Classes Abstratas

"Dá-se importância aos antepassados quando já não temos nenhum." -- François Chateaubriand

Ao final deste capítulo, você será capaz de utilizar classes abstratas quando necessário.

Repetindo mais código?

Recordemos como pode estar nossa classe Funcionario:

    public class Funcionario {

        protected String nome;
        protected String cpf;
        protected double salario;

        public double getBonificacao() {
            return this.salario * 1.2;
        }

        // outros métodos aqui

    }

Considere o nosso ControleDeBonificacao:

    public class ControleDeBonificacoes {

        private double totalDeBonificacoes = 0;

            public void registra(Funcionario f) {
                System.out.println("Adicionando bonificação do funcionario: " + f);
                this.totalDeBonificacoes += f.getBonificacao();
            }

            public double getTotalDeBonificacoes() {
                return this.totalDeBonificacoes;
            }
    }

Nosso método registra recebe qualquer referência do tipo Funcionario, isto é, podem ser objetos do tipo Funcionario e quaisquer de seus subtipos: Gerente, Diretor e, consequentemente, alguma nova subclasse que venha a ser escrita sem prévio conhecimento do autor da ControleDeBonificacao.

Estamos utilizando aqui a classe Funcionario para o polimorfismo. Se não fosse ela, teríamos um grande prejuízo: precisaríamos criar um método registra com o objetivo de receber cada um dos tipos de Funcionario, um para Gerente, um para Diretor, etc. Repare que perder esse poder é muito pior do que a pequena vantagem a qual a herança apresenta ao herdar código.

Porém, em alguns sistemas, como é o nosso caso, usamos uma classe com apenas esses intuitos: economizar um pouco código e ganhar polimorfismo para criar métodos mais genéricos que se encaixem em diversos objetos.

Faz sentido ter uma referência do tipo Funcionario? Essa pergunta é diferente de saber se faz sentido ter um objeto do tipo Funcionario: neste caso, faz, sim, e é muito útil.

Referenciando Funcionario, temos o polimorfismo de referência, já que podemos receber qualquer objeto que seja um Funcionario. Porém, dar new em Funcionario pode não fazer sentido, isto é, não queremos receber um objeto do tipo Funcionario, mas, sim, que aquela referência seja ou um Gerente, ou um Diretor, etc. Algo mais concreto que um Funcionario.

    ControleDeBonificacoes cdb = new ControleDeBonificacoes();
    Funcionario f = new Funcionario();
    cdb.adiciona(f); // faz sentido?

Vejamos um outro caso em que não faz sentido ter um objeto daquele tipo, apesar da classe existir: imagine a classe Pessoa e duas filhas, PessoaFisica e PessoaJuridica. Quando puxamos um relatório de nossos clientes (uma array de Pessoa, por exemplo), queremos que cada um deles seja ou uma PessoaFisica ou uma PessoaJuridica. A classe Pessoa, nesse caso, estaria sendo usada apenas para ganhar o polimorfismo e herdar algumas coisas: não faz sentido permitir instanciá-la.

Para resolver esses problemas, temos as classes abstratas.

Classe abstrata

O que exatamente vem a ser a nossa classe Funcionario? Nossa empresa tem apenas Diretores, Gerentes, Secretárias, etc. Ela é uma classe que apenas idealiza um tipo, define somente um rascunho.

Para o nosso sistema, é inadmissível um objeto ser apenas do tipo Funcionario (pode existir um sistema em que faça sentido ter objetos do tipo Funcionario ou apenas Pessoa, mas, no nosso caso, não).

Utilizamos a palavra-chave abstract para impedir que ela possa ser instanciada. Esse é o efeito direto de se usar o modificador abstract na declaração de uma classe:

    public abstract class Funcionario {

        protected double salario;

        public double getBonificacao() {
            return this.salario * 1.2;
        }

        // outros atributos e métodos comuns a todos Funcionarios

    }

E no meio de um código:

Funcionario f = new Funcionario(); // não compila!!!

O código acima não compila. O problema é instanciar a classe – criar referência você pode. Se ela não pode ser instanciada, para que serve? Serve para o polimorfismo e herança dos atributos e métodos, que são recursos muito poderosos, como já vimos.

Então, herdemos essa classe reescrevendo o método getBonificacao:

    public class Gerente extends Funcionario {

        public double getBonificacao() {
            return this.salario * 1.4 + 1000;
        }
    }

Mas qual é a real vantagem de uma classe abstrata? Poderíamos ter feito isso com uma herança comum. Por enquanto, a única diferença é que não podemos instanciar um objeto do tipo Funcionario, que já é de grande valia, dando mais consistência ao sistema.

Fique claro que a nossa decisão de transformar Funcionario em uma classe abstrata dependeu do nosso domínio. Pode ser que, em um sistema com classes similares, faça sentido uma classe análoga a Funcionario ser concreta.

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Métodos abstratos

Se o método getBonificacao não fosse reescrito, ele seria herdado da classe mãe, fazendo com que devolvesse o salário mais 20%.

Levando em consideração que cada funcionário em nosso sistema tem uma regra totalmente diferente a fim de ser bonificado, faz algum sentido ter esse método na classe Funcionario? Será que existe uma bonificação padrão para todo tipo de Funcionario? Parece que não, cada classe filha terá um método diferente de bonificação, pois, de acordo com nosso sistema, não existe uma regra geral: queremos que cada pessoa a qual escreve a classe de um Funcionario diferente (subclasses de Funcionario) reescreva o método getBonificacao de acordo com as suas regras.

Poderíamos, então, jogar fora esse método da classe Funcionario? O problema é que, se ele não existisse, não poderíamos chamar o método apenas com uma referência a um Funcionario, pois ninguém garante que essa referência aponta para um objeto o qual tem esse método. Será que, dessa maneira, devemos retornar um código como um número negativo? Isso não resolve o problema: se esquecermos de reescrever esse método, teremos dados errados sendo utilizados como bônus.

Em Java, existe um recurso no qual, em uma classe abstrata, podemos escrever que determinado método será sempre escrito pelas classes filhas. Isto é, um método abstrato.

Ele indica que todas as classes filhas (concretas, ou seja, não abstratas) devem reescrever esse método, ou não compilarão. É como se você herdasse a responsabilidade de ter aquele método.

Como declarar um método abstrato
Às vezes, não fica claro como declarar um método abstrato.
Basta escrever a palavra-chave abstract na sua assinatura e colocar um ponto e vírgula em vez de abrir e fechar chaves!

    public abstract class Funcionario {

        public abstract double getBonificacao();

        // outros atributos e métodos

    }

Repare que não colocamos o corpo do método e usamos a palavra-chave abstract para defini-lo. Por que não colocar corpo algum? Porque esse método nunca será chamado. Sempre que alguém chamar o método getBonificacao, cairá em uma das suas filhas a qual realmente escreveu o método.

Qualquer classe que estender a classe Funcionario será obrigada a reescrever esse método, tornando-o concreto. Se não o reescreverem, um erro de compilação ocorrerá.

O método do ControleDeBonificacao estava assim:

    public void registra(Funcionario f) {
        System.out.println("Adicionando bonificação do funcionario: " + f);
        this.totalDeBonificacoes += f.getBonificacao();     
    }

Como posso acessar o método getBonificacao se ele não existe na classe Funcionario?

Já que o método é abstrato, com certeza suas subclasses têm esse método, garantindo que essa invocação de método não falhará. Basta pensar: uma referência do tipo Funcionario nunca aponta para um objeto que não tem o método getBonificacao, pois não é possível instanciar uma classe abstrata, apenas as concretas. Um método abstrato obriga a classe na qual ele se encontra a ser abstrata, assegurando a compilação coerente do código acima.

Aumentando o exemplo

E se, no nosso exemplo de empresa, tivéssemos o próximo diagrama de classes com os seguintes métodos:

Ou seja, tenho a classe abstrata Funcionario com o método abstrato getBonificacao; as classes Gerente e Presidente estendem Funcionario e implementam o método getBonificacao; e, por fim, a classe Diretor, que estende Gerente, mas não implementa o método getBonificacao.

Essas classes compilarão? Rodarão?

A resposta é sim. E, além de tudo, farão exatamente o que nós queremos, pois quando Gerente e Presidente têm os métodos perfeitamente implementados, a classe Diretor, a qual não os tem, usará a implementação herdada de Gerente.

E esse diagrama em que incluímos uma classe abstrata Secretaria sem o método getBonificacao, a qual é estendida por mais duas classes (SecretariaAdministrativa, SecretariaAgencia) que, por sua vez, implementam o método getBonificacao, compilará? Rodará?

De novo, a resposta é sim, pois Secretaria é uma classe abstrata. Por isso, o Java tem certeza de que ninguém conseguirá instanciá-la e tampouco chamar o seu método getBonificacao. Lembrando que, nesse caso, não precisamos nem ao menos escrever o método abstrato getBonificacao na classe Secretaria.

Se eu não reescrever um método abstrato da minha classe mãe, o código não compilará. Mas posso, em vez disso, declarar a classe como abstrata!

java.io
Classes abstratas não têm nenhum segredo de aprendizado, mas quem está aprendendo orientação a objetos pode ter uma enorme dificuldade para saber quando utilizá-las, o que é muito normal.
Estudaremos o pacote java.io, que usa bastantes classes abstratas, sendo um exemplo real de uso desse recurso (classe InputStream e suas filhas) e, assim, melhorando o seu entendimento.

Para saber mais...

Uma classe que estende uma classe normal também pode ser abstrata. Ela não poderá ser instanciada, mas sua classe pai, sim!
Uma classe abstrata não precisa necessariamente ter um método abstrato.

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Exercícios: classes abstratas

Repare que a nossa classe Conta é uma excelente candidata para uma classe abstrata. Por quê? Que métodos seriam interessantes candidatos a serem abstratos?
Transforme a classe Conta em abstrata:
```
    public abstract class Conta {
        // ...
    }
```
Como a classe Conta agora é abstrata, não conseguimos dar new nela mais. Se não podemos dar new em Conta, qual é a utilidade de ter um método que recebe uma referência à Conta como argumento? Aliás, posso ter isso?
Para entender melhor o abstract, comente o método getTipo() da ContaPoupanca. Dessa forma, ele herdará o método diretamente de Conta.
Transforme o método getTipo() da classe Conta em abstrato. Repare que, ao colocar a palavra-chave abstract ao lado do método, o Eclipse rapidamente recomendará a remoção do corpo (body) do método com um quickfix.
Sua classe Conta deve ficar parecida com:
```
    public abstract class Conta {
        // atributos e métodos que já existiam

        public abstract String getTipo();
    }
```
Qual é o problema com a classe ContaPoupanca?
Descomente o método getTipo na classe ContaPoupanca e, se necessário, altere-o para que a classe possa compilar normalmente.
(Opcional) Existe outra maneira de a classe ContaPoupanca compilar se você não reescrever o método abstrato?
(Opcional) Para que ter o método getTipo na classe Conta se ele não faz nada? O que acontece se simplesmente apagarmos esse método da classe Conta e deixarmos o método getTipo nas filhas?

(Opcional) Posso chamar um método abstrato de dentro de um outro método da própria classe abstrata? Por exemplo, imagine que exista o seguinte método na classe Conta:

public String recuperaDadosParaImpressao() {
  String dados = "Titular: " + this.titular;
  dados += "\nNúmero: " + this.numero;
  dados += "\nAgência: " + this.agencia;
  dados += "\nSaldo: R$" + this.saldo;
  return dados;
}

Poderíamos invocar o getTipo dentro desse método? Algo como:

  dados += "\nTipo: " + this.getTipo();