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Java枚举类Enum

lichuangnk
 lichuangnk
发布于 06/14 17:40
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Java枚举类Enum

本文目的:使读者深入理解Java Enum

本文定位:学习笔记

学习过程记录,加深理解,提升文字组合表达能力。也希望能给学习的同学一些灵感
大部分内容整理于[此文]

来历

枚举类型是Java 5中新增特性的一部分,它是一种特殊的数据类型,之所以特殊是因为它既是一种类(class)类型却又比类类型多了些特殊的约束,但是这些约束的存在也造就了枚举类型的简洁性、安全性以及便捷性。

示例:

public class EnumDemo {

    public static void main(String[] args){
        //直接引用
        Day day =Day.MONDAY;
    }

}
//定义枚举类型
enum Day {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY,
    THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}

枚举实现原理

在使用关键字enum创建枚举类型并编译后,编译器会为我们生成一个相关的类,这个类继承了Java API中的java.lang.Enum类

也就是说通过关键字enum创建枚举类型在编译后事实上也是一个类类型而且该类继承自java.lang.Enum类

通过反编译Day.class与Day.java比较,理解枚举实现原理

//定义枚举类型Day.java
enum Day {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY,
    THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}

//反编译Day.class
final class Day extends Enum
{
    //编译器为我们添加的静态的values()方法
    public static Day[] values()
    {
        return (Day[])$VALUES.clone();
    }
    //编译器为我们添加的静态的valueOf()方法,注意间接调用了Enum也类的valueOf方法
    public static Day valueOf(String s)
    {
        return (Day)Enum.valueOf(com/zejian/enumdemo/Day, s);
    }
    //私有构造函数
    private Day(String s, int i)
    {
        super(s, i);
    }
     //前面定义的7种枚举实例
    public static final Day MONDAY;
    public static final Day TUESDAY;
    public static final Day WEDNESDAY;
    public static final Day THURSDAY;
    public static final Day FRIDAY;
    public static final Day SATURDAY;
    public static final Day SUNDAY;
    private static final Day $VALUES[];

    static 
    {    
        //实例化枚举实例
        MONDAY = new Day("MONDAY", 0);
        TUESDAY = new Day("TUESDAY", 1);
        WEDNESDAY = new Day("WEDNESDAY", 2);
        THURSDAY = new Day("THURSDAY", 3);
        FRIDAY = new Day("FRIDAY", 4);
        SATURDAY = new Day("SATURDAY", 5);
        SUNDAY = new Day("SUNDAY", 6);
        $VALUES = (new Day[] {
            MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
        });
    }
}

从反编译的代码可以看出编译器确实帮助我们生成了一个Day类(注意该类是final类型的,将无法被继承)

而且该类继承自java.lang.Enum类,该类是一个抽象类

除此之外,编译器还帮助我们生成了7个Day类型的实例对象分别对应枚举中定义的7个日期,这也充分说明了我们前面使用关键字enum定义的Day类型中的每种日期枚举常量也是实实在在的Day实例对象,只不过代表的内容不一样而已。

注意编译器还为我们生成了两个静态方法,分别是values()和 valueOf(),稍后会分析它们的用法

到此我们也就明白了,使用关键字enum定义的枚举类型,在编译期后,也将转换成为一个实实在在的类,而在该类中,会存在每个在枚举类型中定义好变量的对应实例对象,如上述的MONDAY枚举类型对应public static final Day MONDAY

同时编译器会为该类创建两个方法,分别是values()和valueOf()

Enum抽象类常见方法

int	compareTo(E o)	比较此枚举与指定对象的顺序
boolean	equals(Object other)	当指定对象等于此枚举常量时,返回 true。
Class<?>	getDeclaringClass()	返回与此枚举常量的枚举类型相对应的 Class 对象
String	name()	返回此枚举常量的名称,在其枚举声明中对其进行声明
int	ordinal()	返回枚举常量的序数(它在枚举声明中的位置,其中初始常量序数为零)
String	toString()	返回枚举常量的名称,它包含在声明中
static<T extends Enum<T>> T	static valueOf(Class<T> enumType, String name)	返回带指定名称的指定枚举类型的枚举常量。

ordinal()方法,该方法获取的是枚举变量在枚举类中声明的顺序,下标从0开始,如日期中的MONDAY在第一个位置,那么MONDAY的ordinal值就是0,如果MONDAY的声明位置发生变化,那么ordinal方法获取到的值也随之变化,注意在大多数情况下我们都不应该首先使用该方法,毕竟它总是变幻莫测的。

compareTo(E o)方法则是比较枚举的大小,注意其内部实现是根据每个枚举的ordinal值大小进行比较的。

name()方法与toString()几乎是等同的,都是输出变量的字符串形式。

至于valueOf(Class<T> enumType, String name)方法则是根据枚举类的Class对象和枚举名称获取枚举常量

Enum类内部会有一个构造函数,该构造函数只能有编译器调用,我们是无法手动操作的,我们只能使用enum关键字定义枚举

编译器生成的Values方法与ValueOf方法

values()方法和valueOf(String name)方法是编译器生成的static方法

因此从前面的分析中,在Enum类中并没出现values()方法,但valueOf()方法还是有出现的,只不过编译器生成的valueOf()方法需传递一个name参数,而Enum自带的静态方法valueOf()则需要传递两个方法

从前面反编译后的代码可以看出,编译器生成的valueOf方法最终还是调用了Enum类的valueOf方法

values()方法的作用就是获取枚举类中的所有变量,并作为数组返回,而valueOf(String name)方法与Enum类中的valueOf方法的作用类似根据名称获取枚举变量,只不过编译器生成的valueOf方法更简洁些只需传递一个参数。

Enum与Class对象

Class.java中有以下方法

T[]	getEnumConstants()	返回该枚举类型的所有元素,如果Class对象不是枚举类型,则返回null。
boolean	isEnum()	当且仅当该类声明为源代码中的枚举时返回 true

Enum的其他用法

向enum类添加方法与自定义构造函数

即使自定义了构造函数且enum的定义结束,我们也永远无法手动调用构造函数创建枚举实例,毕竟这事只能由编译器执行

覆盖enum类方法

既然enum类跟常规类的定义没什么区别(实际上enum还是有些约束的),那么覆盖父类的方法也不会是什么难说,可惜的是父类Enum中的定义的方法只有toString方法没有使用final修饰,因此只能覆盖toString方法

enum类中定义抽象方法

与常规抽象类一样,enum类允许我们为其定义抽象方法,然后使每个枚举实例都实现该方法,以便产生不同的行为方式,注意abstract关键字对于枚举类来说并不是必须的如下:

public enum EnumDemo3 {

    FIRST{
        @Override
        public String getInfo() {
            return "FIRST TIME";
        }
    };

    /**
     * 定义抽象方法
     * @return
     */
    public abstract String getInfo();

    //测试
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("F:"+EnumDemo3.FIRST.getInfo());
        /**
         输出结果:
         F:FIRST TIME
         */
    }
}

enum类与接口

由于Java单继承的原因,enum类并不能再继承其它类,但并不妨碍它实现接口,因此enum类同样是可以实现多接口的

枚举与switch

关于枚举与switch是个比较简单的话题,使用switch进行条件判断时,条件参数一般只能是整型,字符型。而枚举型确实也被switch所支持

枚举与单例模式

/**
 * 枚举单利
 */
public enum  SingletonEnum {
    INSTANCE;
    private String name;
    public String getName(){
        return name;
    }
    public void setName(String name){
        this.name = name;
    }
}

使用枚举单例的写法,我们完全不用考虑序列化和反射的问题。

枚举序列化是由jvm保证的,每一个枚举类型和定义的枚举变量在JVM中都是唯一的,在枚举类型的序列化和反序列化上,Java做了特殊的规定:在序列化时Java仅仅是将枚举对象的name属性输出到结果中,反序列化的时候则是通过java.lang.Enum的valueOf方法来根据名字查找枚举对象。

同时,编译器是不允许任何对这种序列化机制的定制的并禁用了writeObject、readObject、readObjectNoData、writeReplace和readResolve等方法,从而保证了枚举实例的唯一性

不能使用反射创建枚举类:newInstance方法源码

 public T newInstance(Object ... initargs)
        throws InstantiationException, IllegalAccessException,
               IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {
  			…………
        //这里判断Modifier.ENUM是不是枚举修饰符,如果是就抛异常
        if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
            throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
  			…………
    }

关于单例,我们总是应该记住:线程安全,延迟加载,序列化与反序列化安全,反射安全是很重重要的

枚举的专属的集合

EnumMap

EnumMap效率更高,因为其内部是通过数组实现的。EnumMap的方法,跟普通的map几乎没有区别,注意与HashMap的主要不同在于构造方法需要传递类型参数和EnumMap保证Key顺序与枚举中的顺序一致,但请记住Key不能为null

EnumSet

EnumSet是与枚举类型一起使用的专用 Set 集合,EnumSet 中所有元素都必须是枚举类型。与其他Set接口的实现类HashSet/TreeSet(内部都是用对应的HashMap/TreeMap实现的)不同的是,EnumSet在内部实现是位向量,它是一种极为高效的位运算操作

参考

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