Qual a vantagem de usar em uma listagem:
for(Obj o : lista){
// operacao
}
ao invés de:
for(int i = 0; i < lista.size(); i++){
// operação
}
Vou falar aqui das vantagens de cada uma das estratégias individualmente. Existem situações em que uma é melhor do que a outra e vice-versa.
Mas, antes, falar um pouco sobre o foreach
.
Em java, o foreach
é uma proposta de iteração "melhorada" para Java 5 1 2. Em vetores tradicionais (não Collection
, mas int[]
ou Obj[]
), o foreach
é a mesma coisa que uma iteração pelo índice. A seguir, dois exemplos de iterações equivalentes:
Obj[] array = //... atributi o valor
// jeito "melhorado"
for (Obj o: array) {
// faz algo...
}
// jeito "tradicional" que foi escondido pelo "foreach"
for (int i = 0; i < array.length(); i++) {
Obj o = array[i];
// faz algo
}
No caso para elementos do mundo Collections
, a situação é um pouco mais complexa. Esses elementos (como ArrayList
, HashSet
, LinkedList
, TreeSet
...) são elementos iteráveis. E o Java tem uma marcação especial para esses elementos: eles implementam a interface Iterable
.
Neste caso em específico, a iteração "tradicional" não podia seguir um índice. Em muitas vezes, porque não havia índice para se seguir java8-hashset). Em outros, porque seguir um índice era uma alternativa ineficiente (LinkedList
). Para esses casos, desde o Java 2, era necessário fazer uma iteração através de iteradores old-school. E o foreach
para as coleções (na verdade, para tudo que implementa Iterable
) é um açúcar sintático que, depois de compilado, acaba possuindo um iterador old-school por baixo. Veja exemplo extraído dessa resposta do SOen:
List<String> someList = // ... povoa a lista com os valores adequados ...
// método melhorado
for (String item : someList) {
System.out.println(item);
}
// método old-school
for (Iterator<String> i = someList.iterator(); i.hasNext();) {
String item = i.next();
System.out.println(item);
}
Então, o foreach
neste contexto serve para reduzir a complexidade do código escrita pelo programador.
foreach
Método de acesso adequado para a estrutura adequada
No caso de um ArrayList
, acessar um elemento na posição i
é instantâneo. Tão instantâneo quanto fazer, para um vetor Obj[] array
, array[i]
.
No caso de um LinkedList
, entretanto, a conversa é outra. Acessar a posição arbitrária i
exige sair da raiz da lista e contar i
nós (raiz inclusa). Isso significa que são necessários i
saltos em memória. Então, o seguinte código tem tempo linear para ArrayList
, porém quadrático para LinkedList
:
List<String> l = // ... povoa a lista ...
for (int i = 0; i < l.size(); i++) {
System.out.println(l.get(i));
}
No caso da LinkedList
, o Iterator
dela pode ser feito de maneira inteligente, na qual se armazena qual o nó atual da lista para, ao chamar next
, ir para o nó seguinte. Como cada iterador é chamado uma única vez, tem seu elemento de valor extraído imediatamente e só então se faz o salto para o nó seguinte, o foreach
garante que o seguinte código seja executado em tempo linear para qualquer lista:
List<String> l = // ... povoa a lista ...
for (String e: l) {
System.out.println(e);
}
Concisão de código e clareza da mensagem passada
Quando se usa o foreach
, a pessoa que lê seu código e que está acostumada com Java vai, instantaneamente, reconhecer que você precisa passar por todos os elementos (ou até um em específico, no caso de haver desvio de fluxo, como break
, ou return
, ou lançamento de exceção). Ele também saberá de imediato qual a variável que carregará o valor sendo iterado. Sem pestanejar, ele simplesmente vai bater o olho e perceber tudo isso.
Quando se faz uma iteração a partir do índice, você precisa fazer o código de resgate, e as vezes isso pode acabar ficando um pouco confuso se você não fizer com cuidado:
List<String> l = // ... povoa a lista ...
for (int i = 0; i < l.size(); i++) {
String e = l.get(i);
System.out.println(e);
}
Aqui, num código feito sem muito cuidado, o leitor precisa olhar com um pouco mais de critério para saber qual é o valor de e
em cada instante.
Garantia contra erros de digitação
Eu mesmo sem querer cometi um erro de digitação a primeira vez que estava escrevendo os exemplos aqui:
List<String> l = // ... povoa a lista ...
for (int i = 0; i < l.size(); l++) {
System.out.println(l.get(i));
}
Sim, eu mandei "incrementar" em l
, sendo que l
é uma lista e portanto eu obteria um erro de compilação neste código.
Garantia contra erros de lógica
Imagina que você, como rapaz esperto, tenta otimizar a escrita do for
de maneira mais inteligente. Você vai ao mesmo tempo aumentar o índice e pegar o novo valor para a variável e
:
List<String> l = // ... povoa a lista ...
for (int i = 0, String e = l.get(0); i < l.size(); i++, e = l.get(i)) {
System.out.println(e);
}
Identificou o erro de lógica? Não? Pois bem, aqui a gente teria obtida uma exceção: IndexOutOfBounds
. Isso porque, após a execução do último laço, estou fazendo e = l.get(i)
, sendo que, neste momento, i == l.size()
. Como l
é indexado começando por zero, isso significa que p último elemento está, necessariamente, no índice l.size() - 1
.
Contrato de coleção imutável
Esse detalhe aqui é um tanto quanto mais sutil...
Quando se está usando um Iterator
, alterar a coleção a qual ele se refere sem ser através dos comandos especiais do Iterator
, ocasiona em um ConcurrentModificationException
. Isso significa que, se você não avisar ao iterador, você não pode alterar a estrutura do iterável. Por mudança de estrutura, pode acontecer adição/remoção de elementos estruturais da lista ou, até mesmo, setar um novo valor a um elemento estrutural pré-existente.
Como no foreach
você não tem o mínimo acesso ao Iterator
que está por de baixo dos panos, você não pode alterar a coleção. Isso significa que a lista sempre será a mesma de quando você começou.
for
via índiceParear índice com elemento
Se você quiser parear usando foreach
, você precisa manter uma variável por fora, atualizando-a toda hora que um novo laço se inicia. Quando você faz o resgate direto conhecendo o índice, a relação entre o índice i
e o elemento e
simplesmente existe.
Capacidade de alterar valor na lista
Bem, se você deseja alterar o valor (inserir um novo objeto) na posição i
da lista, baseado no objeto anterior dessa mesma posição i
, então só lhe resta usar essa forma de laço. Ou então usar o Iterator
bem old-school. E boa sorte tentando explicar aos colegas de projeto o que foi aquilo.
Performance para casos específicos
Podem existir casos em que fazer o acesso através do índice seja mais vantajoso em termos de performance computacional. Eu particularmente conheço apenas um caso em que isso é passível de ocorrer: quando a classe Iterable
fornece acesso para o seu vetor interior. Nesse caso, pegar o vetor e acessar posição i
evita uma chamada de método:
MyListExposable<String> l = // ... povoa a lista ...
String[] v = l.classicArray;
for (int i = 0; i < v.length; i++) {
String e = v[i];
System.out.println(e);
}
Note que, mesmo assim, é possível que o ganho seja marginal ou mesmo desprezível.
Ordem de busca específica
Talvez você precisa iterar os elementos do último ao primeiro? Nesse caso, talvez o seu iterável não lhe forneça um iterador pronto para isso. Mas se for algo indexável, você pode definir facilmente qual o índice que vai começar, como vai evoluir o índice dado o estado atual do índice e muito mais.
Mesmo assim, é questionável qualquer ganho com isso.
No caso geral, justamente pela lei de Deméter, o uso da foreach
obtém uma performance o(n)
na maioria dos casos (classes bem implementadas). Porém, caso haja a garantia de se saber exatamente qual a implementação que será passada, talvez seja possível obter uma performance melhor pela busca indexada (a complexidade assintótica continua a mesma na melhor das opções).
Usar o foreach
também faz com que se tenha menos o que se escrever. Menos escrita, menos bugs. Quanto mais você precise que o programador gere, maior a probabilidade dele passar um erro de digitação ou então um sutil erro de lógica. Esconder a complexidade por traz de um código deixa-o mais "declarativo" e menos "imperativo" 5. Por questões de manutenção e leitura de código, muitas vezes é melhor focar no "QUÊ" do que no "COMO", e uma escrita mais imperativa invariavelmente foca mais no "COMO" 6.
Usar o foreach
também é uma estratégia para fazer uma "computação de lista fixa". Isso significa que os elementos passados na lista vão ser verificados e eles não podem ser trocados durante diretamente durante o laço. Vale ressaltar que seguir o princípio de fail-fast
garante que toda alteração na lista gerará um erro na próxima iteração, tentando assim manter a integridade do que se está trabalhando.
Usar um for
indexado já irá lhe fornecer, imediatamente, o elemento e seu índice associado. Diferentemente do foreach
, onde para manter o índice associado seria necessário um controle externo. E no foreach
também não é garantido que o i
-ésimo elemento realmente pertença ao índice i
, já que a ordem do iterador é arbitrária.
Links usados:
foreach
, SOenforeach
no Java 5Iterable
HashSet
LinkedList
ArrayList
IndexOutOfBounds
ConcurrentModificationException