List<Figura> figuras = new ArrayList(); // Preenchimento do contentor figuras.add( new Circulo() ); figuras.add( new Rectangulo() ); figuras.add( new Pessoa() ); // Varrimento do contentor para mostrar áreas for( Figura figura : figuras ) System.out.println( figura. ); // Elementos tipo Figura // ERRO de COMPILAÇÃO // Compilador só aceita objetos Figura Não há downcasting programação segura Retangulo Figura Circulo Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 6/23

7 Genéricos Definição Tipo obtido por instanciação do tipo genérico, substituindo os parâmetros de tipo genérico (ex: E) por tipos referência concretos (ex: String) Interface List genérica Tipo Parametrizado 1/2 Tipo Genérico ( Ex: List<E> ) (Parâmetro Tipo Genérico) instanciado substituído Tipo Parametrizado ( Ex: List<String> ) (Parâmetro Tipo Concreto) public interface List<E> { boolean add(e e); public interface List<String> { boolean add(string e) Tipos Concretos Instanciação de Tipo Genérico Só tipos referência // tipos primitivos são ilegais Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 7/23

8 Genéricos Pode ser usado Declarações Variáveis locais/atributos Parâmetros de métodos/construtores Tipos de retorno de métodos Tipo Parametrizado 2/2 public class DemoUsoTipoParametrizado { private List<String> variavel; public DemoUsoTipoParametrizado(List<String> lista){ public void metodo1(list<pessoa> lista){ public List<String> metodo2(){ List<String> lista = new ArrayList(); Uso de Tipo Parametrizado Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 8/23

9 Genéricos Implementação de Classe Genérica 1/2 Parâmetros de Tipo Genérico (1/2) Declaração A seguir ao nome da classe Entre parêntesis angulares // <... > Especifica variáveis... de instância Uma por parâmetro de tipo genérico Separadas por vírgulas Nome de variáveis Pode ser qualquer Por convenção Letra maiúscula public class ArrayList<E> { public boolean add(e e){ Declaração de ArrayList Genérico public class HashMap<K,V> { public V put(k key, V value){ Declaração de HashMap Genérico Nome de Variável Tipo Genérico E K V T Significado Tipo de elemento de uma coleção Tipo key num mapa Tipo value num mapa Tipo genérico S, U Tipos genéricos adicionais Convenção Java Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 9/23

10 Genéricos Implementação de Classe Genérica 2/2 Parâmetros de Tipo Genérico (2/2) Usados Só contexto de instância Atributos de instância Construtores Tipos de Parâmetros Corpo Métodos de instância Tipo de Parâmetro Tipo de Retorno Corpo Classes internas Não-estáticas Parâmetro de tipo genérico no cabeçalho da classe public class DemoClasseGenerica<T> { private T variavel; public DemoClasseGenerica(T obj){ public void metodo1(t obj){ Ilegal em contexto estático public T metodo2(){ public T metodo3(t obj) { Variáveis estáticas Métodos estáticos Classe internas estáticas private class classeinterna<t> { Exemplos de Uso de Parâmetro de Tipo Genérico Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 10/23

11 Genéricos Implementação de Método Genérico 1/2 Método Genérico Método com um/mais parâmetros de tipo genérico Implementação de Método Genérico Tipo de Classe Tipo de Método Parâmetros de Tipo Utilizáveis Classe Genérica Classe Não-Genérica (sem parâmetros de tipo genérico) Instância Classe (estático) Instância Classe (estático) Próprios Cabeçalho da classe Próprios Próprios Próprios Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 11/23

12 Genéricos Implementação de Método Genérico 2/2 Método Genérico de Classe Não-Genérica Especifica tipo genérico próprio Declaração Invocação Antes do tipo de retorno Método de classe Chamada convencional public class Servicos { public static <T> void imprimir( T[] vetor ) { Servicos.imprimir( nomes ); Método que imprime qualquer tipo de vetor // String[] nomes Não é preciso indicar o tipo concreto do parâmetro de tipo genérico Compilador deduz o tipo referência concreto // tipos primitivos ilegais Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 12/23

13 Genéricos Herança em Parâmetros de Tipo Concreto Não implica herança de classes parametrizadas Justificação ArrayList<Figura> e ArrayList<Retangulo> Não existe relação de herança entre arraylists Retangulo é subtipo de Figura Parâmetros de tipo estão relacionados por herança Não é possível: Caso contrário ArrayList<Retangulo> listaretangulos = new ArrayList(); ArrayList<Figuras> listafiguras = listaretangulos; Possível adicionar objetos de tipos não relacionados por herança a contentor ArrayList<Figura> figuras = new ArrayList<>(); ArrayList<Retangulo> retangulos = new ArrayList<>();... figuras = retangulos; // Se fosse legal... figuras.add( new Circulo() ); Genéricos e Herança 1/2 Retangulo Figura // Ilegal Circulo //... era possível adicionar um circulo... aos retangulos Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 13/23

14 Genéricos Implicações da Limitação Tipo Parametrizado MinhaLista<Figura> Parâmetro List<E> Ultrapassar Limitação Tipos Wildcard Permite Passagem Listas de tipo E new MinhaLista( new ArrayList<Figura>() ) Não Permite Passagem Listas de subtipos/supertipos de E Genéricos e Herança 2/2 public class MinhaLista<E> { public MinhaLista(List<E> lista){ Retangulo new MinhaLista( new ArrayList<Circulo>() ) Figura Circulo Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 14/23

15 Genéricos Interesse Restringir os tipos concretos passados através de parâmetros genéricos Tipos Wildcard Tipo Wildcard Tipo desconhecido // não é preciso conhecer tipo específico Construtor Nome Sintaxe Significado Obs Wildcard com restrição inferior? extends B Qualquer tipo/subtipo de B (limitado ao tipo e subtipos de B) Cria arraylist com elementos de c Não precisa de saber... tipo específico dos elementos de c Permite elementos de c do tipo/subtipo de E? = qualquer tipo extends = tipo/subtipo B = classe/interface Wildcard com restrição superior? super B Qualquer tipo/supertipo de B super = tipo/supertipo Wildcard sem restrições? Qualquer tipo Tipos Wildcard 1/5 public class ArrayList<E> { public ArrayList(Collection<? extends E> c) { Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 15/23

16 Genéricos Tipos Wildcard 2/5 Wildcard com Restrição Inferior Restrição inferior do tipo limitado ao tipo e subtipos Construtor Nome Sintaxe Significado Obs Wildcard com restrição inferior? extends B Qualquer tipo/subtipo de B? = qualquer tipo extends = subtipo B = classe/interface public class ArrayList<E> { public ArrayList(Collection<? extends E> c) { Não precisa de saber tipo específico de elementos de c Permite elementos de c do tipo/subtipo de E - ArrayList<Figura> List<Figura> listafiguras = new ArrayList(listaCirculos);... Retangulo Figura List<Circulo> listacirculos = new ArrayList(); Circulo List<Figura> listafiguras = new ArrayList(listaRetangulos); List<Retangulo> listaretangulos = new ArrayList(); Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 16/23

17 Genéricos Tipos Wildcard 3/5 Wildcard com Restrição Superior Restrição superior do tipo limitado ao tipo e supertipos Nome Sintaxe Significado Obs Wildcard com restrição superior? super B Qualquer tipo/supertipo de B? = qualquer tipo super = supertipo B = classe/interface public class ArrayList<E> { public void sort(comparator<? super E> c){ Método sort Não precisa de saber tipo específico de objetos comparáveis Permite objeto Comparator de tipo/supertipo de E ArrayList<Circulo> Comparator<Circulo> Comparator<Figura> Figura = supertipo de Circulo Retangulo Figura Circulo Compara objetos tipo Figura Compara objetos tipo Circulo Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 17/23

18 Genéricos Tipos Wildcard 4/5 Wildcard sem Restrição Nome Sintaxe Significado Wildcard sem restrições? Qualquer tipo public class ArrayList<E> { public boolean removeall(collection<?> c) Método removeall Remove todos elementos armazenados em c Não precisa de saber tipo específico dos elementos de c Permite elementos de c de qualquer tipo Nota Collection<Object> Não equivalente a Collection<?> Só permite coleção com elementos tipo Object Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 18/23

19 Genéricos Tipos Wildcard 5/5 Tipos de Declarações de Restrições: Um Tipo Múltiplos Tipos Declarações de Um Tipo s <?> <? extends E> <? super T> Declarações de Múltiplos Tipos Tipos ligados Carater & <? extends Comparable<E> & Measurable> // tipos de interfaces Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 19/23

20 Genéricos JVM Substitui Parâmetros de Tipo (Type Erasure) 1/2 Máquina Virtual do Java (JVM) Não trabalha com Tipos genéricos Métodos genéricos Razão Genéricos mais recentes que a JVM Substitui parâmetros de tipo Por tipos não parametrizados Pelo tipo Object // se não houver restrições Da restrição s ArrayList<E> E substituído por Object ArrayList... com elementos de tipo Object // resulta numa classe normal <E extends Measurable> E substituído por Measurable Problema Introduz limitações nos genéricos Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 20/23

21 Genéricos JVM Substitui Parâmetros de Tipo (Type Erasure) 2/2 Limitações Impossível construir objetos de tipo genérico s new E() // Se E substituído por Objet new Object() nem sempre desejável // Alternativa: ArrayList<E> new E[20] // Array de tipo genérico Construção de array de tipo genérico Limitação pode ser ultrapassada Usando técnica Reflection JVM Guarda objeto Class Por cada classe carregada Objeto Class tem Informação sobre uma classe Métodos para construir novos objetos dessa classe Dado um array a de tipo genérico Class objca = a.getclass(); // obter objeto Class do array Class objce = objca.getcomponenttype(); // obter objeto Class elementos Object[] novoarray = Array.newInstance(objCE, tamanho); // criar array Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 21/23

22 Genéricos Contexto Estático Parâmetros de Tipo Genérico de uma Classe São variáveis de instância Não podem ser usados em contexto estático Variáveis estáticas Métodos estáticos // alternativa: adicionar parâmetros de tipo genérico Classes internas estáticas // alternativa: adicionar parâmetros de tipo genérico Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 22/23

23 Genéricos Livro Big Java, Late Objects Cay S. Horstmann 2013 John Wiley & Sons Bibliografia Tutorial Nelson Freire (ISEP DEI-PPROG 2014/15) 23/23