Type Inference no Java 7, generics com código compacto

O suporte a tipos genéricos, bastante conhecido pela comunidade como Generics, foi uma das mudanças mais importantes do Java, realizada  na versão 5 da linguagem. Com essa funcionalidade os programadores Java passaram a contar com a checagem do tipo dos objetos realizada pelo compilador em estruturas flexíveis.

No framework Collections do Java, por exemplo, faz muito sentido usar tipos genéricos para determinar qual tipo de objetos serão armazenados por uma coleção. Delegando ao compilador a validação desse código, sem a necessidade do programador escrever código para validação (instanceof) e conversão (casting) dos tipos.

Por outro lado, a utilização de tipos genéricos pode aumentar a complexidade e verbosidade do código! Nesse post vou demostrar as mudanças do Java 7, como a Inferência de Tipos (type inference) e o operador diamond, para deixar o código de tipos genéricos um pouco mais limpo.

Criar Coleções

O código a seguir demonstra como relacionar uma lista de emails com o nome de uma pessoa em uma coleção Map, tirando proveito dos tipos genéricos.

import java.util.*;

public class GenericosAntigo {

  public static void main(String[] args) {
    //uma mapa composto por chave string e lista de strings
    Map<String, List<String>> emails = new HashMap<String, List<String>>();

    //lista de strings
    List<String> emailsJoao = new ArrayList<String>();
    emailsJoao.add("joao@jj.com.br");
    emailsJoao.add("joao@yaw.com");
    emailsJoao.add("joao@gc.com");

    //carrega os emails
    emails.put("Joao", emailsJoao);
    emails.put("Juca", Arrays.asList("juca@yaw.com","juca@gc.com"));
    emails.put("Foo", new ArrayList<String>());
  }
}

Agora com o Java 7 é possível reduzir a instrução que cria o objeto coleção. Utilizando o operador diamond (<>), o compilador realiza a inferência do tipo de acordo com a declaração da variável, tornando a expressão mais sucinta. Veja o mesmo código utilizando o Java 7:

import java.util.*;

public class GenericosNovo {

  public static void main(String[] args) {
    //operador diamond simplifica a instancia do HashMap
    Map<String, List<String>> emails = new HashMap<>();

    //outro exemplo do diamond
    List<String> emailsJoao = new ArrayList<>();
    emailsJoao.add("joao@jj.com.br");
    emailsJoao.add("joao@yaw.com");
    emailsJoao.add("joao@gc.com");

    //carrega os emails
    emails.put("Joao", emailsJoao);
    emails.put("Juca", Arrays.asList("juca@yaw.com", "juca@gc.com"));
    emails.put("Foo", new ArrayList<String>());
  }
}

Uma regra importante: o operador diamond não deve ser utilizado em um contexto sem a definição da variável, com tipo a ser inferido. Veja o trecho de código:

  //instrucao invalida! o compilador nao aceita...
  emails.put("Foo", new ArrayList<>()); //nao existe relacao com tipo

  //a seguir o uso do operador diamond eh aceito
  List<String> emailsFoo;
  emails.put("Foo", emailsFoo = new ArrayList<>()); //compila!

Outro detalhe é que a inferência de tipos só ocorre com o uso do operador diamond. O código a seguir não utiliza a inferência:

  //compilador aceita, mas com warning
  List<String> emailsJoao = new ArrayList(); //unchecked conversion warning

Dessa forma, a coleção foi assinalada sem estipular um tipo de elemento. O nome para essa estratégia é raw type. Nesse caso o compilador gera um alerta, unchecked conversion warning, indicando que o tipo de objetos armazenados na coleção é desconhecido, mesmo comportamento das versões 5 e 6 do Java.

Construtores

A linguagem Java também suporta o uso de tipos genéricos para definir argumentos em construtores, generic constructors, de forma independente da tipagem da classe. Para demonstrar como isso funciona eu criei uma lista, uma extensão de ArrayList, a ListaComparadora. Essa lista recebe no construtor um comparador (Comparator), responsável pela classificação/posicionamento dos elementos que compõe a lista em uma determinada ordem. Por isso, além da coleção, também é necessário estipular qual é o tipo de elemento no comparador.

O detalhe mais importante desse exemplo é a definição do tipo do parâmetro no construtor. O trecho <C extends Comparator<E>> determina que a lista receba um objeto de algum tipo que implemente o contrato Comparator. Veja o código:

import java.util.*;

public class ListaComparadora<E> extends ArrayList<E> {

  private Comparator<E> comparador;

  public <C extends Comparator<E>> ListaComparadora(C c) {
    this.comparador = c;
  }

  @Override
  public Iterator<E> iterator() {
    Collections.sort(this, comparador);
    return super.iterator();
  }
}

A implementação da ListaComparadora funciona a partir da versão 5 do Java. Nenhum recurso especifico do Java 7 foi utilizado nessa classe. A novidade do Java 7 está na forma de criar o objeto ListaComparadora. No próximo trecho de código demonstro algumas opções de como instânciar objetos ListaComparadora.

  List<String> list;

  //opcao mais verbosa, indicando os tipos do contrutor e classe
  list = new <Comparator<String>> ListaComparadora<String>(comp);
      
  //nesse caso ocorre a inferencia do tipo comparator (funciona no Java 5 e 6)
  list = new ListaComparadora<String>(comp);
        
  //utilizando a inferencia automatica atraves do diamond (somente java 7)
  list = new ListaComparadora<>(comp);

A última instrução sem dúvidas é a opção mais interessante. O próximo código demonstra um teste na classe ListaComparadora, utilizando um comparador que ordena as strings pelo tamanho de forma ascendente.

import java.util.*;

public class TesteListaComparadora {

  public static void main(String[] args) {
    Comparator<String> comp = new Comparator<String>() {
      @Override
      public int compare(String o1, String o2) {
        //organiza as strings pelo tamanho (asc)
        return o1.length() - o2.length();
      }
    };

    //type inference
    List<String> list = new ListaComparadora<>(comp);

    list.add("Andreia");
    list.add("Claudia");
    list.add("Emy");
    list.add("Bruno");

    for (String s : list) {
      System.out.println(s);
    }
  }
}

Métodos

Da mesma forma que em construtores, os tipos genéricos também são suportados nos métodos. Com o Java 7 é possível, por exemplo, que o compilador Java faça inferência de tipos em uma coleção a partir do retorno indicado na assinatura de um método.

A classe Util demonstra como utilizar tipos genéricos em métodos, fazendo uso da inferência de tipos automática. A classe define dois métodos: o toSet carrega um LinkedHashSet a partir dos elementos informados em um parâmetro varargs;  já o método printSet recebe um Set como argumento e percorre seus elementos para realizar um print na console. Veja:

import java.*;

public class Util {

  static <T> Set<T> toSet(T ... from) {
    if (from == null || from.length == 0) return null;

    //aqui a inferencia ocorre pela assinatura do metodo
    return new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(from));
  }

  //define um tipo para o parametro do metodo
  static <T> void printSet(T ... from) {
    if (from == null || from.length == 0) return;

    System.out.print("\nPrintSet: \t");
    for (T t: from) {
      System.out.print(t);
    }
  }


  public static void main(String[] args) {
    Set<Integer> numeros = toSet(100, 300, 250, 35);
    printSet(numeros);

    Set<String> nomes = toSet("Carlos","Ana","Pedro", "Emy");
    printSet(nomes);
  }
}

O compilador Java utiliza as informações dos tipos genéricos para validar o código, mas no momento em que o byte-code é gerado essas informações são descartadas. Essa técnica é chamada Type Erase. Essa foi a estratégia escolhida quando Generics foi implementado na linguagem, com o objetivo de manter a compatibilidade com código legado. No Java 7 esse conceito não muda! Faça um teste compile a classe GenericosNovo com o parâmetro -XD-printflat e veja o conteúdo Java que o compilador utiliza para gerar o byte-code.

O Java 7 disponibiliza outros recursos, esses links complementam o aprendizado e as novidades da linguagem:

• O novo try no Java 7 por uma linguagem mais simples;
• Lançamento do JDK 7 no TDC2011 em São Paulo;
• Artigo no InfoQ Brasil - Java 7: Modificações na Linguagem, em detalhes e exemplos;
• Minicurso Gratuito: JDK7 - Modificações na Linguagem;
• Tutorial da Oracle sobre Generics;

[]s
Eder Magalhães
www.yaw.com.br
twitter.com/youandwe
twitter.com/edermag