API Collections em Java_ fundamentos e implementação básica

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19/02/2019 API Collections em Java: fundamentos e implementação básica
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API Collections em Java: fundamentos e implementação
básica
Veja neste artigo os fundamentos da API Collections do Java e como
fazer uma implementação básica.
A infraestrutura Collections ou coleção do Java disponibiliza os recursos de estrutura de dados, ou
seja, contem as principais funcionalidades para se trabalhar com conjunto de elementos
(coleções).
Segundo Deitel com as Collections "você utiliza estruturas de dados existentes, sem se preocupar
com a maneira como são implementadas", para ter uma idéia, no artigo Pilhas: Fundamentos e
implementação da estrutura em Java (http://www.devmedia.com.br/pilhas-fundamentos-e-
implementacao-da-estrutura-em-java/28241) escrito por mim, eu trato do processo de
implementação de pilha manualmente, e mesmo sendo uma pilha simples, há a necessidade em
pensar no seu funcionamento e como fazer toda a implementação.
O Java possui uma interface raiz denominada Collections, com disponibilidade de outras
estruturas para ser utilizada, em geral as Collections são estruturas dinâmicas, ou seja, podem
crescer conforme a necessidade de expansão, diferente do array por exemplo. O conjunto de
interfaces e classes concretas que fazem parte da API Collection pode ser Figura 1, os quadros
em cinza representam as Interfaces de coleções e os quadros em azul representam classes
concretas.
Collections
 
Figura 1: Collection
Quanto mais genérica, por exemplo a Interface Collection, possui menos acoplamento, quanto
mais especifica, mais acoplamento. Segundo Silveira et. al. "Trabalhar com coleções, escolher a
implementação certa para cada caso é uma tarefa difícil. Cada uma delas, como ArrayList,
LinkedList ou HashSet, é melhor para resolver determinadas categorias de problemas"
Outro ponto, é que quanto mais genérica, mais estável, pois possui menos chances de
modificação, pois dela, outras classes dependem, quanto mais especifica, menos estável e mais
modificações pode existir.
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Há ainda classes que implementam a interface Map ao invés da Collection, mesmo assim, faz
parte da API Collection, veja figura 2.
Map
 
Figura 2: Map
Vamos entender que Collection é o topo da API Collections, disponível no pacote java.util.
Collections é a API que oferece diversas coleções (interfaces e classes concretas).
As Interfaces e classes concretas que implementam a interface Collection, terão obrigatoriamente
que fazer a implementação de diversos métodos que manipulam coleções de dados, tais como
adicionar e remover elementos.
As Collections podem ser organizadas e ou ordenadas, mas qual a diferença?
Algumas Collections são organizadas, ou seja, garante que as coleções serão percorridas na
mesma ordem em que os elementos foram inseridos, já quando a Collection é ordenada, esta
possui métodos, regras para ordenação dos elementos.
Organizada: LinkedHashSet, ArrayList, Vector, LinkedList, LinkedHashMap
Não organizada: HashSet, TreeSet, PriorityQueue, HashMap, HashTable, TreeMap
Ordenada: TreeSet, PriorityQueue, TreeMap
Não ordenada: HashSet, LinkedHashSet, ArrayList, Vector, LinkedList, HashMap, HashTable,
LinkedHashMap.
Alguns conceitos para utilizar as Collections que pode ser realmente de grande ajuda.
Generics
O padrão das Collections é aceitar Generics, ou seja, aceitar qualquer tipo de elemento, inclusive
elementos diferentes: Double, String, Integer, ou outro objeto que desejar.
Mas é possível especificar o tipo a ser aceito, da seguinte forma:
Listagem 1: Exemplo de Generics
//Sintax: 
Tipo<tipo> nomeObjeto = new Tipo<tipo>(); 
///Ex.: 
List<String> minhaLista = new ArrayList<String>();
For-each
O For-each é um ciclo for, mas que é adaptado para utilização em Collections e outras listas. Ele
serve para percorrer todos os elementos de qualquer Collection contida na API Collections.
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Listagem 2: For-each
//Sintaxe: 
 
for(tipo elemento:tipo) 
 
//Ex.: 
 
List<Integer> minhaLista = new ArrayList<Integer>(); 
 minhaLista.add(1); 
 minhaLista.add(2); 
 for (Integer listaElementos : minhaLista) { 
 System.out.println(listaElementos); 
 }
Iterator
O iterator é uma interface disponível no pacote java.util que permite percorrer coleções da API
Collection, desde que tenham implementado a Collection, fornecendo métodos como o next(),
hasnext() e remove().
Listagem 3: Exemplo de Iterator
List<Integer> minhaLista = new ArrayList<Integer>(); 
 minhaLista.add(1); 
 minhaLista.add(2); 
 Iterator iMinhaLista = minhaLista.iterator(); 
 
 for(Integer listaElementos: minhaLista){ 
 System.out.println(iMinhaLista.next()); 
 }
As Collections possuem padrões para uso, vamos ver um exemplo no código a seguir:
Listagem 4: Padrões de Collections
Set<Integer> meuSet = new HashSet<Integer>(); 
 meuSet.add(1); 
 meuSet.add(2); 
 meuSet.add(3); 
 meuSet.add(1); 
 Iterator<Integer> iMeuSet = meuSet.iterator(); 
 while(iMeuSet.hasNext()){ 
 System.out.println(iMeuSet.next()); 
 }
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Este código por utilizar o Set, ao exibir os dados, vai ter como resultado 1, 2 e 3, se utilizar-mos o
List, teriamos como resultado 1,2,3,1 por que?
Bem cada tipo apresentado, tem uma forma de trabalhar, vamos entender cada uma delas:
Set: Não aceita itens duplicados, aceita nulos, não possui índice, rápido para inserir e pesquisar
elementos;
HashSet: esta é uma implementação concreta de Set não organizada, ou seja, os elementos são
percorridos aleatoriamente, e também não é ordenada, não há regras de ordenação. Além disso,
assim como Set, não aceita itens duplicados.
TreeSet: implementação concreta de Set organizada, mas também não aceita itens duplicados.
TreeSet: Também é uma implementação concreta, não aceitando itens duplicados, mas é
ordenada.
List: Aceita itens duplicados, organizada e todas as implementações seguem este padrão,
elementos percorridos por ordem ser inserção, não ordenada, aceita nulo, trabalha com índices da
mesma forma que os arrays, é rápido para inserir elementos, mas um pouco mais lento que o Set,
já as pesquisas são mais lentas que o Set.
ArrayList: implementação concreta de List, aceita itens duplicados e seu funcionamento é
semelhante a um array convencional, com a principal diferença de ser dinamica, ou seja, pode
crescer conforme a necessidade.
Vector: Outra implementação de List, pode ser visto como uma ArrayList, mas os métodos são
sincronizados, ou seja, o acesso simultâneo por diversos processos será coordenado, é também
mais lento que o ArrayList quando não há acesso simultâneo.
LinkedList: outra implementação de List, mas também implementa Queue, aceitando itens
duplicado e sendo organizada. É similar ao ArrayList e ao Vector, mas fornece alguns métodos
adicionais para a inserção, remoção e acesso aos elementos no inicio e no final da lista. Possui
melhor performance do que o ArrayList e o Vector quando se trata de inserir, remover e acessar
elementos no inicio ou no final da lista, mas se for precisar acessar algum elemento pelo índice, a
performance é muito inferior, sendo lento para pesquisas.
Queue: é a fila, semelhante à lista, tendo como padrão o aceite duplicado de elementos,
normalmenteorganizado, normalmente utilizado em itens que a ordem é importante, como uma
fila de banco.
PriorityQueue: implementação concreta de Queue e não aceita nulos
Map: Um Map é um tipo de coleção que identifica os elementos por chaves, desta forma aceita
itens duplicados com chaves diferentes.
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HashMap: implementação concreta de Map, aceita itens duplicados com chaves diferentes, não
organizado, ou seja, os elementos são percorridos aleatoriamente, não ordenada e aceita nulos.
HashTables: outra implementação de Map, aceita itens duplicados com chaves diferentes,
semelhante ao HashMap mas os métodos são sincronizados.
TreeMap é uma outra implementação concreta de Map, também suporta itens duplicados com
indices diferentes, é ordenado.
Implementando Collections básicas
Listagem 5: Segue uma implementação básica de Collections
import java.util.ArrayList; 
import java.util.HashSet; 
import java.util.Iterator; 
import java.util.List; 
import java.util.Set; 
 
public class MinhasCollections { 
 public static void main(String[] args) { 
 List<Integer> minhaLista = new ArrayList<Integer>(); 
 minhaLista.add(1); 
 minhaLista.add(2); 
 minhaLista.add(2); 
 
 for (Integer listaElementos : minhaLista) { 
 System.out.println(listaElementos); 
 } 
 Set<Integer> meuSet = new HashSet<Integer>(); 
 meuSet.add(1); 
 meuSet.add(2); 
 meuSet.add(3); 
 meuSet.add(1); 
 Iterator<Integer> iMeuSet = meuSet.iterator(); 
 while(iMeuSet.hasNext()){ 
 System.out.println(iMeuSet.next()); 
 } 
 
 
 
 } 
 
}
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Conclusão
As Collections possuem ampla utilização em Java, muito utilizadas para os mais diversos fins. Por
serem genéricas por padrão, permite a utilização em diversas soluções, segundo Deitel por
exemplo "Collection é comumente utilizada como um tipo de parâmetro nos métodos para permitir
processamento polimórfico de todos os objetos que implementam a interface Collection". Este
artigo apenas apresentou uma introdução sobre a utilização e implementação básica de
Collections, há muito mais a ser estudado e a ser compreendido, o Collection possui grandes
capacidades, mas é necessário sempre saber a hora de utilizar a Collection correta, como vimos,
há Collections ordenadas, não ordenadas, que não suporta itens duplicados etc., e este artigo
teve o intuito de apresentar estes pontos sobre as coleções.
Bom estudo e até o próximo artigo.