枚举是 JDK 1.5 新增的数据类型,使用枚举我们可以很好的描述一些特定的业务场景,比如一年中的春、夏、秋、冬,还有每周的周一到周天,还有各种颜色,以及可以用它来描述一些状态信息,比如错误码等。
枚举类型不止存在在 Java 语言中,在其它语言中也都能找到它的身影,例如 C# 和 Python 等,但我发现在实际的项目中使用枚举的人很少,所以本文就来聊一聊枚举的相关内容,好让朋友们对枚举有一个大概的印象,这样在编程时起码还能想到有“枚举”这样一个类型。
本文的结构目录如下:
很多人不使用枚举的一个重要的原因是对枚举不够熟悉,那么我们就先从枚举的 7 种使用方法说起。
在 JDK 1.5 之前,我们定义常量都是 public static final...
,但有了枚举,我们就可以把这些常量定义成一个枚举类了,实现代码如下:
public enum ColorEnum { RED, GREEN, BLANK, YELLOW }
将枚举用在 switch 判断中,使得代码可读性更高了,实现代码如下:
enum ColorEnum { GREEN, YELLOW, RED } public class ColorTest { ColorEnum color = ColorEnum.RED; public void change() { switch (color) { case RED: color = ColorEnum.GREEN; break; case YELLOW: color = ColorEnum.RED; break; case GREEN: color = ColorEnum.YELLOW; break; } } }
我们可以在枚举中增加一些方法,让枚举具备更多的特性,实现代码如下:
public class EnumTest { public static void main(String[] args) { ErrorCodeEnum errorCode = ErrorCodeEnum.SUCCESS; System.out.println("状态码:" + errorCode.code() + " 状态信息:" + errorCode.msg()); } } enum ErrorCodeEnum { SUCCESS(1000, "success"), PARAM_ERROR(1001, "parameter error"), SYS_ERROR(1003, "system error"), NAMESPACE_NOT_FOUND(2001, "namespace not found"), NODE_NOT_EXIST(3002, "node not exist"), NODE_ALREADY_EXIST(3003, "node already exist"), UNKNOWN_ERROR(9999, "unknown error"); private int code; private String msg; ErrorCodeEnum(int code, String msg) { this.code = code; this.msg = msg; } public int code() { return code; } public String msg() { return msg; } public static ErrorCodeEnum getErrorCode(int code) { for (ErrorCodeEnum it : ErrorCodeEnum.values()) { if (it.code() == code) { return it; } } return UNKNOWN_ERROR; } }
以上程序的执行结果为:
状态码:1000 状态信息:success
我们可以覆盖一些枚举中的方法用于实现自己的业务,比如我们可以覆盖 toString()
方法,实现代码如下:
public class EnumTest { public static void main(String[] args) { ColorEnum colorEnum = ColorEnum.RED; System.out.println(colorEnum.toString()); } } enum ColorEnum { RED("红色", 1), GREEN("绿色", 2), BLANK("白色", 3), YELLOW("黄色", 4); // 成员变量 private String name; private int index; // 构造方法 private ColorEnum(String name, int index) { this.name = name; this.index = index; } //覆盖方法 @Override public String toString() { return this.index + ":" + this.name; } }
以上程序的执行结果为:
1:红色
枚举类可以用来实现接口,但不能用于继承类,因为枚举默认继承了 java.lang.Enum
类,在 Java 语言中允许实现多接口,但不能继承多个父类,实现代码如下:
public class EnumTest { public static void main(String[] args) { ColorEnum colorEnum = ColorEnum.RED; colorEnum.print(); System.out.println("颜色:" + colorEnum.getInfo()); } } interface Behaviour { void print(); String getInfo(); } enum ColorEnum implements Behaviour { RED("红色", 1), GREEN("绿色", 2), BLANK("白色", 3), YELLOW("黄色", 4); private String name; private int index; private ColorEnum(String name, int index) { this.name = name; this.index = index; } @Override public void print() { System.out.println(this.index + ":" + this.name); } @Override public String getInfo() { return this.name; } }
以上程序的执行结果为:
颜色:红色
我们可以在一个接口中创建多个枚举类,用它可以很好的实现“多态”,也就是说我们可以将拥有相同特性,但又有细微实现差别的枚举类聚集在一个接口中,实现代码如下:
public class EnumTest { public static void main(String[] args) { // 赋值第一个枚举类 ColorInterface colorEnum = ColorInterface.ColorEnum.RED; System.out.println(colorEnum); // 赋值第二个枚举类 colorEnum = ColorInterface.NewColorEnum.NEW_RED; System.out.println(colorEnum); } } interface ColorInterface { enum ColorEnum implements ColorInterface { GREEN, YELLOW, RED } enum NewColorEnum implements ColorInterface { NEW_GREEN, NEW_YELLOW, NEW_RED } }
以上程序的执行结果为:
NEW_RED
在 Java 语言中和枚举类相关的,还有两个枚举集合类 java.util.EnumSet
和 java.util.EnumMap
,使用它们可以实现更多的功能。
使用 EnumSet
可以保证元素不重复,并且能获取指定范围内的元素,示例代码如下:
import java.util.ArrayList; import java.util.EnumSet; import java.util.List; public class EnumTest { public static void main(String[] args) { List<ColorEnum> list = new ArrayList<ColorEnum>(); list.add(ColorEnum.RED); list.add(ColorEnum.RED); // 重复元素 list.add(ColorEnum.YELLOW); list.add(ColorEnum.GREEN); // 去掉重复数据 EnumSet<ColorEnum> enumSet = EnumSet.copyOf(list); System.out.println("去重:" + enumSet); // 获取指定范围的枚举(获取所有的失败状态) EnumSet<ErrorCodeEnum> errorCodeEnums = EnumSet.range(ErrorCodeEnum.ERROR, ErrorCodeEnum.UNKNOWN_ERROR); System.out.println("所有失败状态:" + errorCodeEnums); } } enum ColorEnum { RED("红色", 1), GREEN("绿色", 2), BLANK("白色", 3), YELLOW("黄色", 4); private String name; private int index; private ColorEnum(String name, int index) { this.name = name; this.index = index; } } enum ErrorCodeEnum { SUCCESS(1000, "success"), ERROR(2001, "parameter error"), SYS_ERROR(2002, "system error"), NAMESPACE_NOT_FOUND(2003, "namespace not found"), NODE_NOT_EXIST(3002, "node not exist"), NODE_ALREADY_EXIST(3003, "node already exist"), UNKNOWN_ERROR(9999, "unknown error"); private int code; private String msg; ErrorCodeEnum(int code, String msg) { this.code = code; this.msg = msg; } public int code() { return code; } public String msg() { return msg; } }
以上程序的执行结果为:
所有失败状态:[ERROR, SYS_ERROR, NAMESPACE_NOT_FOUND, NODE_NOT_EXIST, NODE_ALREADY_EXIST, UNKNOWN_ERROR]
EnumMap
与 HashMap
类似,不过它是一个专门为枚举设计的 Map
集合,相比 HashMap
来说它的性能更高,因为它内部放弃使用链表和红黑树的结构,采用数组作为数据存储的结构。
EnumMap
基本使用示例如下:
import java.util.EnumMap; public class EnumTest { public static void main(String[] args) { EnumMap<ColorEnum, String> enumMap = new EnumMap<>(ColorEnum.class); enumMap.put(ColorEnum.RED, "红色"); enumMap.put(ColorEnum.GREEN, "绿色"); enumMap.put(ColorEnum.BLANK, "白色"); enumMap.put(ColorEnum.YELLOW, "黄色"); System.out.println(ColorEnum.RED + ":" + enumMap.get(ColorEnum.RED)); } } enum ColorEnum { RED, GREEN, BLANK, YELLOW; }
以上程序的执行结果为:
RED:红色
阿里《Java开发手册》对枚举的相关规定如下,我们在使用时需要稍微注意一下。
【参考】枚举类名带上 Enum 后缀,枚举成员名称需要全大写,单词间用下划线隔开。说明:枚举其实就是特殊的常量类,且构造方法被默认强制是私有。正例:枚举名字为 ProcessStatusEnum 的成员名称:SUCCESS / UNKNOWN_REASON。
在枚举没有诞生之前,也就是 JDK 1.5 版本之前,我们通常会使用 int
常量来表示枚举,实现代码如下:
public static final int COLOR_RED = 1; public static final int COLOR_BLUE = 2; public static final int COLOR_GREEN = 3;
但是使用 int
类型可能存在两个问题:
第一, int
类型本身并不具备安全性,假如某个程序员在定义 int
时少些了一个 final
关键字,那么就会存在被其他人修改的风险,而反观枚举类,它“天然”就是一个常量类,不存在被修改的风险(原因详见下半部分);
第二,使用 int
类型的语义不够明确,比如我们在控制台打印时如果只输出 1...2...3 这样的数字,我们肯定不知道它代表的是什么含义。
那有人就说了,那就使用常量字符呗,这总不会还不知道语义吧?实现示例代码如下:
public static final String COLOR_RED = "RED"; public static final String COLOR_BLUE = "BLUE"; public static final String COLOR_GREEN = "GREEN";
但是这样同样存在一个问题,有些初级程序员会不按套路出牌,他们可能会直接使用字符串的值进行比较,而不是直接使用枚举的字段,实现示例代码如下:
public class EnumTest { public static final String COLOR_RED = "RED"; public static final String COLOR_BLUE = "BLUE"; public static final String COLOR_GREEN = "GREEN"; public static void main(String[] args) { String color = "BLUE"; if ("BLUE".equals(color)) { System.out.println("蓝色"); } } }
这样当我们修改了枚举中的值,那程序就凉凉了。
枚举的常见使用场景是单例,它的完整实现代码如下:
public class Singleton { // 枚举类型是线程安全的,并且只会装载一次 private enum SingletonEnum { INSTANCE; // 声明单例对象 private final Singleton instance; // 实例化 SingletonEnum() { instance = new Singleton(); } private Singleton getInstance() { return instance; } } // 获取实例(单例对象) public static Singleton getInstance() { return SingletonEnum.INSTANCE.getInstance(); } private Singleton() { } // 类方法 public void sayHi() { System.out.println("Hi,Java."); } } class SingletonTest { public static void main(String[] args) { Singleton singleton = Singleton.getInstance(); singleton.sayHi(); } }
因为枚举只会在类加载时装载一次,所以它是线程安全的,这也是《Effective Java》作者极力推荐使用枚举来实现单例的主要原因。
这一点要从枚举最终生成的字节码说起,首先我们先来定义一个简单的枚举类:
public enum ColorEnumTest { RED, GREEN, BLANK, YELLOW; }
然后我们再将上面的那段代码编译为字节码,具体内容如下:
public final class ColorEnumTest extends java.lang.Enum<ColorEnumTest> { public static final ColorEnumTest RED; public static final ColorEnumTest GREEN; public static final ColorEnumTest BLANK; public static final ColorEnumTest YELLOW; public static ColorEnumTest[] values(); public static ColorEnumTest valueOf(java.lang.String); static {}; }
从上述结果可以看出枚举类最终会被编译为被 final
修饰的普通类,它的所有属性也都会被 static
和 final
关键字修饰,所以枚举类在项目启动时就会被 JVM 加载并初始化,而这个执行过程是线程安全的,所以枚举类也是线程安全的类。
小贴士:代码反编译的过程是先用 javac 命令将 java 代码编译字节码(.class),再使用 javap 命令查看编译的字节码。
我们在枚举比较时使用 == 就够了,因为枚举类是在程序加载时就创建了(它并不是 new
出来的),并且枚举类不允许在外部直接使用 new
关键字来创建枚举实例,所以我们在使用枚举类时本质上只有一个对象,因此在枚举比较时使用 == 就够了。
并且我们在查看枚举的 equlas()
源码会发现,它的内部其实还是直接调用了 == 方法,源码如下:
public final boolean equals(Object other) { return this==other; }
本文我们介绍了枚举类的 7 种使用方法:常量、switch、枚举中添加方法、覆盖枚举方法、实现接口、在接口中组织枚举类和使用枚举集合等,然后讲了如果不使用枚举类使用 int
类型和 String
类型存在的一些弊端:语义不够清晰、容易被修改、存在被误用的风险,所以我们在适合的环境下应该尽量使用枚举类。并且我们还讲了枚举类的使用场景——单例,以及枚举类为什么是安全的,最后我们讲了枚举比较的小技巧,希望本文对你有帮助。
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