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enum
的全称为 enumeration, 是 JDK5 中引入的特性。
在 Java 中,被 enum
关键字修饰的类型就是枚举类型。形式如下:
enum ColorEn { RED, GREEN, BLUE } 复制代码
枚举的好处:可以将常量组织起来,统一进行管理。
枚举的典型应用场景:错误码、状态机等。
java.lang.Enum
类声明
public abstract class Enum<E extends Enum<E>> implements Comparable<E>, Serializable { ... } 复制代码
新建一个 ColorEn.java 文件,内容如下:
package io.github.dunwu.javacore.enumeration; public enum ColorEn { RED,YELLOW,BLUE } 复制代码
执行 javac ColorEn.java
命令,生成 ColorEn.class 文件。
然后执行 javap ColorEn.class
命令,输出如下内容:
Compiled from "ColorEn.java" public final class io.github.dunwu.javacore.enumeration.ColorEn extends java.lang.Enum<io.github.dunwu.javacore.enumeration.ColorEn> { public static final io.github.dunwu.javacore.enumeration.ColorEn RED; public static final io.github.dunwu.javacore.enumeration.ColorEn YELLOW; public static final io.github.dunwu.javacore.enumeration.ColorEn BLUE; public static io.github.dunwu.javacore.enumeration.ColorEn[] values(); public static io.github.dunwu.javacore.enumeration.ColorEn valueOf(java.lang.String); static {}; } 复制代码
:bulb: 说明:
从上面的例子可以看出:
枚举的本质是 java.lang.Enum
的子类。
尽管 enum
看起来像是一种新的数据类型,事实上, enum 是一种受限制的类,并且具有自己的方法
。枚举这种特殊的类因为被修饰为 final
,所以不能继承其他类。
定义的枚举值,会被默认修饰为 public static final
,从修饰关键字,即可看出枚举值本质上是静态常量。
在 enum 中,提供了一些基本方法:
values() name() ordinal() getDeclaringClass() equals()
可以使用 ==
来比较 enum
实例。
此外, java.lang.Enum
实现了 Comparable
和 Serializable
接口,所以也提供 compareTo()
方法。
public class EnumMethodDemo { enum Color {RED, GREEN, BLUE;} enum Size {BIG, MIDDLE, SMALL;} public static void main(String args[]) { System.out.println("=========== Print all Color ==========="); for (Color c : Color.values()) { System.out.println(c + " ordinal: " + c.ordinal()); } System.out.println("=========== Print all Size ==========="); for (Size s : Size.values()) { System.out.println(s + " ordinal: " + s.ordinal()); } Color green = Color.GREEN; System.out.println("green name(): " + green.name()); System.out.println("green getDeclaringClass(): " + green.getDeclaringClass()); System.out.println("green hashCode(): " + green.hashCode()); System.out.println("green compareTo Color.GREEN: " + green.compareTo(Color.GREEN)); System.out.println("green equals Color.GREEN: " + green.equals(Color.GREEN)); System.out.println("green equals Size.MIDDLE: " + green.equals(Size.MIDDLE)); System.out.println("green equals 1: " + green.equals(1)); System.out.format("green == Color.BLUE: %b/n", green == Color.BLUE); } } 复制代码
=========== Print all Color =========== RED ordinal: 0 GREEN ordinal: 1 BLUE ordinal: 2 =========== Print all Size =========== BIG ordinal: 0 MIDDLE ordinal: 1 SMALL ordinal: 2 green name(): GREEN green getDeclaringClass(): class org.zp.javase.enumeration.EnumDemo$Color green hashCode(): 460141958 green compareTo Color.GREEN: 0 green equals Color.GREEN: true green equals Size.MIDDLE: false green equals 1: false green == Color.BLUE: false 复制代码
枚举的特性,归结起来就是一句话:
但是这句话需要拆分去理解,让我们细细道来。
如果枚举中没有定义方法, 枚举值默认为从 0 开始的有序数值
。以 Color 枚举类型举例,它的枚举常量依次为 RED:0,GREEN:1,BLUE:2
。
在概念章节提到了, 枚举值默认为从 0 开始的有序数值 。那么问题来了:如何为枚举显示的赋值。
如果你接触过 C/C++,你肯定会很自然的想到赋值符号 =
。在 C/C++语言中的 enum,可以用赋值符号 =
显示的为枚举常量赋值;但是 ,很遗憾,
Java 语法中却不允许使用赋值符号 =
为枚举常量赋值
。
typedef enum { ONE = 1, TWO, THREE = 3, TEN = 10 } Number; 复制代码
Java 虽然不能直接为实例赋值,但是它有更优秀的解决方案: 为 enum 添加方法来间接实现显示赋值 。
创建 enum
时,可以为其添加多种方法,甚至可以为其添加构造方法。
public enum ErrorCodeEn { OK(0) { @Override public String getDescription() { return "成功"; } }, ERROR_A(100) { @Override public String getDescription() { return "错误A"; } }, ERROR_B(200) { @Override public String getDescription() { return "错误B"; } }; private int code; // 构造方法:enum的构造方法只能被声明为private权限或不声明权限 private ErrorCodeEn(int number) { // 构造方法 this.code = number; } public int getCode() { // 普通方法 return code; } // 普通方法 public abstract String getDescription(); // 抽象方法 public static void main(String args[]) { // 静态方法 for (ErrorCodeEn s : ErrorCodeEn.values()) { System.out.println("code: " + s.getCode() + ", description: " + s.getDescription()); } } } // Output: // code: 0, description: 成功 // code: 100, description: 错误A // code: 200, description: 错误B 复制代码
注:上面的例子并不可取,仅仅是为了展示枚举支持定义各种方法。正确的例子情况
enum
可以像一般类一样实现接口。 同样是实现上一节中的错误码枚举类,通过实现接口,可以约束它的方法。
public interface INumberEnum { int getCode(); String getDescription(); } public enum ErrorCodeEn2 implements INumberEnum { OK(0, "成功"), ERROR_A(100, "错误A"), ERROR_B(200, "错误B"); ErrorCodeEn2(int number, String description) { this.code = number; this.description = description; } private int code; private String description; @Override public int getCode() { return code; } @Override public String getDescription() { return description; } } 复制代码
因为 enum
实际上都继承自 java.lang.Enum
类,而 Java 不支持多重继承,所以 enum
不能再继承其他类,当然也不能继承另一个 enum
。
在 JDK5 之前,在 Java 中定义常量都是 public static final TYPE a;
这样的形式。有了枚举,你可以将有关联关系的常量组织起来,使代码更加易读、安全,并且还可以使用枚举提供的方法。
下面三种声明方式是等价的:
enum Color { RED, GREEN, BLUE } enum Color { RED, GREEN, BLUE, } enum Color { RED, GREEN, BLUE; } 复制代码
我们经常使用 switch 语句来写状态机。JDK7 以后,switch 已经支持 int
、 char
、 String
、 enum
类型的参数。这几种类型的参数比较起来,使用枚举的 switch 代码更具有可读性。
public class StateMachineDemo { public enum Signal { GREEN, YELLOW, RED } public static String getTrafficInstruct(Signal signal) { String instruct = "信号灯故障"; switch (signal) { case RED: instruct = "红灯停"; break; case YELLOW: instruct = "黄灯请注意"; break; case GREEN: instruct = "绿灯行"; break; default: break; } return instruct; } public static void main(String[] args) { System.out.println(getTrafficInstruct(Signal.RED)); } } // Output: // 红灯停 复制代码
枚举常被用于定义程序错误码。下面是一个简单示例:
public class ErrorCodeEnumDemo { enum ErrorCodeEn { OK(0, "成功"), ERROR_A(100, "错误A"), ERROR_B(200, "错误B"); ErrorCodeEn(int number, String msg) { this.code = number; this.msg = msg; } private int code; private String msg; public int getCode() { return code; } public String getMsg() { return msg; } @Override public String toString() { return "ErrorCodeEn{" + "code=" + code + ", msg='" + msg + '/'' + '}'; } public static String toStringAll() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("ErrorCodeEn All Elements: ["); for (ErrorCodeEn code : ErrorCodeEn.values()) { sb.append(code.getCode()).append(", "); } sb.append("]"); return sb.toString(); } } public static void main(String[] args) { System.out.println(ErrorCodeEn.toStringAll()); for (ErrorCodeEn s : ErrorCodeEn.values()) { System.out.println(s); } } } // Output: // ErrorCodeEn All Elements: [0, 100, 200, ] // ErrorCodeEn{code=0, msg='成功'} // ErrorCodeEn{code=100, msg='错误A'} // ErrorCodeEn{code=200, msg='错误B'} 复制代码
可以将类型相近的枚举通过接口或类组织起来,但是一般用接口方式进行组织。
原因是:Java 接口在编译时会自动为 enum 类型加上 public static
修饰符;Java 类在编译时会自动为 enum
类型加上 static 修饰符。看出差异了吗?没错,就是说,在类中组织 enum
,如果你不给它修饰为 public
,那么只能在本包中进行访问。
public class EnumInInterfaceDemo { public interface INumberEnum { int getCode(); String getDescription(); } public interface Plant { enum Vegetable implements INumberEnum { POTATO(0, "土豆"), TOMATO(0, "西红柿"); Vegetable(int number, String description) { this.code = number; this.description = description; } private int code; private String description; @Override public int getCode() { return this.code; } @Override public String getDescription() { return this.description; } } enum Fruit implements INumberEnum { APPLE(0, "苹果"), ORANGE(0, "桔子"), BANANA(0, "香蕉"); Fruit(int number, String description) { this.code = number; this.description = description; } private int code; private String description; @Override public int getCode() { return this.code; } @Override public String getDescription() { return this.description; } } } public static void main(String[] args) { for (Plant.Fruit f : Plant.Fruit.values()) { System.out.println(f.getDescription()); } } } // Output: // 苹果 // 桔子 // 香蕉 复制代码
本例和上例效果相同。
public class EnumInClassDemo { public interface INumberEnum { int getCode(); String getDescription(); } public static class Plant2 { enum Vegetable implements INumberEnum { // 略,与上面完全相同 } enum Fruit implements INumberEnum { // 略,与上面完全相同 } } // 略 } // Output: // 土豆 // 西红柿 复制代码
Effective Java 中展示了一种策略枚举。这种枚举通过枚举嵌套枚举的方式,将枚举常量分类处理。
这种做法虽然没有 switch 语句简洁,但是更加安全、灵活。
enum PayrollDay { MONDAY(PayType.WEEKDAY), TUESDAY(PayType.WEEKDAY), WEDNESDAY( PayType.WEEKDAY), THURSDAY(PayType.WEEKDAY), FRIDAY(PayType.WEEKDAY), SATURDAY( PayType.WEEKEND), SUNDAY(PayType.WEEKEND); private final PayType payType; PayrollDay(PayType payType) { this.payType = payType; } double pay(double hoursWorked, double payRate) { return payType.pay(hoursWorked, payRate); } // 策略枚举 private enum PayType { WEEKDAY { double overtimePay(double hours, double payRate) { return hours <= HOURS_PER_SHIFT ? 0 : (hours - HOURS_PER_SHIFT) * payRate / 2; } }, WEEKEND { double overtimePay(double hours, double payRate) { return hours * payRate / 2; } }; private static final int HOURS_PER_SHIFT = 8; abstract double overtimePay(double hrs, double payRate); double pay(double hoursWorked, double payRate) { double basePay = hoursWorked * payRate; return basePay + overtimePay(hoursWorked, payRate); } } } 复制代码
System.out.println("时薪100的人在周五工作8小时的收入:" + PayrollDay.FRIDAY.pay(8.0, 100)); System.out.println("时薪100的人在周六工作8小时的收入:" + PayrollDay.SATURDAY.pay(8.0, 100)); 复制代码
单例模式是最常用的设计模式。
单例模式在并发环境下存在线程安全问题。
为了线程安全问题,传统做法有以下几种:
相比上述的方法,使用枚举也可以实现单例,而且还更加简单:
public class SingleEnumDemo { public enum SingleEn { INSTANCE; private String name; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } } public static void main(String[] args) { SingleEn.INSTANCE.setName("zp"); System.out.println(SingleEn.INSTANCE.getName()); } } 复制代码
扩展阅读: 深入理解 Java 枚举类型(enum)
这篇文章对于 Java 枚举的特性讲解很仔细,其中对于枚举实现单例和传统单例实现方式说的尤为细致。
Java 中提供了两个方便操作 enum 的工具类—— EnumSet
和 EnumMap
。
EnumSet
是枚举类型的高性能 Set
实现。它要求放入它的枚举常量必须属于同一枚举类型。
主要接口:
noneOf allOf range complementOf of copyOf
示例:
public class EnumSetDemo { public static void main(String[] args) { System.out.println("EnumSet展示"); EnumSet<ErrorCodeEn> errSet = EnumSet.allOf(ErrorCodeEn.class); for (ErrorCodeEn e : errSet) { System.out.println(e.name() + " : " + e.ordinal()); } } } 复制代码
EnumMap
是专门为枚举类型量身定做的 Map
实现。虽然使用其它的 Map 实现(如 HashMap)也能完成枚举类型实例到值得映射,但是使用 EnumMap 会更加高效:它只能接收同一枚举类型的实例作为键值,并且由于枚举类型实例的数量相对固定并且有限,所以 EnumMap 使用数组来存放与枚举类型对应的值。这使得 EnumMap 的效率非常高。
主要接口:
size containsValue containsKey get put remove putAll clear keySet values
示例:
public class EnumMapDemo { public enum Signal { GREEN, YELLOW, RED } public static void main(String[] args) { System.out.println("EnumMap展示"); EnumMap<Signal, String> errMap = new EnumMap(Signal.class); errMap.put(Signal.RED, "红灯"); errMap.put(Signal.YELLOW, "黄灯"); errMap.put(Signal.GREEN, "绿灯"); for (Iterator<Map.Entry<Signal, String>> iter = errMap.entrySet().iterator(); iter.hasNext();) { Map.Entry<Signal, String> entry = iter.next(); System.out.println(entry.getKey().name() + " : " + entry.getValue()); } } } 复制代码
扩展阅读: 深入理解 Java 枚举类型(enum)
这篇文章中对 EnumSet 和 EnumMap 原理做了较为详细的介绍。