Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- poo-ca-cd:laboratoare:genericitate-si-tipuri-parametrizate [2025/12/08 08:49]
florian_luis.micu [Task 1 (6p)]
+++ poo-ca-cd:laboratoare:genericitate-si-tipuri-parametrizate [2025/12/10 01:06] (current)
florian_luis.micu [Wildcard Capture]
@@ Line 3: / Line 3: @@
   * Autori: [[miculuis1@gmail.com | Florian-Luis Micu ]], [[sorinabuf@gmail.com | Sorina-Anamaria Buf ]], [[stefancocioran@gmail.com | Ștefan Cocioran ]]
   * Data publicării: 08.12.2025
-  * Data ultimei modificări: 08.12.2025
+  * Data ultimei modificări: 10.12.2025
+    * reordonare secțiuni.
+    * introducerea Generic Singleton Factory ca materie [Optional].
+    * introducerea CRTP ca materie [Optional].
-======Genericics======
+======Obiective======
+Scopul acestui laborator este prezentarea conceptului de genericitate și modalitățile de creare și folosire a claselor, metodelor și interfețelor generice în Java.
+Aspectele urmărite sunt:
+  * prezentarea structurilor generice simple.
+  * conceptele de wildcard și bounded wildcards.
+  * utilitatea genericității în design-ul unui sistem.
+Aspectele **bonus** urmărite sunt:
+  * compilarea cu warning-uri pentru raw types și dangerous casts
+  * glosar pentru denumirea tipurilor generice.
+  * prezentarea pattern-ului avansat Generic Singleton Factory.
+  * prezentarea pattern-ului CRTP.
+<note warning>
+  * În acest laborator există mai multe secțiuni marcate **[Optional]**. Aceste secțiuni cuprind informații **bonus** care vă pot fi prezentate în **timpul laboratorului** sau pe care le puteți aprofunda **în afara** acestuia, ele nefiind necesare pentru laboratoarele viitoare sau pentru teme.
+  * De asemenea, veți întâlni câteva secțiuni marcate **[Nice to know]**. Vă recomandăm ca acestea să aibă **prioritate** în parcurgerea secțiunilor de tip **[Optional]**, deoarece vă pot oferi informații bonus care să fie și foarte probabil utile pentru **teme** sau **laboratoare viitoare**.
+</note>
+======🏷️ Generics======
 Genericitatea este unul dintre cele mai elegante mecanisme introduse în Java pentru a ajuta la scrierea unui cod **general**, **sigur** și **reutilizabil**.
@@ Line 208: / Line 231: @@
 Compilatorul deduce **automat** tipul ''T'' în fiecare apel.
+<note warning>
+În Java, tipurile generice **nu pot fi primitive**, drept urmare va trebui să folosim mereu **obiecte** sau **clase wrapper**.
+</note>
 ====Tipuri generice multiple====
@@ Line 222: / Line 249: @@
 Aceasta este baza map-urilor, dicționarelor și tuplurilor.
+====Interfețe generice====
-=====Tipuri generice cu limitări=====
+Interfețele pot fi la rândul lor generice:
-Există situații în care dorim ca un parametru generic să fie **restricționat** la un anumit tip (sau **subclase** ale acestuia).
+<code java>
+public interface Transformer<T, R> {
+    R apply(T input);
+}
+</code>
+<note tip>
+Interfața de mai sus este una specială, deoarece se numește **interfață funcțională**. Vom discuta mai multe despre acestea în laboratorul viitor.
+</note>
+=====Heritable Generics=====
+Generics pot participa la **lanțuri de moștenire** exact ca orice alte clase, dar cu câteva detalii importante.
+====Moștenire păstrând parametrul de tip====
 <code java>
-public class NumberBox<T extends Number> {
+class MyList<T> extends ArrayList<T> {
-    private T value;
+    // Moștenește întreaga funcționalitate și rămâne generică
 }
 </code>
-Această constrângere oferă două avantaje:
+Clasa derivată continuă să fie generică și poate funcționa exact ca tipul original.
-  * garantează că putem apela metodele definite în ''Number'',
-  * previne utilizarea unor tipuri incompatibile (ex. ''String'').
-De asemenea, Java permite **bounded type parameters multiple**:
+====Moștenire cu specializarea tipului (fixarea parametrului)====
 <code java>
-public <T extends Number & Comparable<T>> void process(T value) { ... }
+class IntegerList extends ArrayList<Integer> { }
 </code>
-Această combinație este utilă în **algoritmi de sortare** sau **agregare numerică**.
+Clasa nu mai este generică. Acceptă doar valori de tip Integer.
+Acest lucru este util pentru a crea **alias-uri semantice**:
+<code java>
+class UserIdList extends ArrayList<UserId> { }
+</code>
+====Moștenire cu parametri ignorați (de evitat)====
+<code java>
+class Bad<T> extends Box<String> { }
+</code>
+Parametrul generic T există, dar **nu mai este folosit**. Asta înseamnă că următorul cod compilează:
+<code java>
+Bad<Integer> b = new Bad<>();
+</code>
+Deși clasa funcționează doar cu ''String'' intern. Aceasta creează confuzie și design ineficient.
+====Moștenire cu limitări pe tipuri====
+<code java>
+class SortedBox<T extends Comparable<T>> extends Box<T> { }
+</code>
+Clasa poate fi instanțiată doar cu tipuri care sunt comparabile între ele.
+Acest tip de moștenire apare des în structuri de date (liste ordonate, heap-uri, arbori etc.).
+<note tip>
+Vom vedea mai jos ce face exact ''extends'' în cadrul generics.
+</note>
 =====Wildcards – flexibilitate în genericitate=====
@@ Line 251: / Line 325: @@
 ====Wildcard neîngrădit (?)====
-Folosim ? când tipul nu este relevant, ci doar existența lui:
+Folosim ''?'' când tipul nu este relevant, ci doar existența lui:
 <code java>
@@ Line 301: / Line 375: @@
   * **Consumer Super** → folosește ''super'' când lista primește valori.
 </note>
+<note important>
+Deși folosim ''extends'', acesta se poate referi atât la **clase** cât și la **interfețe** (vezi exemplul de mai sus despre Comparable).
+</note>
+====Wildcard Capture====
+Wildcard-urile (''?'') sunt utile pentru flexibilitate, dar **nu** pot fi folosite ca **tipuri reale** în operații care necesită consistență de tip.
+De exemplu, următoarea metodă nu compilează:
+<code java>
+void resetFirst(List<?> list) {
+    list.set(0, list.get(0)); // Eroare
+}
+</code>
+Motivul:
+  * ''list.get(0)'' întoarce un ''Object''
+  * ''list.set'' necesită un tip exact, pe care ''?'' nu îl reprezintă
+  * compilatorul nu poate garanta că tipurile sunt compatibile
+Wildcard-ul înseamnă “nu cunosc tipul”, deci nu poate fi folosit ca tip concret.
+Pentru a rezolva această problemă, folosim **Wildcard Capture**. Definim o **metodă generică auxiliară** care introduce un **parametru de tip real**:
+<code java>
+<T> void resetHelper(List<T> list) {
+    list.set(0, list.get(0)); // Aici merge
+}
+void resetFirst(List<?> list) {
+    resetHelper(list); // Compilatorul captează wildcard-ul ca tip T
+}
+</code>
+**Ce se întâmplă aici?**
+  * ''<?>'' este “capturat” și tratat ca un tip ''T'' concret
+  * compilatorul poate garanta coerența între ''get()'' și ''set()''
+  * funcția helper permite operații care altfel ar fi imposibile
+===Un exemplu clasic din JDK===
+Metoda ''Collections.swap'' folosește exact acest mecanism:
+<code java>
+static void swap(List<?> list, int i, int j) {
+    swapHelper(list, i, j);
+}
+private static <T> void swapHelper(List<T> list, int i, int j) {
+    T tmp = list.get(i);
+    list.set(i, list.get(j));
+    list.set(j, tmp);
+}
+</code>
+  - Metoda publică primește orice listă (''List<?>'').
+  - Metoda privată capturează wildcard-ul ca ''T'' și permite operații sigure.
+=====Tipuri generice cu limitări=====
+Există situații în care dorim ca un parametru generic să fie **restricționat** la un anumit tip (sau **subclase** ale acestuia).
+Pentru a limita un tip putem folosi keyword-ul ''extends'', astfel doar o clasă moștenită de clasa extinsă poate fi folosită. În acest caz, această noțiune se cheamă **bounded generics**.
+<code java>
+public class NumberBox<T extends Number> {
+    private T value;
+}
+</code>
+Această constrângere oferă două avantaje:
+  * garantează că putem apela metodele definite în ''Number'',
+  * previne utilizarea unor tipuri incompatibile:
+    * ''NumberBox<Integer>'' - valid
+    * ''NumberBox<Double>'' - valid
+    * ''NumberBox<String>'' - invalid
+====Limitări multiple====
+De asemenea, Java permite **multiple bounded type parameters**:
+<code java>
+public <T extends Number & Comparable<T>> void process(T value) { ... }
+</code>
+Ordinea este importantă:
+  - prima limitare trebuie să fie o clasă
+  - restul pot fi interfețe
+Combinația de mai sus este utilă în **algoritmi de sortare** sau **agregare numerică**.
+Un alt exemplu destul de des folosit cu limitări în tipuri generice este acesta:
+<code java>
+public static <T extends Comparable<T>> T max(T a, T b) {
+    return a.compareTo(b) > 0 ? a : b;
+}
+</code>
+Practic, am făcut o metodă care întoarce maximul dintre două obiecte, doar dacă acel obiect **implementează interfața Comparable** pentru a putea folosi metoda ''compareTo''.
 =====Type erasure – cum funcționează generics sub capotă=====
@@ Line 319: / Line 498: @@
   - Tipurile sunt transformate în Object sau limitele lor (extends).
+<spoiler [Nice to know] Instanțierea unui tip generic>
+Nu putem scrie ''new T()'', deoarece tipul T **nu există la runtime** și Java nu știe dacă acest tip are un constructor fără parametrii. Drept consecință, codul următor este invalid:
+<code java>
+public class Box<T> {
+   private T value = new T(); // EROARE
+}
+</code>
+Dar, putem folosi următorul exemplu de cod pentru a construi obiecte generice:
+<code java>
+public class Box<T> {
+   private final T value;
+   public Box(Class<T> clazz) throws Exception {
+       this.value = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
+   }
+}
+</code>
+</spoiler>
+<html><br></html>
 ====Bridge Methods====
@@ Line 362: / Line 566: @@
 =====Invarianță, Covarianță și Contravarianță=====
-Java are trei moduri principale de a trata relațiile dintre tipurile generice.
+Java are **trei moduri principale** de a trata relațiile dintre tipurile generice.
 ====Invarianță (comportamentul implicit)====
@@ Line 392: / Line 596: @@
 ====Contravarianță (? super T)====
-Pentru a defini un scenariu de moștenire ca în exemplul despre invarianță, putem folosi bounded wildcards, astfel listelor li se poate permite să accepte **tipuri părinte**.
+Pentru a defini un scenariu de moștenire ca în exemplul despre invarianță, putem folosi **bounded wildcards**, astfel listelor li se poate permite să accepte **tipuri părinte**.
 <code java>
@@ Line 399: / Line 603: @@
 Aceasta permite scrierea în colecție (''add(Integer)''), dar **nu permite** citirea unui tip specific.
+====De ce List<String> nu este List<Object>?====
+În mod natural, ai putea crede că dacă ''String'' este un subtip al lui ''Object'', atunci și ''List<String>'' ar trebui să fie un subtip al lui ''List<Object>''. Dar nu este așa.
+Exemplu:
+<code java>
+List<String> stringList = new ArrayList<>();
+// Deși pare logic, nu este permis:
+List<Object> objects = stringList;   // Eroare de compilare!
+</code>
+De ce? Dacă ar fi fost permis, atunci:
+<code java>
+objects.add(new Object());   // ar fi permis...
+String s = stringList.get(0); // ...dar aici am obține un Object, nu un String!
+</code>
+Acesta este motivul pentru care generics în Java sunt invariante.
 =====Cast-uri în Generics=====
@@ Line 432: / Line 656: @@
 <note tip>
-Arrays verifică tipurile la runtime, în schimb generics nu o fac.
+  * **Reified** înseamnă că informația despre **tip** există și este păstrată la **runtime**.
+  * Arrays verifică tipurile la **runtime**, în schimb generics nu o fac.
 </note>
+=====[Nice to know] Glosar – Litere folosite în Generics=====
+^Literă ^	Semnificație^
+|T |	Type|
+|E |	Element (în special în colecții)|
+|K |	Key|
+|V |	Value|
+|R |	Result|
+|? |	wildcard, tip necunoscut|
 =====[Optional] Warning-uri de compilare=====
@@ Line 448: / Line 684: @@
 IntelliJ va rula automat această comandă pentru voi.
 </note>
-=====[Nice to know] Glosar – Litere folosite în Generics=====
-^Literă ^	Semnificație^
+=====[Optional] Generic Singleton Factory=====
-|T |	Type|
-|E |	Element (în special în colecții)|
+Acesta este un pattern foarte elegant, folosit intern în **JDK**, mai ales în ''Collections''.
-|K |	Key|
-|V |	Value|
+O singură instanță poate fi folosită pentru **toate tipurile**, iar generics asigură siguranța.
-|R |	Result|
-|? |	wildcard, tip necunoscut|
+<code java>
+public class SingletonFactory {
+    private static final Box<Object> INSTANCE = new Box<>();
+    @SuppressWarnings("unchecked")
+    public static <T> Box<T> getInstance() {
+        return (Box<T>) INSTANCE;
+    }
+}
+</code>
+Utilizare:
+<code java>
+Box<String> a = SingletonFactory.getInstance();
+Box<Integer> b = SingletonFactory.getInstance();
+</code>
+Observație:
+  * Instanța din spate e aceeași (''Box<Object>'').
+  * Dar fiecare apelant primește o versiune tipizată în siguranță.
+<note important>
+De ce funcționează codul de mai sus?
+  - instanța este imutabilă sau fără stare
+  - cast-ul este sigur
+  - comportamentul este identic pentru orice tip
+</note>
+<note tip>
+Acest pattern apare în:
+  * ''Collections.emptyList()''
+  * ''Collections.emptyMap()''
+  * ''Optional.empty()''
+  * ''Stream.empty()''
+</note>
+=====[Optional] Self-bounded Generics (Curiously Recurring Template Pattern — CRTP)=====
+Este un pattern avansat unde un **tip generic** se referă la el **însuși**.
+<code java>
+class ComparableSelf<T extends ComparableSelf<T>> { }
+</code>
+Scopul acestui pattern este de a asigura că **subclasele** folosesc un **tip compatibil cu ele însele**.
+De exemplu:
+<code java>
+class Person extends ComparableSelf<Person> { }
+</code>
+Beneficiul major este că putem scrie algoritmi care impun **tipuri consistente**.
+Exemplu tipic:
+<code java>
+interface SelfComparable<T extends SelfComparable<T>> {
+    int compareTo(T other);
+}
+</code>
+Implementare corectă:
+<code java>
+class Car implements SelfComparable<Car> {
+    public int compareTo(Car other) { ... }
+}
+</code>
+Implementare incorectă (interzisă de self-bounding):
+<code java>
+class Car implements SelfComparable<Object> { ... }
+</code>
+Self-bounded generics **împiedică** astfel de erori de design.
 ======Exerciții======
@@ Line 487: / Line 798: @@
+====== Resurse și link-uri utile ======
+  * [[https://www.baeldung.com/java-generics|The Basics of Java Generics - Baeldung]]
+  * [[https://www.c-sharpcorner.com/article/how-c-sharp-generics-stand-out-a-comparison/|How C# Generics is different from Java Generics - C# Corner]]

Administrativ

Laboratoare

Teme

Resurse utile

Alte resurse

Arhiva laboratoare

Arhiva teme

Arhiva teste grila

Teste grilă

poo-ca-cd/laboratoare/genericitate-si-tipuri-parametrizate.1765176556.txt.gz · Last modified: 2025/12/08 08:49 by florian_luis.micu

Show page Old revisions

Media Manager Back to top