Usando Generics em Java

A motivaç�o de estudar Generics em Java � de poupar o desenvolvedor de c�digos redundantes, como � o caso de casting excessivo. Este foi introduzido desde o Java SE 5.0. Vamos neste artigo abordar os principais usos e especificidades de Generics, para que voc� leitor possa entender o funcionamento do mesmo e utiliz�-lo em seus projetos com maior frequ�ncia e facilidade.

Para iniciarmos vamos a um exemplo muito comum, apresentado na listagem 1, que mostra como ficaria uma Lista de Objetos com Generics e outra sem Generics.


/* COM GENERICS */
List<Apple> box = ...;
Apple apple = box.get(0);

/* SEM GENERICS */ 
List box = ...;

/*
Se o objeto retornado de box.get(0) n�o puder
ser convertido para Apple, s� saberemos disso em tempo
de execuç�o
*/
Apple apple = (Apple) box.get(0);

Listagem 1. Uso do Generics

De inicio j� podemos notar 2 problemas b�sicos que s�o encontrados quando optamos por n�o utilizar Generics:

Teremos que fazer um cast para o objeto do tipo Apple toda vez que capturarmos algo da List box;
Caso algum erro de cast ocorra, s� veremos em tempo de execuç�o, pois este cast s� ser� feito assim que este determinado trecho do c�digo for executado. Diferente do Generics, que o erro � em tempo de compilaç�o, ou seja, j� nos deparamos com o erro antes mesmo de tentar executar o projeto, o pr�prio compilador nos avisar� que n�o � poss�vel atribuir um objeto box ao Apple pois estes s�o de tipos diferentes, veja um exemplo abaixo que j� apresenta erro em tempo de compilaç�o.


List<Orange> box = ...;

/*
Erro em tempo de compilaç�o pois 
uma lista de Orange n�o pode ser atribuido a um
objeto do tipo Apple. Isso porque ao fazer �box.get(0)� 
estamos retornando um Orange e n�o um Apple.
*/
Apple apple = box.get(0);

Listagem 2. Erro em tempo de compilaç�o com Generic

Generic em Classes e Interfaces

Podemos tamb�m utilizar os Generics em Classes ou Interfaces. Estes servem como par�metro para nossa Classe, assim poderemos utilizar esta �vari�vel� em todo escopo de nossa classe. Veja o exemplo de utilizaç�o da listagem 3.


public interface List<T> extends Collection<T> {
...
}

Listagem 3. Usando Generic em Interfaces

Esta � a interface da List em Java, perceba que podemos fazer: List pois a interface nos permite isso. A vantagem de fazer isso � o retorno do Objeto quando fazemos um �get�, veja na listagem 4.


T get(int index);

Listagem 4. Retornando objetos generics

O m�todo acima ir� retornar um objeto do tipo �T� dado determinado index, e quem � T ? Em princ�pio n�o sabemos, s� vamos descobrir ao implementar a interface. Na listagem 1 o nosso T = Apple.

Sendo assim, o mesmo poder� ser utilizado durante todo desenvolvimento da interface para evitar o uso de castings excessivos. S�o in�meras as possibilidades que temos ao se trabalhar com Generics em Classes e Interfaces, muitos problemas que antes seriam resolvidos com horas e at� dias de c�digo �sujo�, podem ser resolvidos em apenas algumas linhas, basta ter a habilidade necess�ria para utilizar tal ferramenta.

Generics em M�todos e Construtores

Antes de começar a explicaç�o, vamos mostrar o exemplo do uso de Generics em um m�todo Java.

 
public static <T> getFirst(List<T> list)

Listagem 5. Usando Generics em M�todos

Perceba na listagem 5 que o m�todo getFirst aceita uma lista do tipo T e retorna um objeto do tipo T.

A iteraç�o em Java (Iterator) tamb�m possui Generic, assim um Iterator pode facilmente ser retornado para um novo objeto sem a necessidade do Cast expl�cito. Veja o exemplo na listagem 6.


for (Iterator<String> iter = str.iterator(); iter.hasNext();) {
String s = iter.next();
System.out.print(s);

Listagem 6. Usando Generic no Iterator

O que voc� percebe acima � o uso do Generic para transformar o Iterator em iteraç�es apenas de String, assim sempre que fizermos �iter.next()� estamos automaticamente retornando uma String sem precisar fazer �String.valueOf(iter.next())�.

O c�digo da listagem 6 tamb�m pode ser convertido para um foreach, assim aproveitamos tamb�m o recurso de generic que n�s � oferecido.


for (String s: str) {
System.out.print(s);
}

Listagem 7. Convertendo Listagem 6 para foreach

Subtipos Gen�ricos

Antes de iniciar a explicaç�o do funcionamento de subtipos em Generics, � importante entender o conceito em Java. Entenda que em Java a seguinte hierarquia � totalmente poss�vel:

Figura 1. Hierarquia de Subtipos

Significa que um Apple � um Fruit e um Fruit � um Object, ent�o um Apple � um Object tamb�m. Analogamente, se A � filho B e B � filho de C, ent�o A � filho de C. A referencia contida na listagem 8 s� � poss�vel por esta hierarquia imposta no Java.


Apple a = ...;
Fruit f = a;

Listagem 8. Hierarquia de classes

Tudo isso foi explicado para que possamos finalmente chegar neste assunto incluso no Generics, veja o c�digo abaixo:


List<Apple> apples = ...;
List<Fruit> fruits = apples;

Listagem 9. Subtipos em Generics

Se seguirmos o racioc�nio da explicaç�o acima, o c�digo acima ser� compilado normalmente sem nenhum erro. Por�m isso n�o � poss�vel no Generics, pois em algumas situaç�es poderia ocorrer uma quebra a consist�ncia da linguagem. Como assim ? Vamos explicar.

Imagine que voc� tem o c�digo da listagem 9 funcionando normalmente (o que n�o � o caso). Temos ent�o uma caixa de maças, e transformamos nossa caixa de maças em uma caixa de frutas, pois toda maça � fruta, certo ?

Agora j� que temos uma caixa de frutas (que sabemos na verdade que ela � uma caixa de maças), o que nos impede de colocar morangos ? Nada. Veja na listagem 10 o que poder�amos fazer se a listagem 9 compilasse sem erros.

 
List<Apple> apples = ...;
List<Fruit> fruits = apples;
fruits.add(new Strawberry());

Listagem 10. Forma errada de usar Generics

O c�digo acima est� logicamente errado, pois antes hav�amos atributo a caixa de maças a caixa de frutas, ou seja, nossa atual caixa de frutas na verdade � uma caixa de maças, mas desta forma nada nos impede de colocar um moranga em uma caixa de frutas, isso porque, um morango tamb�m � uma fruta. � por este motivo que o Generic n�o permite esse tipo de atribuiç�o. Podemos resumir isso tudo a apenas uma s� frase: Generics s�o invariantes.

Wildcards

Antes de começar a entender o funcionamento de WildCards em Generics, entenda o porque utiliz�-lo. Lembre-se da listagem 10 onde mostramos que n�o � poss�vel atribuir uma lista de �Apples� a uma lista de �Fruits� mesmo o tipo Apple sendo filho de Fruit, isso porque estar�amos quebrando o �contrato� que diz que Apple s� aceita Apple, pois se colocarmos este como Fruit, poder�amos aceitar Morangos, laranjas e etc.

Enfim, com Wildcards solucionamos este problema. Veja como:

Existem 3 tipos de Wildcards em Generics:

Unknown Wildcard, ou seja, Wildcard desconhecido.
Extends Wildcard
Super wildcard

Vamos explicar os 3 nos pr�ximos t�picos.

Unknown Wildcard

Como voc� n�o sabe o tipo do objeto, voc� deve trat�-lo da forma mais gen�rica poss�vel. Veja o exemplo abaixo do uso deste Wildcard.

 
public void processElements(List<?> elements){
           for(Object o : elements){
              System.out.println(o);
           }
        }

/* Podemos atribuir um list de qualquer tipo a nosso
m�todo, pois ele tem um tipo desconhecido/gen�rico */
List<A> listA = new ArrayList<A>();

    processElements(listA);

Listagem 11. Usando Unknown Wildcard

Extends Wildcard

Podemos utilizar este tipo de Wildcard para possibilitar o uso de v�rios tipos que se relacionam entre si, ou seja, podemos dizer que o nosso m�todo processElements aceita uma lista de qualquer tipo de Frutas, seja moranga, maça ou etc. Vejamos.

 
public void processElements(List<? extends Fruit> elements){
           for(Fruit a : elements){
              System.out.println(a.getValue());
           }
        }

/* Podemos agorar passar nossas frutas diversas ao m�todo processElements */
List<Apple> listApple = new ArrayList<Apple>();
    processElements(listApple);

    List<Orange> listOrange = new ArrayList<Orange>();
    processElements(listOrange);

    List<Strawberry> listStrawberry = new ArrayList<Strawberry>();
    processElements(listStrawberry);

Listagem 12. Usando extends wildcard

Super wildcard

Ao contr�rio do extends, o wildcard super permite que elementos Fruit e Object sejam utilizados, isso significa que apenas s�o permitidos de �Fruit para cima�. Se fizermos um List estamos permitindo todos os Apples, Fruits e Objects.

Para finalizar, vamos a um �ltimo exemplo utilizando Generics e vendo qual ser� a sa�da do mesmo:


public class Box<T> {

      private T t;

      public void add(T t) {
        this.t = t;
      }

      public T get() {
        return t;
      }

      public static void main(String[] args) {
         Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
         Box<String> stringBox = new Box<String>();
        
         integerBox.add(new Integer(10));
         stringBox.add(new String("Hello World"));

         System.out.printf("Integer Value :%d\n\n", integerBox.get());
         System.out.printf("String Value :%s\n", stringBox.get());
      }
    }

Listagem 13. �ltimo exemplo Generics

Sa�da deste c�digo:


Integer Value :10

String Value :Hello World

Listagem 14. Sa�da da Listagem 13

Conclus�o

O uso de Generics faz-se necess�rio para evitar casts excessivos e erros que podem ser encontrados em tempo de compilaç�o, antes mesmo de ir para a produç�o. Todo profissional da �rea deve ter o conhecimento de como utilizar este recurso t�o poderoso, pois em muito se aumenta a produtividade utilizando-o.

Confira tamb�m

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Usando Generics em Java

Veja neste artigo os principais usos e especificidades de Generics e veja também como utilizar os Generics em Java.

Generic em Classes e Interfaces

Generics em M�todos e Construtores

Subtipos Gen�ricos

Wildcards

Unknown Wildcard

Extends Wildcard

Super wildcard

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