扒一扒Java中的枚举类型

前言

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在 Java 中，枚举，也称为枚举类型，其是一种特殊的数据类型，它使得变量能够称为一组预定义的常量。其目的是强制编译时类型安全。

枚举类更加直观，类型安全。使用常量会有以下几个缺陷：

1. 类型不安全。若一个方法中要求传入季节这个参数，用常量的话，形参就是int类型，开发者传入任意类型的int类型值就行，但是如果是枚举类型的话，就只能传入枚举类中包含的对象。

2. 没有命名空间。开发者要在命名的时候以SEASON_开头，这样另外一个开发者再看这段代码的时候，才知道这四个常量分别代表季节。

因此，在 Java 中， enum 是保留的关键字。

扒一扒 Java 中的枚举类型

1. 枚举的定义

在 Java 是在 JDK 1.4 时决定引入的，其在 JDK 1.5 发布时正式发布的。

举一个简单的例子：以日常生活中的方向来定义，因为其名称，方位等都是确定，一提到大家就都知道。

1.1 传统的非枚举方法

如果不使用枚举，我们可能会这样子定义

public class Direction {
 public static final int EAST = 0;

 public static final int WEST = 1;

 public static final int SOUTH = 2;

 public static final int NORTH = 3;
 
}

以上的定义也是可以达到定义的，我们在使用时

 @Test
 public void testDirection() {
 System.out.println(getDirectionName(Direction.EAST));
 System.out.println(getDirectionName(5));// 也可以这样调用
 }

 public String getDirectionName(int type) {
 switch (type) {
  case Direction.EAST:
  return "EAST";
  case Direction.WEST:
  return "WEST";
  case Direction.SOUTH:
  return "SOUTH";
  case Direction.NORTH:
  return "NORTH";
  default:
  return "UNKNOW";
 }
 }

运行起来也没问题。但是，我们就如同上面第二种调用方式一样，其实我们的方向就在 4 种范围之内，但在调用的时候传入不是方向的一个 int 类型的数据，编译器是不会检查出来的。

1.2 枚举方法

我们使用枚举来实现上面的功能

定义

public enum DirectionEnum {
 EAST, WEST, NORTH, SOUTH
}

测试

 @Test
 public void testDirectionEnum() {
 System.out.println(getDirectionName(DirectionEnum.EAST));
 // System.out.println(getDirectionName(5));// 编译错误
 }

 public String getDirectionName(DirectionEnum direction) {
 switch (direction) {
  case EAST:
  return "EAST";
  case WEST:
  return "WEST";
  case SOUTH:
  return "SOUTH";
  case NORTH:
  return "NORTH";
  default:
  return "UNKNOW";
 }
 }

以上只是一个举的例子，其实，枚举中可以很方便的获取自己的名称。

通过使用枚举，我们可以很方便的限制了传入的参数，如果传入的参数不是我们指定的类型，则就发生错误。

1.3 定义总结

以刚刚的代码为例

public enum DirectionEnum {
 EAST, WEST, NORTH, SOUTH
}

枚举类型的定义跟类一样，只是需要将 class 替换为 enum
枚举名称与类的名称遵循一样的惯例来定义
枚举值由于是常量，一般推荐全部是大写字母
多个枚举值之间使用逗号分隔开
最好是在编译或设计时就知道值的所有类型，比如上面的方向，当然后面也可以增加

2 枚举的本质

枚举在编译时，编译器会将其编译为 Java 中 java.lang.Enum 的子类。

我们将上面的 DirectionEnum 进行反编译，可以获得如下的代码：

// final：无法继承
public final class DirectionEnum extends Enum
{
 // 在之前定义的实例
 public static final DirectionEnum EAST;
 public static final DirectionEnum WEST;
 public static final DirectionEnum NORTH;
 public static final DirectionEnum SOUTH;
 private static final DirectionEnum $VALUES[];
 
 // 编译器添加的 values() 方法
 public static DirectionEnum[] values()
 {
 return (DirectionEnum[])$VALUES.clone();
 }
 // 编译器添加的 valueOf 方法, 调用父类的 valueOf 方法 
 public static DirectionEnum valueOf(String name)
 {
 return (DirectionEnum)Enum.valueOf(cn/homejim/java/lang/DirectionEnum, name);
 }
 // 私有化构造函数， 正常情况下无法从外部进行初始化
 private DirectionEnum(String s, int i)
 {
 super(s, i);
 }
 
 // 静态代码块初始化枚举实例
 static 
 {
 EAST = new DirectionEnum("EAST", 0);
 WEST = new DirectionEnum("WEST", 1);
 NORTH = new DirectionEnum("NORTH", 2);
 SOUTH = new DirectionEnum("SOUTH", 3);
 $VALUES = (new DirectionEnum[] {
  EAST, WEST, NORTH, SOUTH
 });
 }
}

通过以上反编译的代码，可以发现以下几个特点

2.1 继承 java.lang.Enum

通过以上的反编译，我们知道了， java.lang.Enum 是所有枚举类型的基类。查看其定义

public abstract class Enum>
 implements Comparable, Serializable {

可以看出来， java.lang.Enum 有如下几个特征

抽象类，无法实例化
实现了 Comparable 接口，可以进行比较
实现了 Serializable 接口，可进行序列化

因此，相对应的，枚举类型也可以进行比较和序列化

2.2 final 类型

final 修饰，说明枚举类型是无法进行继承的

2.3 枚举常量本身就是该类的实例对象

可以看到，我们定义的常量，在类内部是以实例对象存在的，并使用静态代码块进行了实例化。

2.4 构造函数私有化
不能像正常的类一样，从外部 new 一个对象出来。

2.5 添加了 $values[] 变量及两个方法

$values[]：一个类型为枚举类本身的数组，存储了所有的示例类型
values() : 获取以上所有实例变量的克隆值
valueOf(): 通过该方法可以通过名称获得对应的枚举常量

3 枚举的一般使用

枚举默认是有几个方法的

3.1 类本身的方法

从前面我的分析，我们得出，类本身有两个方法，是编译时添加的

3.1.1 values()

先看其源码

 public static DirectionEnum[] values() {
 return (DirectionEnum[])$VALUES.clone();
 }

返回的是枚举常量的克隆数组。

使用示例

 @Test
 public void testValus() {
 DirectionEnum[] values = DirectionEnum.values();
 for (DirectionEnum direction:
  values) {
  System.out.println(direction);
 }
 }

输出

EAST
WEST
NORTH
SOUTH

3.1.2 valueOf(String)

该方法通过字符串获取对应的枚举常量

 @Test
 public void testValueOf() {
 DirectionEnum east = DirectionEnum.valueOf("EAST");
 System.out.println(east.ordinal());// 输出0
 }

3.2 继承的方法

因为枚举类型继承于 java.lang.Enum，因此除了该类的私有方法，其他方法都是可以使用的。

3.2.1 ordinal()

该方法返回的是枚举实例的在定义时的顺序，类似于数组，第一个实例该方法的返回值为 0。

在基于枚举的复杂数据结构 EnumSet和EnumMap 中会用到该函数。

 @Test
 public void testOrdinal() {
 System.out.println(DirectionEnum.EAST.ordinal());// 输出 0
 System.out.println(DirectionEnum.NORTH.ordinal()); // 输出 2
 }

3.2.2 compareTo()

该方法时实现的 Comparable 接口的，其实现如下

 public final int compareTo(E o) {
 Enum<?> other = (Enum<?>)o;
 Enum self = this;
 if (self.getClass() != other.getClass() && // optimization
  self.getDeclaringClass() != other.getDeclaringClass())
  throw new ClassCastException();
 return self.ordinal - other.ordinal;
 }

首先，需要枚举类型是同一种类型，然后比较他们的 ordinal 来得出大于、小于还是等于。

 @Test
 public void testCompareTo() {
 System.out.println(DirectionEnum.EAST.compareTo(DirectionEnum.EAST) == 0);// true
 System.out.println(DirectionEnum.WEST.compareTo(DirectionEnum.EAST) > 0); // true
 System.out.println(DirectionEnum.WEST.compareTo(DirectionEnum.SOUTH) < 0); // true
 }

3.2.3 name() 和 toString()

该两个方法都是返回枚举常量的名称。但是， name() 方法时 final 类型，是不能被覆盖的！而 toString 可以被覆盖。

3.2.4 getDeclaringClass()

获取对应枚举类型的 Class 对象

@Test
public void testGetDeclaringClass() {
 System.out.println(DirectionEnum.WEST.getDeclaringClass());
 // 输出 class cn.homejim.java.lang.DirectionEnum
}

2.3.5 equals

判断指定对象与枚举常量是否相同

 @Test
 public void testEquals() {
 System.out.println(DirectionEnum.WEST.equals(DirectionEnum.EAST)); // false
 System.out.println(DirectionEnum.WEST.equals(DirectionEnum.WEST)); // true
 }

4 枚举类型进阶

枚举类型通过反编译我们知道，其实也是一个类（只不过这个类比较特殊，加了一些限制），那么，在类上能做的一些事情对其也是可以做的。但是，个别的可能会有限制（方向吧，编译器会提醒我们的）

4.1 自定义构造函数

首先，定义的构造函数可以是 private, 或不加修饰符

扒一扒 Java 中的枚举类型

自定义构造函数

我们给每个方向加上一个角度

public enum DirectionEnum {
 EAST(0), WEST(180), NORTH(90), SOUTH(270);

 private int angle;

 DirectionEnum(int angle) {
 this.angle = angle;
 }

 public int getAngle() {
 return angle;
 }
}

测试

 @Test
 public void testConstructor() {
 System.out.println(DirectionEnum.WEST.getAngle()); // 180
 System.out.println(DirectionEnum.EAST.getAngle()); // 0
 }

4.2 添加自定义的方法

以上的 getAngle 就是我们添加的自定义的方法

4.2.1 自定义具体方法

我们在枚举类型内部加入如下具体方法

 protected void move() {
 System.out.println("You are moving to " + this + " direction");
 }

测试

 @Test
 public void testConcreteMethod() {
  DirectionEnum.WEST.move();
  DirectionEnum.NORTH.move();
 }

输出

You are moving to WEST direction
You are moving to NORTH direction

4.2.2 在枚举中定义抽象方法

在枚举类型中，也是可以定义 abstract 方法的

我们在DirectinEnum中定义如下的抽象方法

abstract String onDirection();

定义完之后，发现编译器报错了，说我们需要实现这个方法

扒一扒 Java 中的枚举类型

按要求实现

扒一扒 Java 中的枚举类型

测试

 @Test
 public void testAbstractMethod() {
  System.out.println(DirectionEnum.EAST.onDirection());
  System.out.println(DirectionEnum.SOUTH.onDirection());
 }

输出

EAST direction 1
NORTH direction 333

也就是说抽象方法会强制要求每一个枚举常量自己实现该方法。通过提供不同的实现来达到不同的目的。

4.3 覆盖父类方法

在父类 java.lang.Enum 中，也就只有 toString() 是没有使用 final 修饰啦，要覆盖也只能覆盖该方法。该方法的覆盖相信大家很熟悉，在此就不做过多的讲解啦

4.4 实现接口

因为Java是单继承的，因此， Java中的枚举因为已经继承了 java.lang.Enum，因此不能再继承其他的类。

但Java是可以实现多个接口的，因此 Java 中的枚举也可以实现接口。

定义接口

public interface TestInterface {
 void doSomeThing();
}

实现接口

public enum DirectionEnum implements TestInterface{
 // 其他代码
 public void doSomeThing() {
  System.out.println("doSomeThing Implement");
 }
 // 其他代码
}

测试

 @Test
 public void testImplement() {
  DirectionEnum.WEST.doSomeThing(); // 输出 doSomeThing Implement
 }

5 使用枚举实现单例

该方法是在《Effective Java》提出的

public enum Singlton {
 INSTANCE;

 public void doOtherThing() {
  
 }
}

使用枚举的方式，保证了序列化机制，绝对防止多次序列化问题，保证了线程的安全，保证了单例。同时，防止了反射的问题。

该方法无论是创建还是调用，都是很简单。《Effective Java》对此的评价：

单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。

6 枚举相关的集合类

java.util.EnumSet 和 java.util.EnumMap, 在此不进行过多的讲述了。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对创新互联的支持。

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