CAELUM

Quando um programador começa com Java, ele rapidamente desiste das arrays para trabalhar com a ArrayList, que encapsula algumas rotinas comuns e trabalhosas. Depois o programador começa a se preocupar mais com o encapsulamento e passa a se refernciar as ArrayLists como List.

Um último passo que é mais díficil do programador tomar é de abstrair suas referências para Collection. Isso talvez ocorra por causa da óbvia ausência do método get(int) na interface Collection, apesar de que em muitos casos estamos apenas usando uma coleção para guardar um punhado de referências, sem nos importar com a ordem em que vamos percorrê-las e nem vamos precisar pegar uma referência que está em determinada posição (acesso aleatório). É nesse caso que a utilização dos Sets (em especial os que usam tabelas de espalhamento) é fortemente indicada (e mesmo que você precisasse garantir a ordem para iterar as referências, poderia usar uma coleção como a LinkedHashSet).

No curso de Java e Orientação a Objetos da Caelum, temos alguns exercícios extras. No capítulo de coleções tentamos mostrar a grande diferença de se usar um HashSet em vez de uma ArrayList quando precisamos realizar muitas buscas nessa coleção (isto é, usar o contains()). Você pode baixar essa apostila através do site.

Segue um código em que inserimos 30 mil referências a objetos do tipo Integer em uma ArrayList, e depois fazemos uma busca por cada um deles. Repare que 30 mil não é um número incomum.

public class TestaCollections {
  public static void main(String[] args) {
    Collection<Integer> colecao = new ArrayList<Integer>();

    long tempoInicial = System.currentTimeMillis();

    for (int i = 0; i < 30000; i++) {
      colecao.add(i);
    }

    for (int i = 0; i < 30000; i++) {
      colecao.contains(i);
    }

    long tempoFinal = System.currentTimeMillis();
    System.out.printf("%.3f ms%n", (tempoFinal - tempoInicial) / 1000d);
  }
}

O resultado: 8,891 ms.

Vamos agora realizar o mesmo teste só que com uma estrutura que utilize tabelas de espalhamento, nesse caso o HashSet. Mudamos a seguinte linha:

    Collection<Integer> colecao = new ArrayList<Integer>();


Para:

    Collection<Integer> colecao = new HashSet<Integer>();


O novo resultado? Incríveis 0,078 ms. 114 vezes mais rápido! E se você aumentar o tamanho dos laços dos testes, essa proporção só vai aumentar! Porque isso? O contains da ArrayList faz uma busca linear, já o HashSet utiliza uma tabela de espalhamento para tentar fazer a busca em tempo constante.

Você ainda pode fazer outros testes interessantes. Um TreeSet será mais devagar para inserir, pois mantém uma árvore rubro negra como estrutura de dados interna, e sua busca muito melhor que a da ArrayList e um pouco mais lenta que a do HashSet, porém teremos nossos elementos ordenados. Comparar a inserção e busca de elementos entre LinkedList e ArrayList também mostra números impressionantes: percorrer uma LinkedList sem usar um Iterator (ou enhanced for) é absurdamente lento, já que o seu método get(int) percorre a lista toda desde o começo, por sua vez, na ArrayList inserir elementos nas posições iniciais não é nada performático (é necessário deslocar todo o restante da array pra frente).

Obviamente uma boa função de hash também é essencial. Recentemente a Sun melhorou a função de hash dos nomes dos métodos que o compilador utilizava para depois procurá-los, e com apenas isso conseguiu uma melhoria de performance de 2% na execução geral. Imagine se eles utilizassem uma List para isso? Dominar as coleções e estruturas de dados do Java é fundamental para um bom código.