7.4 Generics

In dit hoofdstuk behandelen we generics. Die worden veelvuldig gebruikt in datastructuren, en een goed begrip ervan is dan ook essentieel.

Generics zijn een manier om klassen en methodes te voorzien van type-parameters. Bijvoorbeeld, neem de volgende klasse ArrayList¹:

class ArrayList {
  private Object[] elements;
  public void add(Object element) { /* ... */  }
  public Object get(int index) { /* ... */  }
}

Stel dat we deze klasse makkelijk willen kunnen herbruiken, telkens met een ander type van elementen in de lijst. We kunnen nu nog niet zeggen wat het type wordt van die elementen. Gaan er Student-objecten in de lijst terechtkomen? Of Animal-objecten? Dat weten we nog niet. We daarom voor Object (het meest algemene type in Java) als type van elements, element, en het resultaat van get.

Maar dat betekent ook dat je nu objecten van verschillende, niet-gerelateerde types kan opnemen in één en dezelfde lijst, hoewel dat niet de bedoeling is! Stel bijvoorbeeld dat je een lijst van studenten wil bijhouden, dan houdt de compiler je niet tegen om ook andere types van objecten toe te voegen:

ArrayList students = new ArrayList();

Student student = new Student();
students.add(student);

Animal animal = new Animal();
students.add(animal); // <-- compiler vindt dit OK 🙁
 

Om dat tegen te gaan, zou je afzonderlijke klassen ArrayListOfStudents, ArrayListOfAnimals, … kunnen maken, waar het bedoelde type van elementen wel duidelijk is, en ook wordt afgedwongen door de compiler. Bijvoorbeeld:

class ArrayListOfStudents {
  private Student[] elements;
  public void add(Student element) { /* ... */  }
  public Student get(int index) { /* ... */  }
}

class ArrayListOfAnimals {
  private Animal[] elements;
  public void add(Animal element) { /* ... */  }
  public Animal get(int index) { /* ... */  }
}

Met deze implementaties is het probleem hierboven opgelost:

ArrayListOfStudents students = new ArrayListOfStudents();
students.add(student); // OK
students.add(animal);  // compiler error 👍

De prijs die we hiervoor betalen is echter dat we nu veel quasi-identieke implementaties moeten maken, die enkel verschillen in het type van hun elementen. Dat leidt tot veel onnodige en ongewenste code-duplicatie.

Met generics kan je een type gebruiken als parameter voor een klasse (of methode, zie later) om code-duplicatie zoals hierboven te vermijden. Dat ziet er dan als volgt uit (we gaan zodadelijk verder in op de details):

class ArrayList<T> { 
  private T[] elements;
  // ...
}

Generics geven je dus een combinatie van de beste eigenschappen van de twee opties die we overwogen hebben:

1. er moet slechts één implementatie gemaakt worden (zoals bij ArrayList hierboven), en
2. deze implementatie kan gebruikt worden om lijsten te maken waarbij het gegarandeerd is dat alle elementen een specifiek type hebben (zoals bij ArrayListOfStudents).

In de volgende secties bekijken we generics in meer detail.

• 7.4.1 Definiëren en gebruiken
• 7.4.2 Generics en subtyping
• 7.4.3 Wildcards
• Oefeningen