Genéricos em Java

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Genéricos

• Programação genérica consiste na criação de estruturas de programação que podem ser usadas com tipos de dados diferentes

• Exemplo: a classe ArrayList<???> é genérica

  • Estrutura de dados que pode ser instanciada para coleções de diferentes tipos de dados

  • O tipo é verificado durante a compilação do programa

A classe ArrayList

Genéricos

• Uma das principais modificações do Java 1.5

• Permitem criar elementos com tipos parametrizáveis

  • Fornecem uma maneira de comunicar o tipo de uma coleção ou atributo ao compilador
  • Verificação em tempo de compilação
  • Quando o compilador conhece o tipo do elemento, ele pode verificar se o mesmo está sendo usado corretamente e pode inserir casts corretamente

• Evitam a escrita de código repetitivo e sujeito a erros de execução resultante do uso excessivo de conversores de tipo (casts)

Como?

• Em Java pode-se fazer programação genérica usando-se herança (será visto mais adiante) ou variáveis de tipo

• Uma classe genérica terá uma ou mais variáveis de tipo

• O uso de variáveis de tipo torna o código mais seguro e simples de ler

Convenção

• Usam-se letras maiúsculas individuais para especificar parâmetros de tipo

Convenção

• Parâmetros de tipo são declarados entre < e > ao lado do nome da classe

• Uma vez declarado, um parâmetro de tipo pode ser usado no lugar de qualquer tipo de dado (declaração de variáveis e atributos, parâmetros e valores de retorno)

Instanciação

• Como instanciar?

  NomeClasseGenerica<Tipo1, Tipo2, ... > n = new NomeClasseGenerica<>();

• Java 7: não é necessário repetir os parâmetros de tipo do lado direito da atribuição

  • Usa-se “<>” (válido para quaisquer quantidade de parâmetros de tipo)

• Observação: a ausência do parâmetro de tipo em uma classe genérica implica na utilização do tipo Object como default (será discutido mais adiante)

Exemplos de aplicação

Classe que armazena uma String

public class Dado {
  private String dado;

  public Dado(String d) { dado = d; }

  public String getDado() { return dado; }
}
...
// Uso correto
Dado d = new Dado(“Oi”);
String x = d.getDado();
...
// Uso incorreto: tipo deve ser String
Dado d = new Dado(new Pessoa(“Ze”,20));
Pessoa x = (Pessoa)d.getDado();

• E se quiséssemos uma classe capaz de armazenar qualquer tipo?

Classe genérica, que armazena qualquer tipo

public class Dado<E> {
  private E dado;

  public Dado(E d) { dado = d; }

  public E getDado() { return dado; }
}
...
Dado<String> d = new Dado<>(“Ola”);
String x = d.getDado();
...
Dado<Pessoa> d = new Dado<>(new Pessoa(“Ze”,20));
Pessoa x = d.getDado();
...

• Neste caso, E é a especificação do parâmetro de tipo (qualquer um)

Considerações sobre genéricos

• Java não cria um tipo específico para cada instância de uma estrutura genérica

• Durante a compilação as anotações entre "<" e ">" são apagadas, e ocorre uma tradução para código Java tradicional com os tipos e casts adequados

Outro exemplo: classe Produto

• Analise a classe ao lado:

<li>Imagine como poderíamos reutilizar esta classe se, dependendo da empresa onde o sistema for

implantado, o código do produto pode ser:
• um inteiro?
• uma String?
• ou, eventualmente, um objeto da classe Codigo?

<li>Solução: usar parâmetros de tipo!</li>

   public class Produto
   {
   
       private int codigo;
       private String descricao;
       private double preco;

   public Produto(int cod, 
       String descr,double pr) {
       codigo = cod;
       descricao = descr;
       preco = pr;
   }

   public int getCodigo() { return codigo; }

   public String getDescricao() {
       return descricao;
   }

   public double getPreco() { return preco; }

   @Override
   public String toString() {
       return "Produto{" + "codigo=" + 
       codigo + ", descricao=" + descricao +                             
       ", preco=" + preco + '}';
    }   
}

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Classe Produto genérico

public class ProdutoG<T> {
   private T codigo;
   private String descricao;
   private double preco;
    
   public ProdutoG(T cod,String descr, double pr) {
       codigo = cod;
       descricao = descr;
       preco = pr;
   }

   public T getCodigo() { return codigo; }
   public String getDescricao() { return descricao; }
   public double getPreco() { return preco; }

   @Override
   public String toString() {
       return "ProdutoG{" + "codigo=" + codigo + ", descricao=" +
       descricao + ", preco=" + preco + "}";
    }
}

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Exemplos de instanciação

ProdutoG<String> p1 = new ProdutoG<String>("AA112","Radio",438);

ProdutoG<Integer> p2 = new ProdutoG<Integer>(112,"Radio",438);

ProdutoG<Double> p3 = new ProdutoG<Double>(112.3,"Radio",438);

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Classe com mais de um parâmetro de tipo

public class ProdutoG2<T,U> {
   private T codigo;
   private String descricao;
   private U preco;

   public ProdutoG2(T cod, String descr, U pr) {
        codigo = cod;
        descricao = descr;
        preco = pr;
    }

    public T getCodigo() { return codigo; }
    public String getDescricao() { return descricao; }
    public U getPreco() { return preco; }

    @Override
    public String toString() {
        return "ProdutoG2 {" + "codigo=" + codigo + ", descricao=" +
        descricao + ", preco=" + preco + "}";
    }
}

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Exemplos de instanciação

ProdutoG2P<Integer,Float> p4 = new ProdutoG2P<>(112,"TV",1276F);

ProdutoG2P<String,Integer> p5 = new ProdutoG2P<>(“AB”,"TV",1276);

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Curiosidades sobre genéricos

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Restrições

• É possível criar genéricos limitados a uma certa "família" de classes

• Exemplo:

  public class MinhaLista<E extends Produto> { ... }

• O exemplo define uma classe MinhaLista que pode conter quaisquer elementos cujo tipo seja subclasse ou implementação de Produto

• Este tipo de restrição é chamado de "limite superior" (upper bounds)

• Não importando se Produto é uma classe ou interface usa-se a palavra reservada extends

• Futuramente serão vistas aplicações

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Restrições (2)

• É possível criar também restrições de limite inferior (lower bounds) que são de utilização mais rara

• Exemplo:

  public class MinhaLista<E>
  {
      ... 
      public void metodo(List<? super Enlatado> li) { ... } 
  }

• O exemplo apresenta uma lista cujos elementos devem ser Enlatado ou superclasses de Enlatado

• Por exemplo, se Enlatado é derivado de Produto, então Produto é um tipo de elemento aceito na coleção

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Exercícios

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Exercícios

1. Implemente uma classe Par que possa armazenar dois objetos declarados como tipos genéricos

   • Demonstrar o uso da classe Par em uma classe App que possua o método main e permita criar e imprimir objetos par que contém cinco tipos diferentes de pares, como, por exemplo:

     • <String, Double> (nome e nota de um aluno)
     • <Integer,String> (código e nome de um funcionário)
     • <Float,Float> (coordenadas x e y)

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Exercícios (2)

2. Imagine que uma empresa codifica seus produtos em 2 partes: as letras indicam o setor onde o produto é fabricado e os números são um código sequencial dentro do setor

   • Ex: “IMP34”, “SEC1413”, ...

   • Crie uma classe chamada Codigo para representar esses códigos e instancie a classe ProdutoG vista anteriormente usando a classe Codigo como tipo do código do produto

3. Imagine que os tipos dos componentes da classe Codigo podem variar: altere a classe Codigo para que use 2 parâmetros de tipo (para a primeira e a segunda partes do código) e use esta nova classe para instanciar a classe ProdutoG

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Exercicios (3)

4. Crie uma classe ValorM que representa um valor monetário, e use esta e a classe Codigo do exercício 2 para instanciar a classe ProdutoG2 vista anteriormente

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Exercicios (4)

5. Um dicionário é uma estrutura onde os elementos são armazenados sob uma chave. Por exemplo, podemos armazenar os dados sobre um automóvel usando como chave a placa. Para recuperar os dados do automóvel basta informar a placa (ao invés, por exemplo, da posição onde os dados foram armazenados)

   • Usando dois arrays, crie uma classe Dicionario onde tanto a chave como o valor tem seu tipo definido por parâmetros de tipo

   • Imagine que as seguintes operações devem estar disponíveis:

     • add(K chave, V valor) - adiciona à chave K o valor V
     • V get(K chave) - retorna o valor associado à chave K (se não encontrar, retorna null)

   • Obs: para criar um array de genéricos, use:

     E[] vet = (E[]) new Object[TAMANHO];

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Bibliografia recomendada

• Horstmann, capítulo 17 (Genéricos)

• Goodrich, seção 2.5.2 (Genéricos)

• Java Tutorial: Generics

• Java Generics FAQ (Avançado)