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Ao tentar compilar o seguinte código obtive um erro.

import java.util.*;
class Animal { }
class Cachorro extends Animal { }
public class TestePoli {
    public static void main(String[] args) {
        List<Animal> cachorros = new ArrayList<Cachorro>();
    }
}

Type mismatch: cannot convert from ArrayList to List

O seguinte exemplo também faz uso de polimorfismo entretanto sem o uso de Genéricos, e funciona perfeitamente:

class Animal { }
class Cachorro extends Animal { }
public class TestePoli {
    public static void main(String[] args) {
        Animal cachorro = new Cachorro();      //polimorfismo
        Animal[] cachorros = new Cachorro[10]; //polimorfismo com Arrays
    }
}

Inclusive nesse exemplo se usa o polimorfismo com Arrays, que seria algo similar ao List, e roda sem problemas.

Por que não é possível fazer uso do polimorfismo com Genéricos?

2 Respostas 2

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É possível fazer uso de polimorfismo com Genéricos, mas não da mesma forma como é feito com Arrays

O motivo pelo qual você não pode criar um objeto ArrayList<Cachorro> em uma referência List<Animal> é por que seria impossível para a JVM evitar que fosse adicionado um ArrayList<Gato> em um objeto ArrayList<Cachorro>. Veja o exemplo:

//suponhamos que fosse possível fazer o que a linha abaixo sugere
List<Animal> cachorros = new ArrayList<Cachorro>(); //apenas suponha, essa linha não compila!

Nada impediria de você fazer isso nas linhas subsequentes:

cachorros.add(new Cachorro()); //OK
cachorros.add(new Gato()));    //ops! adicionou um Gato em uma lista de Cachorros

Pois a variavel de referencia é uma List<Animal>, logo a JVM não é capaz de impedir de adicionar qualquer subtipo de animal à essa lista.

Qual o problema de adicionar um objeto do tipo Gato na coleção? Nenhum, até o momento que se deseje ler a coleção e tratar seus elementos como Cachorros.

for(Cachorro c: cachorros) { //gera um ClassCastException se ler um objeto de Gato
}

Genéricos servem para deixar o código mais seguro e fácil de ler, logo o trecho acima nunca gerará um ClassCastException desde que a lista seja devidamente iniciada com o uso de Genéricos, assim:

List<Cachorro> cachorros = new ArrayList<Cachorro>();

O código acima garante que nada diferente de Cachorro, ou seus subtipos, serão adicionados à coleção.

Como usar polimorfismo e Genéricos então?

O problema está apenas em adicionar elementos que não são do tipo esperado à coleção, logo, o uso do polimorfismo com Genéricos pode ser usado se:

1) Não for adicionado nada à coleção

Você pode passar um objeto que é um subtipo para uma variável de referência de uma coleção, desde que você não adicione nada à ela.

Exemplo:

import java.util.*;
class Animal { 
    private String nome;
    Animal(String nome) { this.nome = nome; }
    public String getNome() { return nome; }
}
class Cachorro extends Animal { 
    Cachorro(String nome) { super(nome); }
}
class Gato extends Animal { 
    Gato(String nome) { super(nome); }
}
public class Teste{
    public static void main(String[] args) {
        List<Gato> gatos = new ArrayList<Gato>();
        List<Cachorro> cachorros = new ArrayList<Cachorro>();
        gatos.add(new Gato("Gray"));
        gatos.add(new Gato("Brown"));
        cachorros.add(new Cachorro("Pim"));
        mostrarNome(gatos);     //chama o método polimorficamente
        mostrarNome(cachorros); //chama o método polimorficamente
    }
    //método polimórfico para mostrar nome
}

Seria algo extremamente incoveniente fazer um método mostrarNome() para cada subtipo de Animal, correto? Além de que, toda vez que surgisse um Animal novo um novo método deveria ser criado, algo que vai totalmente contra os princípios da orientação a objetos.

Mas existe uma solução:

    //método polimórfico para mostrar nome
    public static void mostrarNome(List<? extends Animal> animais){
        for(Animal a: animais) {
            System.out.println("Me chamo: " + a.getNome());
        }
    }

O trecho <? extends Animal> no parâmetro do método mostrarNome() indica que é possível passar listas de subtipo de Animal para a variável de referência animais e garante que nada será adicionado à essa lista.

Se tentar colocar o seguinte código dentro do método mostrarNome():

animais.add(new Cachorro("Tobi"));

O compilador retornará o seguinte erro:

The method add(capture#2-of ? extends Animal) in the type List is not applicable for the arguments (Cachorro)

2) For adicionado algo a coleção de modo seguro

Eventualmente você pode se encontrar em uma situação que seja necessário adicionar objetos à coleção.

Exemplo:

public class Teste{
    public static void main(String[] args) {
        //chama o método polimorficamente
        List<Animal> animais = new ArrayList<Animal>();
        adicionarAnimais(animais); //chama o método polimorficamente
    }
    //método polimórfico que adiciona animais
}

Você pode adicionar, desde que você garanta para o compilador que a coleção seja supertipo do objeto que se deseja adicionar.

    //método polimórfico que adiciona animais
    public static void adicionarAnimais(List<? super Animal> animais) {
        animais.add(new Cachorro());
        animais.add(new Gato());
        animais.add(new Papagaio());
    }

O trecho <? super Animal> diz que o parâmetro aceita qualquer argumento que seja uma lista de Animal ou qualquer supertipo dele. Ao invés de passar uma lista de Animal poderíamos ter passado uma lista de Object que também funcionaria:

List<Object> objetos = new ArrayList<Object>();
adicionarAnimais(objetos);

Logo, desde que se passe uma lista de Animal ou de qualquer supertipo de Animal o método adicionarAnimais() funciona bem.

Por que com Arrays não existe tais restrições?

A diferença dos Arrays é que eles possuem uma exceção em tempo de execução: ArrayStoreException.

Os Genéricos não existem em tempo de execução, toda programação que utiliza Genéricos é de uso exclusivo do compilador. Logo, não existe proteção em tempo de execução para Genéricos, e de fato, NÃO é necessário! Já que toda a proteção foi feita em tempo de compilação. (Estamos falando de Java 5 em diante, já que antes do Java 5 não existiam Genéricos).

Em outras palavras, em tempo de execução, o JVM sabe qual é o tipo dos Arrays, mas não sabe o tipo de uma coleção.

Para ilustar:

class Animal { }
class Cachorro extends Animal { }
class Gato extends Animal { }
public class TesteArray {
    public static void main(String[] args) {
        Animal[] cachorros = new Cachorro[10];
        cachorros[0] = new Cachorro();
        cachorros[1] = new Gato();
    }
}

Compila, mas gera uma exceção em tempo de execução.

3

Existe um erro de interpretação na sua pergunta quando você diz "Por que o polimorfismo não funciona com Genéricos ?" pois o código List cachorros = new ArrayList(); é polimórfico em relação as coleções List / ArraList. Na verdade poderia ser qualquer Tipo na cadeia de herança de java.util.Collection que compilaria.

O problema a meu ver é outro:

A linha abaixo compila

Animal[] cachorros = new Cachorro[10]; //polimorfismo com Arrays

Mas não é segura pois

cachorros[0] = new Gato("miau");

também compila mas está semanticamente errada. Ocorrerá erro em tempo de execução do tipo ClassCastException

A abordagem com Tipos genéricos é mais segura, mas o programador é responsável por criar um mecanismo que garanta que não ocorra manipulação incorreta de tipo, que neste exemplo abaixo é garantida pelo método add da classe ListaCachorro. Na vida real usaremos uma Interface mas simplifiquei o exemplo por motivos didáticos.

import java.util.ArrayList;

public abstract class Animal {

    public static void main(String[] args) {
        ListaCachorro cachorros = new ListaCachorro();
        cachorros.add(new Cachorro("Rex", "au au"));
    }
}

class Cachorro extends Animal {
    public Cachorro(String nome, String latido) {
    }
}

class Gato extends Animal {
    public Gato(String nome, String miado) {
    }
}

class ListaCachorro extends ArrayList<Animal> {
    @Override
    public boolean add(Animal a) {
        // seu codigo de verificação de tipo que lança RuntimeException
        return true;
    }
}
2
  • A pergunta está equivocada pois é possível usar polimorfismo com genéricos, mas tenho que discordar do seu ponto de vista pois você apontou um caso de polimorfismo com Collection e não com Genéricos. No caso a pergunta deveria ter sido: Por que o polimorfismo não funciona com **Collection**?. Você mesmo disse: List cachorros = new ArrayList(); é polimórfico em relação as **coleções** List / ArraList.
    – Math
    Commented 10/03/2014 às 14:58
  • Já seu método public boolean add(Animal a) me parece ser uma boa alternativa para usar polimorfismo com Collection && Genéricos.
    – Math
    Commented 10/03/2014 às 15:00

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