2

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
    }
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1 Resposta 1

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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 , 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.

Vantagens do foreach

  1. 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);
    }
    
  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

Vantagens dofor via índice

  1. Parear 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

Conclusão

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.


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