[[387053]]

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「程序新視界」，作者二師兄。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系程序新視界公眾號(hào)。 

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(yǔ)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(guò)enum來(lái)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(wú)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：

public enum Direction { 
   EAST, WEST, NORTH, SOUTH; 
} 

同樣，每周七天也可以聲明成枚舉類型：

enum Day { 
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, 
    THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY 
} 

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

public class Day { 
 
    public static final int MONDAY =1; 
 
    public static final int TUESDAY=2; 
 
    public static final int WEDNESDAY=3; 
 
    public static final int THURSDAY=4; 
 
    public static final int FRIDAY=5; 
 
    public static final int SATURDAY=6; 
 
    public static final int SUNDAY=7; 
 
} 

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(shuō)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(guò)下面代碼進(jìn)行示例：

final class Direction extends Enum{ 
    public final static Direction EAST = new Direction(); 
    public final static Direction WEST = new Direction(); 
    public final static Direction NORTH = new Direction(); 
    public final static Direction SOUTH = new Direction(); 
} 

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

bogon:enums apple$ javap Direction.class  
Compiled from "Direction.java" 
public final class com.choupangxia.enums.Direction extends java.lang.Enum<com.choupangxia.enums.Direction> { 
  public static final com.choupangxia.enums.Direction EAST; 
  public static final com.choupangxia.enums.Direction WEST; 
  public static final com.choupangxia.enums.Direction NORTH; 
  public static final com.choupangxia.enums.Direction SOUTH; 
  public static com.choupangxia.enums.Direction[] values(); 
  public static com.choupangxia.enums.Direction valueOf(java.lang.String); 
  static {}; 
} 

可以看到，一個(gè)枚舉在經(jīng)過(guò)編譯器編譯過(guò)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(guò)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。

public class EnumExample { 
    public static void main(String[] args) { 
        Direction north = Direction.NORTH; 
        System.out.println(north);        //Prints NORTH 
    } 
} 

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。

Direction.EAST.ordinal();     //0 
  
Direction.NORTH.ordinal();    //2 

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(lái)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：

Direction[] directions = Direction.values(); 
  
for (Direction d : directions) { 
    System.out.println(d); 
} 
  
//Output: 
  
EAST 
WEST 
NORTH 
SOUTH 

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)。

Direction east = Direction.valueOf("EAST"); 
          
System.out.println(east); 
  
//Output: 
  
EAST 

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(shuō)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(guò)自定義構(gòu)造方法，來(lái)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>

public enum Direction { 
    // enum fields 
    EAST(0), WEST(180), NORTH(90), SOUTH(270); 
  
    // constructor 
    private Direction(final int angle) { 
        this.angle = angle; 
    } 
  
    // internal state 
    private int angle; 
  
    public int getAngle() { 
        return angle; 
    } 
} 

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

Direction north = Direction.NORTH; 
          
System.out.println(north);                      //NORTH 
  
System.out.println(north.getAngle());           //90 
  
System.out.println(Direction.NORTH.getAngle()); //90 

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?？梢酝ㄟ^(guò)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。

public enum Direction { 
    // enum fields 
    EAST, WEST, NORTH, SOUTH; 
      
    protected String printDirection() { 
        String message = "You are moving in " + this + " direction"; 
        System.out.println( message ); 
        return message; 
    } 
} 

對(duì)應(yīng)方法的使用如下：

Direction.NORTH.printDirection();  
Direction.EAST.printDirection();  

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：

public enum Direction  
{ 
    // enum fields 
    EAST { 
        @Override 
        public String printDirection() { 
            String message = "You are moving in east. You will face sun in morning time."; 
            return message; 
        } 
    }, 
    WEST { 
        @Override 
        public String printDirection() { 
            String message = "You are moving in west. You will face sun in evening time."; 
            return message; 
        } 
    }, 
    NORTH { 
        @Override 
        public String printDirection() { 
            String message = "You are moving in north. You will face head in daytime."; 
            return message; 
        } 
    }, 
    SOUTH { 
        @Override 
        public String printDirection() { 
            String message = "You are moving in south. Sea ahead."; 
            return message; 
        } 
    }; 
  
    public abstract String printDirection(); 
} 

抽象方法的調(diào)用，與普通方法一樣：

Direction.NORTH.printDirection();  
Direction.EAST.printDirection();  

通過(guò)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(wú)法通過(guò)：

//無(wú)法通過(guò)編譯，Direction.NORTH是個(gè)實(shí)例對(duì)象 
 public void text(Direction.NORTH instance){ } 

枚舉的繼承

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

public abstract class Enum<E extends Enum<E>> 
        implements Comparable<E>, Serializable { 
    // ... 
} 

也就是說(shuō)，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(wú)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(guò)equals方法進(jìn)行比較，甚至可以直接用雙等號(hào)“==”進(jìn)行比較。

Direction east = Direction.EAST; 
Direction eastNew = Direction.valueOf("EAST"); 
  
System.out.println( east == eastNew );           //true 
System.out.println( east.equals( eastNew ) );    //true 

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：

public abstract class EnumSet<E extends Enum<E>> extends AbstractSet<E> 
    implements Cloneable, java.io.Serializable{ 
    // ... 
} 

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(lái)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：

public class Test { 
   public static void main(String[] args) { 
     Set enumSet = EnumSet.of(  Direction.EAST, 
                                Direction.WEST, 
                                Direction.NORTH, 
                                Direction.SOUTH 
                              ); 
   } 
 } 

EnumMap

EnumMap的聲明如下：

public class EnumMap<K extends Enum<K>, V> extends AbstractMap<K, V> 
    implements java.io.Serializable, Cloneable 
{} 

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(guò)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：

public class Test { 
  public static void main(String[] args){ 
    //Keys can be only of type Direction 
    Map enumMap = new EnumMap(Direction.class); 
  
    //Populate the Map 
    enumMap.put(Direction.EAST, Direction.EAST.getAngle()); 
    enumMap.put(Direction.WEST, Direction.WEST.getAngle()); 
    enumMap.put(Direction.NORTH, Direction.NORTH.getAngle()); 
    enumMap.put(Direction.SOUTH, Direction.SOUTH.getAngle()); 
  } 
} 

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：

enum Color {GREEN,RED,BLUE} 
 
public class EnumDemo4 { 
 
    public static void printName(Color color){ 
        switch (color){ 
            //無(wú)需使用Color進(jìn)行引用 
            case BLUE:  
                System.out.println("藍(lán)色"); 
                break; 
            case RED: 
                System.out.println("紅色"); 
                break; 
            case GREEN: 
                System.out.println("綠色"); 
                break; 
        } 
    } 
 
    public static void main(String[] args){ 
        printName(Color.BLUE); 
        printName(Color.RED); 
        printName(Color.GREEN); 
    } 
} 

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(lái)做對(duì)照，進(jìn)而看看基于枚舉如何來(lái)實(shí)現(xiàn)單例模式。

餓漢模式的實(shí)現(xiàn)：

public class Singleton { 
 
    private static Singleton instance = new Singleton(); 
 
    private Singleton() { 
    } 
 
    public static Singleton getInstance() { 
        return instance; 
    } 
} 

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(lái)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(guò)枚舉進(jìn)行實(shí)現(xiàn)如下：

public enum Singleton { 
 
    INSTANCE; 
 
    public void doSomething() { 
        System.out.println("doSomething"); 
    } 
} 

在effective java中說(shuō)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(lái)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(guò)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。