Primeiros passos com Java VIII - Polimorfismo e Interface

Polimorfismo e Interface

No último artigo foi mostrado a Herança e como podemos fazer uso de Classes Abstratas , para criar estruturas que podem ser usadas para realizar Herança mas sem que sejam criadas classes a partir delas. Agora vamos abordar o tema Polimorfismo e como é importante esse conhecimento para se trabalhar de forma orientada a objetos com Java.

Polimorfismo significa múltiplas formas e aqui veremos como podemos tirar vantagem de um código que pode assumir muitas formas e deixar todo o processamento mais fluído e flexível.

Ao fim desse artigo você será capaz de saber usar e identificar o Polimorfismo em seu código e também estará ciente das vantagens que esse recurso trás.

Antes mesmo de entrar no assunto de Polimorfismo é extremamente importante entender o que é uma Interface na Java , pois é um recurso muito usado em conjunto com Polimorfismo.

Uma Interface é um contrato que define “esqueletos” de métodos para que sejam implementados por classes. Muito similares com a ideia de Classes Abstratas , é uma estrutura que não pode ser instanciada porém existem diferenças entre Interfaces e Classes Abstratas e iremos ver algumas no decorrer do artigo.

Voltando ao exemplo base que está sendo usado nos outros artigos, a nossa aplicação bancária possui uma Classe Abstrata que se refere a uma Conta e não faz sentido nessa aplicação que seja possível criar uma conta sem dizer se é de pessoa física ou jurídica, então a classe Conta foi definida como uma Classe Abstrata onde através de Herança foi definido classes filhas ou sub-classes de Conta ( PessoaFisica e PessoaJuridica ), então podemos concluir que as classes PessoaFisica e PessoaJuridica são do mesmo tipo da classe Conta já que são filhas e isso é chamado de relacionamento É-UM onde a classe PessoaFisica é considerada uma Conta. Podemos definir outro tipo de relacionamento no Java onde a classe também será do tipo É-UM porém com uma ideia mais voltada para a capacidade que essa classe irá possuir e fazemos isso com Interface.

Para ficar mais claro vamos criar uma Interface que será responsavel pelos serviços de financiamentos, vamos chamá-la de Financiamento :

public interface Financiamento {

    boolean pegaEmprestimo(Conta conta);

    BigDecimal liberaEmprestimo(Conta conta, BigDecimal valor);
}

No código anterior foi definido dois métodos, um chamado pegaEmprestimo que recebe uma Conta como argumento e devolve um boolean e outro chamado liberaEmprestimo que também recebe uma Conta e devolve um BigDecimal que seria referente ao valor do emprestimo liberado. Podemos ver que uma Interface define os contratos de métodos porém não provê uma implementação, também não foi passado nenhum modificador de acesso, porém no caso de interfaces isso não significa que esses métodos sejam default como vimos em artigos anteriores, nesse caso não precisamos informar mas todo método em uma Interface é automaticamente public e abstract sempre.

Com a Interface criada iremos criar uma classe chamada Banco e iremos fazer com que essa classe possa ter a capacidade de fornecer financiamentos:

public class Banco implements Financiamento{

    private String nome;
    private List<Conta> contas;

    public Banco(String nome, List<Conta> contas) {
        this.nome = nome;
        this.contas = contas;
    }

    @Override
    public boolean pegaEmprestimo(Conta conta) {
        return new Random().nextBoolean();
    }

    @Override
    public BigDecimal liberaEmprestimo(Conta conta, BigDecimal valor) {
        if (this.pegaEmprestimo(conta)) {
            return valor;
        }
        return valor.divide(new BigDecimal(2));
    }

    public String getNome() {
        return nome;    
    }

    public List<Conta> getContas() {
        return List.copyOf(contas);
    }
}

Nesse exemplo temos a classe Banco e quando queremos usar Interfaces adicionamos a palavra reservada implements que como o próprio nome diz irá implementar aquela Interface e criar um relacionamento entre a Classe e a Interface , também foi necessário implementar os métodos pegaEmprestimo e liberaEmprestimo, onde o pegaEmprestimo só devolve um boolean aleatório e o método liberaEmprestimo que se baseia no retorno do pegaEmprestimo para saber a quantidade que será liberada de crédito, caso a analise de crédito retorne um true ele poderá pegar o valor total solicitado e caso retorne false poderá pegar a metade.

Podemos começar a ver um pouco de Polimorfismo nesse código onde os métodos pegaEmprestimo e liberaEmprestimo recebem como argumento uma Conta sem fazer distinção se é uma conta de pessoa física ou jurídica e se por acaso no futuro existir outro tipo de conta esse código está preparado para recebê-lo, o que torna o nosso código mais flexível e desacoplado das implementações como PessoaFisica ou PessoaJuridica.

Agora podemos criar uma instância de Banco e fazer as operações de Financiamento para as Contas :

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        Conta contaFisicaGuilherme = new PessoaFisica("Guilherme");
        Conta contaJuridicaGuilherme = new PessoaJuridica("Empresa do Guilherme");

        Banco banco = new Banco("MeuBanco", List.of(contaFisicaGuilherme, contaFisicaGuilherme));

        BigDecimal valorLiberado = banco.liberaEmprestimo(contaFisicaGuilherme, new BigDecimal("1000"));
        System.out.println("Valor liberado %s para conta %s".formatted(valorLiberado, contaFisicaGuilherme));

        valorLiberado = banco.liberaEmprestimo(contaJuridicaGuilherme, new BigDecimal("10000"));
        System.out.println("Valor liberado %s para conta %s".formatted(valorLiberado, contaJuridicaGuilherme));
    }
}

Explicando o código acima, primeiramente criamos duas classes, uma para PessoaFisica e outra para PessoaJuridica porém as duas foram atribuídas para variáveis do tipo Conta , isso também é o Polimorfismo em ação pois como foi dito anteriormente tanto a classe PessoaFisica quanto PessoaJuridica são filhas ou sub-classes da classe Conta e por isso podemos referenciar dessa maneira, e podemos passar para o método liberaEmprestimo uma PessoaFisica ou PessoaJuridica que são uma Conta também, porém poderíamos passar uma variável do tipo PessoaFisica ou PessoaJuridica pois como dissemos elas também são do tipo Conta.

Um ponto diferente entre Interfaces e Classes Abstratas é que pode haver múltiplas implementações de Interfaces para uma classe, coisa que não pode acontecer com Classes Abstratas já que não existe Herança múltipla no Java mas com Interfaces podemos adicionar esse comportamento e para exemplificar isso iremos criar outra Interface para serviços de transferências do banco:

public interface Transferencia {

    void realizaTransferencia(Conta origem, Conta destino, BigDecimal valor);
}

Criamos uma Interface Transferencia com um método realizaTransferencia que recebe a Conta de origem, a Conta de destino e o valor da transferência, e aqui fica bem claro a ideia de Polimorfismo já que não amarramos uma transferência para uma conta jurídica ou física; vamos adicionar essa funcionalidade na classe Banco :

public class Banco implements Financiamento, Pagamento{

    //TODO O RESTO OMITIDO

    @Override
    public void realizaTransferencia(Conta origem, Conta destino, BigDecimal valor) {
        BigDecimal valorSacado = origem.saca(valor);
        destino.deposita(valorSacado);
    }

}

Como visto no código acima para fazer a implementação de múltiplas Interfaces no Java basta adicioná-las após a palavra implements separadas por vírgula. Nesse exemplo foi implementado a transferência entre contas onde basicamente é feito o saque de uma conta e o depósito em outra, como fazemos uso do Polimorfismo nesse caso não ficamos amarrados ou presos a detalhes de implementação de como as contas fazem esse procedimento, após declararmos o que queremos que seja feito sabemos que as implementações irão executar suas responsabilidades. Foram feitos alguns ajustes para que esse lógica funcionasse, primeiramente olhando a classe Conta :

public abstract class Conta {

    protected BigDecimal saldo;

    public Conta() {
        this.saldo = new BigDecimal("1000");
    }
}

Foi adicionado o atributo saldo que também foi adicionado ao construtor da classe Conta para que na inicialização aja saldo com valor de 1000 quando uma conta nova é criada, uma observação é que mesmo não podendo criar uma instância de uma Classe Abstrata podemos ter um construtor que será usado pelas classe filhas, já nas classes PessoaFisica e PessoaJuridica foi adicionado ao construtor a chamada para o construtor da classe mãe. E adicionamos a lógica para subtrair ou adicionar ao saldo quando ocorrer um saque ou um depósito, segue o exemplo na classe PessoaFisica :

public class PessoaFisica extends Conta {
    public static final String TIPO_DE_DOCUMENTO = "CPF";

    public PessoaFisica(String nome){
        //CHAMADA AO CONSTRUTOR DA CLASSE MÃE
        super();
        this.documento = TIPO_DE_DOCUMENTO;
        this.nome = nome;
    }

    @Override
    public BigDecimal saca(BigDecimal quantidade) {
        System.out.println("APLICANDO REGRA MUITO ESPECÍFICA SEM CHAMAR A SUPER CLASSE");
        System.out.println("SAQUE PARA PESSOA " + this.nome + " COM DOCUMENTO " + this.documento);
        //LÓGICA PARA ADICIONAR AO SALDO
        this.saldo = this.saldo.subtract(quantidade);
        return quantidade;
    }

    @Override
    public BigDecimal deposita(BigDecimal quantidade) {
        System.out.println("APLICANDO REGRA MUITO ESPECÍFICA SEM CHAMAR A SUPER CLASSE");
        System.out.println("DEPOSITANDO PARA PESSOA " + this.nome + " COM DOCUMENTO " + this.documento);
        //LÓGICA PARA SUBTRAIR DO SALDO
        this.saldo = this.saldo.add(quantidade);
        return quantidade;
    }
}

As mudanças no código foram:

• No construtor foi adicionado uma chamada ao construtor da classe mãe através do super().
• Tanto no método saca quanto no deposita foi chamado o atributo saldo para adicionar fundos, no método saca , ou para subtrair fundos, método deposita.

E agora executando esse código:

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        Conta contaFisicaGuilherme = new PessoaFisica("Guilherme");
        Conta contaJuridicaGuilherme = new PessoaJuridica("Empresa do Guilherme");

        Banco banco = new Banco("MeuBano", List.of(contaFisicaGuilherme, contaFisicaGuilherme));

        banco.realizaTransferencia(contaFisicaGuilherme, contaJuridicaGuilherme, new BigDecimal("10"));

        System.out.println(contaFisicaGuilherme);
        System.out.println(contaJuridicaGuilherme);
    }
}

Teremos como saída o seguinte:

Conta{nome='Guilherme', documento='CPF', saldo=990}
Conta{nome='Empresa do Guilherme', documento='CNPJ', saldo=1010}

Uma novidade que passou a existir a partir do Java 8 foi a possibilidade de haver um método implementado em uma Interface , antes só as Classes Abstratas poderiam possuir métodos implementados. Vamos ver isso em ação criando uma Interface para Auditoria :

public interface Auditoria {

    default void audita(){
        System.out.println("REALIZANDO AUDITORIA");
    };
}

A Interface Auditoria possui um método chamado audita e este método já possui uma implementação e indicamos isso através da palavra default seguido do método e de sua implementação, se quisermos implementar essa Interface na classe Banco não será mais obrigatório fornecer uma implementação para esse método:

public class Banco implements Financiamento, Pagamento, Auditoria{
    //TODO RESTO OMITIDO
}

Não foi obrigatório fornecer uma implementação porém se for necessário podemos sobrescrever o método audita:

@Override
public void audita() {
    Auditoria.super.audita();
    System.out.println("AUDITORIA CUSTOMIZADA");
}

Sobrescrevemos o método audita porém é possível manter a implementação padrão através da chamada Auditoria.super.audita() onde o super serve para invocar o método que está na Interface. Se executarmos esse código agora:

Conta contaFisicaGuilherme = new PessoaFisica("Guilherme");
Conta contaJuridicaGuilherme = new PessoaJuridica("Empresa do Guilherme");

Banco banco = new Banco("MeuBano", List.of(contaFisicaGuilherme, contaFisicaGuilherme));
banco.audita();

O resultado será:

REALIZANDO AUDITORIA
AUDITORIA CUSTOMIZADA

O último ponto entre Interfaces e Classes Abstratas é que não podemos adicionar atributos em Interfaces mas conseguimos fazer isso em Classes Abstratas.

Problema Diamante

No último artigo falamos que não existe Herança múltipla no Java pois se houverem dois métodos com a mesma assinatura em classes diferentes qual método seria executado. Porém o mesmo problema pode ocorrer com Interfaces e é permitido implementar múltiplas Interfaces , como esse problema é contornado nesses casos?

Vamos criar duas Interfaces , Log e Logger e as duas irão conter um método chamado log:

public interface Log {

    default void log(){
        System.out.println("REALIZANDO LOG");
    };
}

public interface Logger {

    default void log(){
        System.out.println("REALIZANDO LOGGER");
    };
}

As duas Interfaces possuem a mesma assinatura e as duas possuem métodos já implementados, se adicionarmos essas Interfaces na classe Banco o código irá parar de compilar. Isso ocorre pois o compilador consegue identificar esse problema e irá nos obrigar a fornecer uma implementação para esse método.

public class Banco implements Log, Logger{

    @Override
    public void log() {
        Log.super.log();
        Logger.super.log();
    }

}

No exemplo acabamos por usar as duas implementações porém poderíamos escolher entre uma delas ou até mesmo criar uma implementação customizada na classe Banco.

Para saber mais sobre o Problema Diamante.

Quando usar Interface ou Classe Abstrata?

Não existe uma resposta padrão para essa pergunta porém podemos analisar qual usar de acordo com alguns critérios:

|---------------------------------------|---------------------------------------------------------|
| Interface                             | Classe Abstrata         
|---------------------------------------|---------------------------------------------------------|
| Várias implementações que compartilham| Compartilhar código em classes relacionadas que possuem | 
| a mesma assinatura de método          | um comportamento em comum 
|---------------------------------------|---------------------------------------------------------|
| Adicionar comportamento mesmo sem     | Compartilhar atributos entre classes 
| ter total certeza de como será        | 
| a implementação 
|---------------------------------------|---------------------------------------------------------|
| Fazer uso de múltiplas implementações | Controle de acesso através de modificadores de acessos  |
|---------------------------------------|---------------------------------------------------------|

Utilização de Polimorfismo pela linguagem

A própria linguagem Java faz muito uso de Polimorfismo por padrão, um exemplo disso é a Interface List que possui diversas implementações:

List<String> lista = new ArrayList<>();
lista = new LinkedList<>();
lista = new Vector<>();
lista = new Stack<>();

Podemos ver que a variável lista pode carregar várias implementações pois todas essas classes implementam direta ou indiretamente a Interface List.

Conclusão

Neste artigo exploramos Interfaces e como podemos fazer uso delas para criar código Polimórficos.

O código deste artigo se encontra no GitHub

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