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Java中的枚舉，這一篇全了，一些不為人知的干貨

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Java枚舉，也稱作Java枚舉類型，是一種字段由一組固定常量集合組成的類型。枚舉的主要目的是加強(qiáng)編譯時(shí)類型的安全性。enum關(guān)鍵字是Java中的保留關(guān)鍵字。

在編譯或設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)我們知道所有變量的可能性時(shí)，盡量使用枚舉類型。本篇文章就帶大家全面系統(tǒng)的了解枚舉的使用，以及會(huì)遇到的一些問題。

Java中的枚舉

枚舉通常是一組相關(guān)的常量集合，其他編程語言很早就開始用枚舉了，比如C++。從JDK1.5起，Java也開始支持枚舉類型。

枚舉是一種特殊的數(shù)據(jù)類型，它既是一種類(class)類型卻又比類類型多了些特殊的約束，這些約束也造就了枚舉類型的簡(jiǎn)潔性、安全性以及便捷性。

在Java中，通過enum來聲明枚舉類型，默認(rèn)繼承自java.lang.Enum。所以聲明枚舉類時(shí)無法再繼承其他類。

枚舉聲明

在生活中我們會(huì)經(jīng)常辨認(rèn)方向，東南西北，它們的名稱、屬性等基本都是確定的，我們就可以將其聲明為枚舉類型：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public enum Direction {
    2. 
  
  
  
  2.    EAST, WEST, NORTH, SOUTH;
    3. 
  
  
  
  3. }
    4.

同樣，每周七天也可以聲明成枚舉類型：

 
 
 
    
  
  
  
  1. enum Day {
    2. 
  
  
  
  2.     MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY,
    3. 
  
  
  
  3.     THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
    4. 
  
  
  
  4. }
    5.

在沒有枚舉或沒使用枚舉的情況下，并不是說不可以定義變量，我們可以通過類或接口進(jìn)行常量的定義：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class Day {
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3.     public static final int MONDAY =1;
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5.     public static final int TUESDAY=2;
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7.     public static final int WEDNESDAY=3;
    8. 
  
  
  
  8. 
  
  
  
  9.     public static final int THURSDAY=4;
    10. 
  
  
  
  10. 
  
  
  
  11.     public static final int FRIDAY=5;
    12. 
  
  
  
  12. 
  
  
  
  13.     public static final int SATURDAY=6;
    14. 
  
  
  
  14. 
  
  
  
  15.     public static final int SUNDAY=7;
    16. 
  
  
  
  16. 
  
  
  
  17. }
    18.

但這樣存在許多不足，如在類型安全和使用方便性上。如果存在定義int值相同的變量，混淆的幾率還是很大的，編譯器也不會(huì)提出任何警告。因此，當(dāng)能使用枚舉的時(shí)候，并不提倡這種寫法。

枚舉的底層實(shí)現(xiàn)

上面我們已經(jīng)說了，枚舉是一個(gè)特殊的類，每一個(gè)枚舉項(xiàng)本質(zhì)上都是枚舉類自身的實(shí)例。

因此，上面枚舉類Direction可以通過下面代碼進(jìn)行示例：

 
 
 
    
  
  
  
  1. final class Direction extends Enum{
    2. 
  
  
  
  2.     public final static Direction EAST = new Direction();
    3. 
  
  
  
  3.     public final static Direction WEST = new Direction();
    4. 
  
  
  
  4.     public final static Direction NORTH = new Direction();
    5. 
  
  
  
  5.     public final static Direction SOUTH = new Direction();
    6. 
  
  
  
  6. }
    7.

首先通過javac命令對(duì)Direction進(jìn)行編譯，然后通過javap命令來查看一下對(duì)應(yīng)class文件內(nèi)容：

 
 
 
    
  
  
  
  1. bogon:enums apple$ javap Direction.class 
    2. 
  
  
  
  2. Compiled from "Direction.java"
    3. 
  
  
  
  3. public final class com.choupangxia.enums.Direction extends java.lang.Enum {
    4. 
  
  
  
  4.   public static final com.choupangxia.enums.Direction EAST;
    5. 
  
  
  
  5.   public static final com.choupangxia.enums.Direction WEST;
    6. 
  
  
  
  6.   public static final com.choupangxia.enums.Direction NORTH;
    7. 
  
  
  
  7.   public static final com.choupangxia.enums.Direction SOUTH;
    8. 
  
  
  
  8.   public static com.choupangxia.enums.Direction[] values();
    9. 
  
  
  
  9.   public static com.choupangxia.enums.Direction valueOf(java.lang.String);
    10. 
  
  
  
  10.   static {};
    11. 
  
  
  
  11. }
    12.

可以看到，一個(gè)枚舉在經(jīng)過編譯器編譯過后，變成了一個(gè)抽象類，它繼承了java.lang.Enum;而枚舉中定義的枚舉常量，變成了相應(yīng)的public static final屬性，而且其類型就抽象類的類型，名字就是枚舉常量的名字。

枚舉使用實(shí)例

通過上面的反編譯我們可以看到，枚舉的選項(xiàng)本質(zhì)上就是public static final的變量，所以就把它當(dāng)做這樣的變量使用即可。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class EnumExample {
    2. 
  
  
  
  2.     public static void main(String[] args) {
    3. 
  
  
  
  3.         Direction north = Direction.NORTH;
    4. 
  
  
  
  4.         System.out.println(north);        //Prints NORTH
    5. 
  
  
  
  5.     }
    6. 
  
  
  
  6. }
    7.

枚舉的ordinal()方法

ordinal()方法用于獲取枚舉變量在枚舉類中聲明的順序，下標(biāo)從0開始，與數(shù)組中的下標(biāo)很相似。它的設(shè)計(jì)是用于EumSet和EnumMap復(fù)雜的基于枚舉的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用。

 
 
 
    
  
  
  
  1. Direction.EAST.ordinal();     //0
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. Direction.NORTH.ordinal();    //2
    4.

需要注意的是如果枚舉項(xiàng)聲明的位置發(fā)生了變化，那么ordinal方法的值也隨之變化。所以，進(jìn)來避免使用該方法。不然，當(dāng)枚舉項(xiàng)比較多時(shí)，別人在中間增刪一項(xiàng)，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的所有順序變化。

枚舉的values()和valueOf()

values()方法可獲取枚舉類中的所有變量，并作為數(shù)組返回：

 
 
 
    
  
  
  
  1. Direction[] directions = Direction.values();
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. for (Direction d : directions) {
    4. 
  
  
  
  4.     System.out.println(d);
    5. 
  
  
  
  5. }
    6. 
  
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  
  7. //Output:
    8. 
  
  
  
  8.  
    9. 
  
  
  
  9. EAST
    10. 
  
  
  
  10. WEST
    11. 
  
  
  
  11. NORTH
    12. 
  
  
  
  12. SOUTH
    13.

values()方法是由編譯器插入到枚舉類中的static方法，而它的父類Enum中并不存在這個(gè)方法。

valueOf(String name)方法與Enum類中的valueOf方法的作用類似根據(jù)名稱獲取枚舉變量，同樣是由編譯器生成的，但更簡(jiǎn)潔些，只需傳遞一個(gè)參數(shù)。

 
 
 
    
  
  
  
  1. Direction east = Direction.valueOf("EAST");
    2. 
  
  
  
  2.          
    3. 
  
  
  
  3. System.out.println(east);
    4. 
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  5. //Output:
    6. 
  
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  
  7. EAST
    8.

枚舉命名約定

按照約定，枚舉屬于常量，因此采用所有字母大寫，下劃線分割的風(fēng)格(UPPER_CASE)。也就是說枚舉類名與普通類約定一樣，而枚舉中的變量與靜態(tài)變量的命名規(guī)范一致。

枚舉的構(gòu)造方法

默認(rèn)情況下，枚舉類是不需要構(gòu)造方法的，默認(rèn)的變量就是聲明時(shí)的字符串。當(dāng)然，你也可以通過自定義構(gòu)造方法，來初始化枚舉的一些狀態(tài)信息。通常情況下，我們會(huì)在構(gòu)造參數(shù)中傳入兩個(gè)參數(shù)，比如，一個(gè)編碼，一個(gè)描述。

以上面的方向?yàn)槔?/p>

 
 
 
    
  
  
  
  1. public enum Direction {
    2. 
  
  
  
  2.     // enum fields
    3. 
  
  
  
  3.     EAST(0), WEST(180), NORTH(90), SOUTH(270);
    4. 
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  5.     // constructor
    6. 
  
  
  
  6.     private Direction(final int angle) {
    7. 
  
  
  
  7.         this.angle = angle;
    8. 
  
  
  
  8.     }
    9. 
  
  
  
  9.  
    10. 
  
  
  
  10.     // internal state
    11. 
  
  
  
  11.     private int angle;
    12. 
  
  
  
  12.  
    13. 
  
  
  
  13.     public int getAngle() {
    14. 
  
  
  
  14.         return angle;
    15. 
  
  
  
  15.     }
    16. 
  
  
  
  16. }
    17.

如果我們想訪問每個(gè)方向的角度，可以通過簡(jiǎn)單的方法調(diào)用：

 
 
 
    
  
  
  
  1. Direction north = Direction.NORTH;
    2. 
  
  
  
  2.          
    3. 
  
  
  
  3. System.out.println(north);                      //NORTH
    4. 
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  5. System.out.println(north.getAngle());           //90
    6. 
  
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  
  7. System.out.println(Direction.NORTH.getAngle()); //90
    8.

枚舉中的方法

枚舉就是一個(gè)特殊的類，因此也可以像普通的類一樣擁有方法和屬性。在枚舉中不僅可以聲明具體的方法，還可以聲明抽象方法。

方法的訪問權(quán)限可以是private、protected和public。可以通過這些方法返回枚舉項(xiàng)的值，也可以做一些內(nèi)部的私有處理。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public enum Direction {
    2. 
  
  
  
  2.     // enum fields
    3. 
  
  
  
  3.     EAST, WEST, NORTH, SOUTH;
    4. 
  
  
  
  4.      
    5. 
  
  
  
  5.     protected String printDirection() {
    6. 
  
  
  
  6.         String message = "You are moving in " + this + " direction";
    7. 
  
  
  
  7.         System.out.println( message );
    8. 
  
  
  
  8.         return message;
    9. 
  
  
  
  9.     }
    10. 
  
  
  
  10. }
    11.

對(duì)應(yīng)方法的使用如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. Direction.NORTH.printDirection(); 
    2. 
  
  
  
  2. Direction.EAST.printDirection(); 
    3.

枚舉類中還可以定義抽象的方法，但每個(gè)枚舉項(xiàng)中必須實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的抽象方法：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public enum Direction 
    2. 
  
  
  
  2. {
    3. 
  
  
  
  3.     // enum fields
    4. 
  
  
  
  4.     EAST {
    5. 
  
  
  
  5.         @Override
    6. 
  
  
  
  6.         public String printDirection() {
    7. 
  
  
  
  7.             String message = "You are moving in east. You will face sun in morning time.";
    8. 
  
  
  
  8.             return message;
    9. 
  
  
  
  9.         }
    10. 
  
  
  
  10.     },
    11. 
  
  
  
  11.     WEST {
    12. 
  
  
  
  12.         @Override
    13. 
  
  
  
  13.         public String printDirection() {
    14. 
  
  
  
  14.             String message = "You are moving in west. You will face sun in evening time.";
    15. 
  
  
  
  15.             return message;
    16. 
  
  
  
  16.         }
    17. 
  
  
  
  17.     },
    18. 
  
  
  
  18.     NORTH {
    19. 
  
  
  
  19.         @Override
    20. 
  
  
  
  20.         public String printDirection() {
    21. 
  
  
  
  21.             String message = "You are moving in north. You will face head in daytime.";
    22. 
  
  
  
  22.             return message;
    23. 
  
  
  
  23.         }
    24. 
  
  
  
  24.     },
    25. 
  
  
  
  25.     SOUTH {
    26. 
  
  
  
  26.         @Override
    27. 
  
  
  
  27.         public String printDirection() {
    28. 
  
  
  
  28.             String message = "You are moving in south. Sea ahead.";
    29. 
  
  
  
  29.             return message;
    30. 
  
  
  
  30.         }
    31. 
  
  
  
  31.     };
    32. 
  
  
  
  32.  
    33. 
  
  
  
  33.     public abstract String printDirection();
    34. 
  
  
  
  34. }
    35.

抽象方法的調(diào)用，與普通方法一樣：

 
 
 
    
  
  
  
  1. Direction.NORTH.printDirection(); 
    2. 
  
  
  
  2. Direction.EAST.printDirection(); 
    3.

通過這種方式就可以輕而易舉地定義每個(gè)枚舉實(shí)例的不同行為方式。比如需要每個(gè)枚舉項(xiàng)都打印出方向的名稱，就可以定義這么一個(gè)抽象的方法。

上面的實(shí)例enum類似乎表現(xiàn)出了多態(tài)的特性，可惜的是枚舉類型的實(shí)例終究不能作為類型傳遞使用。下面的方式編譯器都無法通過：

 
 
 
    
  
  
  
  1. //無法通過編譯，Direction.NORTH是個(gè)實(shí)例對(duì)象
    2. 
  
  
  
  2.  public void text(Direction.NORTH instance){ }
    3.

枚舉的繼承

上面已經(jīng)提到過枚舉繼承自java.lang.Enum，Enum是一個(gè)抽象類：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public abstract class Enum>
    2. 
  
  
  
  2.         implements Comparable, Serializable {
    3. 
  
  
  
  3.     // ...
    4. 
  
  
  
  4. }
    5.

也就是說，所有的枚舉類都支持比較(Comparable)和序列化(Serializable)的特性。也正因?yàn)樗械拿杜e類都繼承了Enum，所以無法再繼承其他類了，但是可以實(shí)現(xiàn)接口。

枚舉的比較

所有的枚舉默認(rèn)都是Comparable和單例的，因此可以通過equals方法進(jìn)行比較，甚至可以直接用雙等號(hào)“==”進(jìn)行比較。

 
 
 
    
  
  
  
  1. Direction east = Direction.EAST;
    2. 
  
  
  
  2. Direction eastNew = Direction.valueOf("EAST");
    3. 
  
  
  
  3.  
    4. 
  
  
  
  4. System.out.println( east == eastNew );           //true
    5. 
  
  
  
  5. System.out.println( east.equals( eastNew ) );    //true
    6.

枚舉集合：EnumSet和EnumMap

在java.util包下引入了兩個(gè)枚舉集合類：EnumSet和EnumMap。

EnumSet

EnumSet類的定義如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public abstract class EnumSet> extends AbstractSet
    2. 
  
  
  
  2.     implements Cloneable, java.io.Serializable{
    3. 
  
  
  
  3.     // ...
    4. 
  
  
  
  4. }
    5.

EnumSet是與枚舉類型一起使用的專用Set集合，EnumSet中所有元素都必須是枚舉類型。與其他Set接口的實(shí)現(xiàn)類HashSet/TreeSet不同的是，EnumSet在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是位向量。

位向量是一種極為高效的位運(yùn)算操作，由于直接存儲(chǔ)和操作都是bit，因此EnumSet空間和時(shí)間性能都十分可觀，足以媲美傳統(tǒng)上基于int的“位標(biāo)志”的運(yùn)算，關(guān)鍵是我們可像操作set集合一般來操作位運(yùn)算。

EnumSet不允許使用null元素，試圖插入null將拋出 NullPointerException，但測(cè)試判斷是否存在null元素或移除null元素則不會(huì)拋出異常，與大多數(shù)Collection實(shí)現(xiàn)一樣，EnumSet不是線程安全的，在多線程環(huán)境下需注意數(shù)據(jù)同步問題。

使用實(shí)例：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class Test {
    2. 
  
  
  
  2.    public static void main(String[] args) {
    3. 
  
  
  
  3.      Set enumSet = EnumSet.of(  Direction.EAST,
    4. 
  
  
  
  4.                                 Direction.WEST,
    5. 
  
  
  
  5.                                 Direction.NORTH,
    6. 
  
  
  
  6.                                 Direction.SOUTH
    7. 
  
  
  
  7.                               );
    8. 
  
  
  
  8.    }
    9. 
  
  
  
  9.  }
    10.

EnumMap

EnumMap的聲明如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class EnumMap, V> extends AbstractMap
    2. 
  
  
  
  2.     implements java.io.Serializable, Cloneable
    3. 
  
  
  
  3. {}
    4.

與EnumSet類似，EnumMap是一個(gè)特殊的Map，Map的Key必須是枚舉類型。EnumMap內(nèi)部是通過數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，效率比普通的Map更高一些。EnumMap的key值不能為null，并且EnumMap也不是線程安全的。

EnumMap使用實(shí)例如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class Test {
    2. 
  
  
  
  2.   public static void main(String[] args){
    3. 
  
  
  
  3.     //Keys can be only of type Direction
    4. 
  
  
  
  4.     Map enumMap = new EnumMap(Direction.class);
    5. 
  
  
  
  5.  
    6. 
  
  
  
  6.     //Populate the Map
    7. 
  
  
  
  7.     enumMap.put(Direction.EAST, Direction.EAST.getAngle());
    8. 
  
  
  
  8.     enumMap.put(Direction.WEST, Direction.WEST.getAngle());
    9. 
  
  
  
  9.     enumMap.put(Direction.NORTH, Direction.NORTH.getAngle());
    10. 
  
  
  
  10.     enumMap.put(Direction.SOUTH, Direction.SOUTH.getAngle());
    11. 
  
  
  
  11.   }
    12. 
  
  
  
  12. }
    13.

枚舉與switch

使用switch進(jìn)行條件判斷時(shí)，條件參數(shù)一般只能是整型，字符型，同時(shí)也支持枚舉型，在java7后switch也對(duì)字符串進(jìn)行了支持。

使用實(shí)例如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. enum Color {GREEN,RED,BLUE}
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3. public class EnumDemo4 {
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5.     public static void printName(Color color){
    6. 
  
  
  
  6.         switch (color){
    7. 
  
  
  
  7.             //無需使用Color進(jìn)行引用
    8. 
  
  
  
  8.             case BLUE: 
    9. 
  
  
  
  9.                 System.out.println("藍(lán)色");
    10. 
  
  
  
  10.                 break;
    11. 
  
  
  
  11.             case RED:
    12. 
  
  
  
  12.                 System.out.println("紅色");
    13. 
  
  
  
  13.                 break;
    14. 
  
  
  
  14.             case GREEN:
    15. 
  
  
  
  15.                 System.out.println("綠色");
    16. 
  
  
  
  16.                 break;
    17. 
  
  
  
  17.         }
    18. 
  
  
  
  18.     }
    19. 
  
  
  
  19. 
  
  
  
  20.     public static void main(String[] args){
    21. 
  
  
  
  21.         printName(Color.BLUE);
    22. 
  
  
  
  22.         printName(Color.RED);
    23. 
  
  
  
  23.         printName(Color.GREEN);
    24. 
  
  
  
  24.     }
    25. 
  
  
  
  25. }
    26.

枚舉與單例

單例模式是日常使用中最常見的設(shè)計(jì)模式之一了，單例的實(shí)現(xiàn)有很多種實(shí)現(xiàn)方法(餓漢模式、懶漢模式等)，這里就不再贅述，只以一個(gè)最普通的單例來做對(duì)照，進(jìn)而看看基于枚舉如何來實(shí)現(xiàn)單例模式。

餓漢模式的實(shí)現(xiàn)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class Singleton {
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3.     private static Singleton instance = new Singleton();
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5.     private Singleton() {
    6. 
  
  
  
  6.     }
    7. 
  
  
  
  7. 
  
  
  
  8.     public static Singleton getInstance() {
    9. 
  
  
  
  9.         return instance;
    10. 
  
  
  
  10.     }
    11. 
  
  
  
  11. }
    12.

簡(jiǎn)單直接，缺點(diǎn)是可能在還不需要時(shí)就把實(shí)例創(chuàng)建出來了，沒起到lazy loading的效果。優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，而且安全可靠。

這樣一個(gè)單例場(chǎng)景，如果通過枚舉進(jìn)行實(shí)現(xiàn)如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. public enum Singleton {
    2. 
  
  
  
  2. 
  
  
  
  3.     INSTANCE;
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5.     public void doSomething() {
    6. 
  
  
  
  6.         System.out.println("doSomething");
    7. 
  
  
  
  7.     }
    8. 
  
  
  
  8. }
    9.

在effective java中說道，最佳的單例實(shí)現(xiàn)模式就是枚舉模式。利用枚舉的特性，讓JVM來幫我們保證線程安全和單一實(shí)例的問題。除此之外，寫法還特別簡(jiǎn)單。

直接通過Singleton.INSTANCE.doSomething()的方式調(diào)用即可。方便、簡(jiǎn)潔又安全。

小結(jié)

枚舉在日常編碼中幾乎是必不可少的，如何用好，如何用精，還需要基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊，本文也正是基于此帶大家從頭到尾梳理了一遍。有所收獲就點(diǎn)個(gè)贊吧。


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