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Polimorfismo

Polimorfismos

Polimorfismo é uma característica importante em qualquer linguagem, especialmente se a linguagem é orientada a objetos, e especificamente em Java. O polimorfismo é muitas vezes confundido com o próprio conceito de orientação a objetos, mas embora dependa dele em certa medida, é, na realidade, um conceito separado.

O polimorfismo está presente de diferentes maneiras. Estas são aquelas relevantes para Java mas quase todas se aplicam a outras linguagens.

Variável Polimórfica

Este tipo de polimorfismo permite atribuir objetos de tipos (classes, interfaces, ...) diferentes a uma mesma variável. Para que isto seja possível deve existir uma relação de hiearquia entre o tipo da variável e o tipo do objeto, de tal modo que o tipo da variável seja igual ou mais abstrato que o tipo do objeto.

Este tipo do polimorfismo é na realidade uma forma de encapsulamento que, por sua vez, é uma concretização do Princípio de Separação de Responsabilidade; e é necessária para uma linguagem orientada a objeto completa.

No exemplo a seguir a variável texto não é polimórfica já que String é uma classe final. Não é possível estender String e, portanto, não é possivel criar tipos menos abstratos que String.

		 String texto;
		 texto = "Apenas uma String";
		
Código 1:

No exemplo seguinte, a varável texto é polimórfica já que CharSequence é uma interface, o que, por definição, significa que é possivel que exista um conjunto de possibilidades para os objetos que podem ser atribuidos a essa variável.

 CharSequence texto;
 texto = "Apenas uma String" ; 
 texto = new StringBuffer ( "Ou um StringBuffer" ) ;
 texto = new StringBuilder ( "Ou um StringBuilder" ) ;
		
Código 2:

Utilizar interfaces e classes abstratas como os tipos das variáveis garante explicitamente que a variável é polimórfica. Utilizar classes abstratas e sobretudo interfaces como tipos de variáveis é considerado uma boa prática e é conhecido pela expressão "programar para interfaces". Na realidade, isto apenas significa : "utilize variáveis polimórficas por padrão e sempre que possível".

Sombreamento

Sombreamento (shadowing) é a capacidade de poder definir duas, ou mais, variáveis com o mesmo nome em escopos diferentes. O código a seguir apresenta o exemplo clássico:

public class UmaClasse {
		
 	String nome; // variável no escopo "classe"

	public void setName ( String nome ){ // variável no escopo "método"
	    this .nome = nome;
	}
}
		
Código 3:

O sobreamento permite que o mesmo nome seja utilizado para duas variávels diferentes. No caso, a variável "nome" definida na classe e a variável "nome" definida no método. O detalhe com o uso de sobreamento é que as variáveis de maior escopo podem interagir com as de menor escopo. Contudo, como elas têm o mesmo nome, é necessário destingui-las. Para isso, é utilizada a palavra reservada this que representa o objeto corrente e contém, portanto, variáveis de escopo de classe. Caso o this não fosse utilizado junto de ?nome?, o compilador assume que você está se referindo à variável de menor escopo; no caso a definida no método. Isso não é uma falha. É a utilidade do sobreamento.

O compilador Java é um tanto esperto e avisa o programador de falhas básicas. Uma delas é a tentativa de atribuir uma variável a ela própria. Isso é um código que não tem nenhum propósito e o compilador o avisará quando detectar essa situação. Por isso se você escrever o código seguinte:

public class UmaClasse {
 
	String nome; // variável no escopo "classe"
 
	public void setName ( String nome ){ // variável no escopo "método"
		nome = nome;
	}
}
		
Código 4:

O compilador apresentará um aviso na linha 6 dizendo que a variável está sendo atribuída a ela própria. Isso demonstra que o compilador escolhe sempre a variável de menor escopo.

Sobrecarga

Sobrecarga (overload) é a capacidade de poder definir dois, ou mais métodos, numa mesma classe, ou suas derivadas, com o mesmo nome.

Para que exista sobecarga não é necessário que a linguagem seja orientada a objetos e, por isso, à semelhança do sombreamento a sobrecarga é normalmente entendida com uma característica da linguagem e não como uma forma de polimorfismo.

Embora os métodos possam ter o mesmo nome, eles têm obrigatoriamente que ter uma assinatura diferente. Eis alguns exemplos:

public int calculaIdade ( int ano , int mes, int dia ) ;
public int calculaIdade ( Date data ) ;
public int calculaIdade ( Calendar data ) ;
		
Código 5:

Sobrescrita

Sobrescrita (overriding) é a capacidade de poder redefinir a implementação de um método que já foi definido e implementado em uma classe superior na hierarquia de herança.

Para que exista sobre-escrita é necessário que o método seja definido com a exata assinatura que existe na classe superior.

public class Somador {

	public int calculaSoma ( int inicio, int fim ){
	 
		int soma = 0 ;
		for ( int i = inicio ; i <= fim ; i++ ){
		 soma += i;
		} 
		return soma;
	}
	 
}
 
public class SomadorInteligente extends Somador {
 
	public int calculaSoma ( int inicio, int fim ){
	 
		int umAteInicio = inicio ( inicio + 1 ) / 2 ;
		int umAteFim = fim ( fim + 1 ) / 2 ;
		 
		return umAteFim ? umAteInicio;
	}

 }
		
Código 6:

O método calculaSoma em SomadorInteligente sobrescreve o método calculaSoma em Somador redefinindo a logica de soma.

Tipo Genérico

Tipos genéricos permitem estabelecer relações fortes entre os tipos, mas sem especificar o tipo real que será utilizado. Tipos genéricos são uma inovação recente da linguagem Java mas já conhecidos e utilizados em linguagems anteriores.

Esta forma de parametrização possibilita que classe sejam criadas utilizando uma outra classe ou grupo de classes sem necessidade de fazer casting explícito e possibilitando maior controle sobre o funcionamento da classe. Tipo genérico é uma parametrização do tipo e portanto é utilizando em qualquer lugar onde tipo é usado. Por exemplo, na definição de uma variável.

List<Number> numbers = new ArrayList<Number> () ;
		
Código 7:

Tipo generico, à semelhança da variável polimorfica, é também um forma de encapsulamento.

Auto-boxing e Auto-unboxing

Java suporta tipos primitivos,ou seja, tipos de variáveis que não são objetos. Em algumas situações é necessário converter esses valores primitivos para objetos. Isso é conhecido como boxing (colocar em caixas). O processo inverso é chamado unboxing (retirar das caixas). Por exemplo, converter um int para um Integer pode ser feito assim:

			int inteiroPrimitivo = 5;
			Integer inteiroObjecto = Integer.valueOf(inteiroPrimitivo);
		
Código 8:

Auto-boxing e Auto-umboxing acontece quando próprio compilador faz essa operação. Este recurso foi adicionado à linguagem Java a partir da sua versão 5.

Numero de argumentos indefinido (Var args)

Algumas vezes é útil passar vários argumentos de um certo tipo para um método. Normalmente isso é feito pela utilização de arrays ou coleções. Contudo, nem sempre isso é prático do ponto de vista do programador.

O ideal seria passar os argumentos como se fossem argumentos individuais e capturá-los depois como um array. Essa funcionalidade conhecida como var args é uma forma de polimorfismo já que a forma como o programador invoca o método é diferente da forma com que ele trabalha o resultado, contudo os dados são os mesmos.

public class Vector {
 
	public void setElements ( int ? elements ){
	
	  for ( int i = 0 ; i < elements.length; i++ ){
	   // faz algo com o elemento
	  }
	}

}

 // uso 
 
 Vector v;
 v.setElements ( 4 , 8 , 15 , 16 , 23 , 42 )
Código 9:

Categorias de Polimorfismo

Alguns dos tipos de polimorfismo escondem o real funcionamento do programa por serem forma de encapsulamento. Para alguns tipos de polimorfismo única forma de saber exatamente o que está acontecendo é analisar o programa enquanto está funcionando. Estes tipos de polimorfismo formam uma categoria designada: Polimorfismo Dinâmico.

Os outros tipos cujo efeito no programa é claro mesmo quando o programa não está funcionando, ou seja, pode ser compreendido diretamente da análise do código compõem a categoria designada: Polimorfismo Estático.

Muitas das funcionalidades do polimorfismo estático não dependem do conceito de objeto e podem ser encontrados em outras linguagens, mesmo nas não orientadas a objetos. Talvez por isso não seja comum encontrar referência a essas capacidades como tipos de polimorfismo e são normalmente apresentadas como funcionalidades da linguagem. Em contrapartida, as funcionalidades de polimorfismo dinâmico dependem, quase todas, dos conceitos de objeto e herança (ou alguma forma de hierarquia). Muitas vezes elas se confundem com os próprios conceitos de herança e orientação a objetos e são normalmente apresentadas como parte integrante desse paradigma.

Eis um sumário da características integrantes do polimorfismo dinâmico:

  • Variáveis Polimórficas
  • Tipo genérico
  • Polimorfismo Estático

Eis um sumário da caracteristicas integrantes do polimorfismo estático:

  • Sobrecarga
  • Sobrescrita
  • Sombreamento
  • Auto-(un)boxing
  • Var args

Referências

[1] Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

Livro:Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

[2] Design Patterns Java Workbook

Livro:Design Patterns Java Workbook