Programmation Java/Types génériques

Transtypage

Instanciation et cycle de vie

Programmation Java

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Transtypage

Instanciation et cycle de vie

Définition

Les génériques (de l'anglais generics) sont des classes qui sont typés au moment de la compilation. Autrement dit, ce sont des classes qui utilisent des typages en paramètres. Ainsi une liste chainée, qui peut contenir des entiers, des chaines ou autres, pourra être typée en liste de chaines ou liste d'entiers, et ceci permettra au programmeur de ne pas écrire systématiquement des transtypages, méthode qui pourrait s'avérer dangereuse, ce sera le compilateur qui vérifiera la cohérence des données.

Java 5 a introduit un principe de type générique, rappelant les templates (modèles) du C++, mais le code produit est unique pour tous les objets obtenus à partir de la même classe générique.

Avant Java 5 :

public class MaListe
{
	private LinkedList liste;
	public setMembre(String s)
	{
		liste.add(s);
	}
	public int getMembre(int i)
	{
		return (Int)liste.get(i);
	}
}

Le transtypage est obligatoire, LinkedList manipule des objets Object, ici le compilateur ne peut détecter de problème, problème qui ne surviendra qu'à l'exécution (RunTimeError).

Dans la version avec génériques, on n'a plus besoin d'utiliser le transtypage donc le compilateur déclenchera deux erreurs durant la compilation, une sur la méthode, l'autre sur l'ajout d'un entier.

public class Famille < MaClasse >
{
	private LinkedList < MaClasse > liste;

	public setMembre(MaClasse m)
	{
		liste.add(m);
	}

	public MaClasse getMembre(int i)
	{
		return liste.get(i);
	}

	public Integer getInt(int i)     //première erreur
	{
		return liste.get(i);
	}
}

Utilisation :

Famille<String> famille = new Famille<String>();
famille.setMembre("essai");
famille.setMembre(210);          //seconde erreur

Il est important de comprendre que dans la déclaration de la classe le paramètre placé entre les caractères < et > représente bien une classe qui ne sera déterminée que lors de la déclaration de la création de l'objet. Aussi une erreur de typage sera produite à la compilation si les types utilisés par les méthodes ne sont le ou les types attendus. Dans cet exemple, l'erreur sera signalée sur le second ajout.

Dans la déclaration de la classe, la liste membre est déclarée ne pouvant contenir que des objets de classe MaClasse. L'identifiant MaClasse n'est pas une classe existante dans le packages et il est préférable qu'il ne le soit pas pour qu'aucune confusion ne soit faite, c'est à la déclaration de l'objet Famille que l'identifiant MaClasse sera résolu.

Il est évidemment possible d'utiliser un objet d'une classe héritant de celle utilisée pour paramétrer le type générique. Ceci permet de plus d'assurer la compatibilité ascendante avec les versions antérieures de Java : si aucune classe de paramétrage n'est indiquée, la classe par défaut est java.lang.Object.

Plusieurs paramètres

De la même façon que pour les classes basées sur les List, les déclarations de vos classes peuvent utiliser ces génériques. Cela permet de rendre le code plus souple et surtout réutilisable dans des contextes très différents. Plusieurs paramètres, séparés par des virgules, peuvent être utilisés entre les caractères < et >.

public class ListeDeTruc<Truc, Bidule>
{
	private LinkedList <Truc> liste    = new LinkedList<>();
	private ArrayList <Bidule> tableau = new ArrayList<>();

	public void accumule(Truc m)
	{
		liste.add(m);
	}

	public Bidule recherche(int i)
	{
		return tableau.get(i);
	}
}

Déclaration possible :

ListeDeTruc<String,Integer> liste1 = new ListeDeTruc<String,Integer>();
ListeDeTruc<Thread,Date> liste2 = new ListeDeTruc<Thread,Date>();

Paramètres non spécifiés à l'initialisation

Dans la classe de la section précédente, la création des deux collections avec l'opérateur new s'effectue avec une liste de paramètres génériques vide <> juste après le nom des classes génériques :

private LinkedList <Truc> liste    = new LinkedList<>();
private ArrayList <Bidule> tableau = new ArrayList<>();

Cette syntaxe (supportée depuis Java 8) indique que les paramètres sont les mêmes que ceux de la déclaration des membres. Cela équivaut à ceci :

private LinkedList <Truc> liste    = new LinkedList<Truc>();
private ArrayList <Bidule> tableau = new ArrayList<Bidule>();

Les paramètres ne sont cependant pas toujours identiques à ceux de la déclaration : il est possible par exemple d'utiliser des sous-classes.

Génériques et héritages

Lorsqu'un type de base doit répondre à des spécifications précises, il est possible d'écrire des choses du genre :

	public class ListeDeTruc<Truc extends Bidule, MaList<String>> implements Moninterface<Chose>

En revanche, créer une classe qui hérite de ces objets est plus délicat. Ici Chose et Bidule sont des classes existantes, Truc ne sera résolu qu'au moment de la déclaration de l'objet ListeDeTruc.

L'utilisation du mot clef super est possible dans une classe héritant d'une classe générique.

Tableau de génériques

La déclaration d'un tableau d'objets dont le type est générique peut se faire sans déclencher ni erreur, ni avertissements et sans utiliser l'annotation @SuppressWarnings("unchecked"), en utilisant <?> :

ArrayList<?>[] namelists = new ArrayList<?>[5];

Compatibilité entre les types

La relation d'héritage entre classe pour le type générique ne rend pas les classes compatibles.

La compatibilité est illustré ci-dessous, où la classe List hérite de la classe Collection et la classe Cat hérite de la classe Animal :

Exemple :

class Animal { /* ... */ }
class Cat extends Animal { /* ... */ }

List<Cat> les_chats_du_voisinage = /* ... */;

List<? extends Cat>          list_1 = les_chats_du_voisinage; // OK
Collection<Cat>              list_2 = les_chats_du_voisinage; // OK
Collection<? extends Animal> list_3 = les_chats_du_voisinage; // OK

List<Animal>                 list_4 = les_chats_du_voisinage; // ERROR

Conventions sur les noms des types

Bien qu'il soit tout à fait possible d'utiliser n'importe-quel identifiant suivant la convention de nommage des classes, il est plutôt recommandé d'utiliser un identifiant composé d'une seule lettre selon la convention^[1] :

<E>: « Element », utilisé abondamment pour le type des éléments d'une collection ;
<K> et <V>: « Key » et « Value », pour respectivement le type des clés et celui des valeurs d'une Map ou similaires ;
<N>: « Number » ;
<T>: « Type » ;
<S>, <U>, <V> etc.: second, troisième, n^ème type.

Limitations

Malgré la similitude de syntaxe, les types génériques en Java sont différents des patrons (templates en anglais) du C++. Il faut plutôt les voir comme un moyen d'éviter de faire une conversion entre java.lang.Object et le type spécifié de manière implicite.

Parmi les limitations :

il n'est pas possible d'implémenter plusieurs fois la même interface avec des paramètres différents,
il n'est pas possible de créer deux versions surchargées d'une méthode (deux méthodes portant le même nom) l'une utilisant la classe Object et l'autre utilisant un type générique.

Références

↑ « Type Parameter Naming Conventions »

[1] « Type Parameter Naming Conventions »

[1]