Aula teórica 4 da unidade (disciplina) de Programação Orientada por Objectivos para os cursos de LIGE, LEI e LETI no ISCTE-IUL no 2.º semestre do ano lectivo de 2009/2010.

1. Aula 4 A infra-estrutura aplicacional de colecções do Java (Java Collections Framework)

2. Na aula anterior… Interfaces Listas e listas ligadas Iteradores 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 2

3. Infra-estrutura aplicacional de colecções do Java Infra-estrutura aplicacional englobando interfaces, classes abstractas e concretas, e algoritmos que disponibilizam vários tipos de colecção em Java Colecções Agregados estruturados de elementos Cada tipo de colecção tem propriedades específicas Têm diferentes eficiências a realizar operações equivalentes 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 3 Java Collections Framework (JCF)

4. JCF: tipos de colecção 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 4 Legenda: E – tipo dos elementos K – tipo das chaves de um mapa V – tipo dos valores de um mapa ? – característica depende do tipo concreto Intrínseca – Ordem depende do valor dos elementos (ou da chave) Extrínseca – Ordem depende da forma de inserção e remoção dos elementos.

5. JCF: principais interfaces 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 5 E E «interface» Iterable «interface» Collection E K,V E E «interface» Set «interface» List «interface» Queue «interface» Map “Um conjunto ordenado é um conjunto.” “Uma colecção é iterável.” E E K,V «interface» SortedSet «interface» Deque «interface» SortedMap

6. JFC: estruturas de dados subjacentes 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 6

7. JCF: elementos, chaves e valores Têm de implementar booleanequals(Objectanother) inthashCode() Operações são fornecidas pela classe Object! Podem ser sobrepostas (com cuidado) Se one.equals(another)então one.hashCode() == another.hashCode() Outras restrições 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 7 Para procurar. Para tabelas de endereçamento calculado.

8. JCF: classes concretas 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 8

9. JCF: classes concretas 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 9 E E «interface» RandomAccess «interface» List «interface» Queue E «interface» Deque E E E ArrayList Vector PriorityQueue E E E LinkedList ArrayDeque Stack

10. JCF: classes concretas 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 10 E K,V «interface» Set «interface» Map E K,V E K,V «interface» SortedSet «interface» SortedMap HashMap HashSet E K,V K,V K,V TreeSet TreeMap LinkedHashMap LinkedHashSet

11. JCF: one.compareTo(another) 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 11

12. JCF: Boas práticas Classe implementa compareTo? Então é de valor Logo, deve sobrepor a sua especialização de equals… …pois por omissão equals compara identidade e não igualdade! As operações compareTo e equals devem ser consistentes… …ou seja, one.compareTo(another) == 0 deve resultar no mesmo que one.equals(another) 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 12

13. public class Rational implements Comparable<Rational> { private final int numerator; private final int denominator; … public intcompareTo(final Rational another){ return getNumerator() * another.getDenominator() - another.getNumerator() * getDenominator(); } … } Aplicação à classe Rational 2009/2010 Programação OrientadaporObjectos 13 «interface» Comparable<T->Rational> Rational

14. public class Rational implements Comparable<Rational> { … public boolean equals(final Object obj) { if (this == obj) return true; if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false; final Rational other = (Rational) obj; return denominator == other.denominator && numerator == other.numerator; } … } Aplicação à classe Rational 2009/2010 Programação OrientadaporObjectos 14

15. public class Rational implements Comparable<Rational> { private final int numerator; private final int denominator; … public inthashCode() { return (getNumerator() + getDenominator()) * (getNumerator() + getDenominator() + 1) + getDenominator(); } … } Aplicação à classe Rational 2009/2010 Programação OrientadaporObjectos 15

16. JCF: List e ArrayList final List<Course> courses = new ArrayList<Course>(); final Course Ip = new Course("IP"); final Course Poo = new Course("POO"); courses.add(Ip); // adiciona ao fim courses.add(Poo); int indexOfCourseToRemove = -1; for (int i = 0; i != courses.size(); i++) if (courses.get(i) == Poo) indexOfCourseToRemove = i; if (indexOfCourseToRemove != -1) courses.remove(indexOfCourseToRemove); courses.remove(Ip); 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 16 É comum usar um tipo mais genérico para aceder a uma colecção do que a classe real do objecto referenciado. Dessa forma pode-se alterar essa classe alterando apenas uma linha de código. Fará sentido indexar uma lista? E se se mudar a classe real para LinkedList? Remoção fora do ciclo? O.K. Remoção dentro do ciclo? Bronca!

17. JCF: Vector final Vector<Course> courses = new Vector<Course>(); final Course Ip = new Course("IP"); final Course Poo = new Course("POO"); courses.add(Ip); // adiciona ao fim courses.add(Poo); for (int i = 0; i != courses.size(); i++) out.println(courses.get(i)); 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 17

18. JCF: Stack final Stack<Course> courses = new Stack<Course>(); final Course Ip = new Course("IP"); final Course Poo = new Course("POO"); courses.push(Ip); //adiciona no topo courses.push(Poo); while (!courses.isEmpty()) { out.println(courses.peek()); courses.pop(); } 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 18

19. JCF: List, LinkedList e Iterator final List<Course> courses = new LinkedList<Course>(); … final Course Esi = new Course("ES I"); … final Iterator<Course> iterator = courses.iterator(); while (iterator.hasNext()) { Course course = iterator.next(); if (course == Esi) iterator.remove(); } 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 19 Dois em um: avança e devolve. Muito discutível! Remoção segura: É removido o último elemento devolvido por next().

20. JCF: LinkedList e Queue final Queue<Course> courses = new LinkedList<Course>(); final Course Ip = new Course("IP"); final Course Poo = new Course("POO"); courses.add(Ip); // adicionaaoinício courses.add(Poo); // adicionaaoinício out.println(courses.element()); out.println(courses.element()); final Iterator<Course> iterator = courses.iterator(); while (iterator.hasNext()) { Course course = iterator.next(); out.println(course); } 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 20 Mais uma vez, dois em um…

21. JCF: LinkedList e Deque final Deque<Course> courses = new LinkedList<Course>(); final Course Ip = new Course("IP"); final Course Poo = new Course("POO"); courses.addFirst(Ip); // adicionaaoinício courses.addLast(Poo); // adicionaaofim out.println(courses.getFirst()); out.println(courses.getLast()); final Iterator<Course> iterator = courses.iterator(); while (iterator.hasNext()) { Course course = iterator.next(); out.println(course); } 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 21 Mais uma vez, dois em um…

22. Ciclo for-each final List<Course> courses = new LinkedList<Course>(); for (Course course : courses) out.println(course); 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 22 Modo de iteração compacto, sem usar iterador, mas … de utilização limitada (não se pode alterar a colecção, não se pode facilmente percorrer subsequências da colecção, etc.).

23. JCF: Iteração e alteração concorrentes final List<Course> courses = new LinkedList<Course>(); … final Course Poo = new Course(“POO"); … for (Course course : courses) { courses.remove(Poo); out.println(course); } 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 23 Alterações durante o ciclo produzem resultados inesperados. Pode mesmo ser lançada a excepção ConcurrentModificationException.

24. JCF: Map e HashMap final Map<String, Course> courses = new HashMap<String, Course>(); … courses.put("IP", new Course("Introdução à …")); … if (courses.containsKey("IP")) out.println(courses.get("IP")); for (String key : courses.keySet()) out.println(key); for (Map.Entry<String, Course> entry : courses.entrySet()) out.println(entry); for (Course course : courses.values()) out.println(course); 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 24

25. JCF: Map e TreeMap final Map<String, Course> courses = new TreeMap<String, Course>(); … courses.put("IP", new Course("Introdução à …")); … if (courses.containsKey("IP")) out.println(courses.get("IP")); for (String key : courses.keySet()) out.println(key); for (Map.Entry<String, Course> entry : courses.entrySet()) out.println(entry); for (Course course : courses.values()) out.println(course); 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 25

26. JCF: Queue e LinkedList Queue<String> courseNames = new LinkedList<String>(); courseNames.add("POO"); courseNames.add("ES I"); courseNames.add("IP"); while(!courseNames.isEmpty()) { out.println(courseNames.element()); courseNames.remove(); } 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 26

27. JCF: Queue e PriorityQueue Queue<String> courseNames = new PriorityQueue<String>(); courseNames.add("POO"); courseNames.add(“ES I"); courseNames.add("IP"); while(!courseNames.isEmpty()) { out.println(courseNames.element()); courseNames.remove(); } 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 27

28. JCF: Boas práticas na utilização de colecções Não usar colecções de Object Usar o tipo de colecção mais adequado Atentar na diferente eficiência das mesmas operações em diferentes tipos de colecção (consultar a documentação) Não alterar uma colecção durante uma iteração ao longo dos elementos (ou usar o iterador para o fazer) 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 28

29. JCF: Boas práticas na utilização de colecções Alteração de elementos de colecções com ordem intrínseca pode ter efeitos inesperados Usar sempre classes (de valor) imutáveis quando for necessária ordem intrínseca Ter atenção à documentação: nem todas as colecções permitem a inserção de elementos nulos 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 29

30. A reter… A JCF é uma infra-estrutura aplicacional englobando interfaces, classes abstractas e concretas, e algoritmos que disponibilizam vários tipos de colecção em Java As colecções são agregados estruturados de elementos, tendo cada tipo de colecção propriedades específicas, particularmente quanto à eficiência com que realiza cada operação Para usar bem estas classes é necessário conhecer bem a documentação! 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 30

31. A ler para a próxima aula… Secção 18.6 do livro: Y. Daniel Liang, Introduction to Java Programming, 7.ª edição, Prentice-Hall, 2008.ISBN: 978-0-13-605966-0 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 31

32. Aula 4: Sumário A infra-estrutura aplicacional de colecções do Java (Java Collections Framework) 2009/2010 Programação Orientada por Objectos 32