Java基础不简单,讲一讲枚举
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· 2021-03-06
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枚举是JDK1.5新增的一种数据类型，是一种特殊的类，常用于表示一组常量，比如一年四季，12个月份，星期一到星期天，服务返回的错误码，结算支付的方式等等。枚举是使用enum关键字来定义。
枚举的使用在使用枚举之前我们先探讨一个问题，为什么要使用枚举。
现在有个业务场景是结算支付，有支付宝和微信支付两种方式，1表示支付宝，2表示微信支付，还需要根据编码(1或2)获取相应的英文名，如果不用枚举，我们就要这样写。
public class PayTypeUtil {
//支付宝
private static final int ALI_PAY = 1;
//微信支付
private static final int WECHAT_PAY = 2;
//根据编码获取支付方式的名称
public String getPayName(int code) {
if (ALI_PAY == code) {
return "Ali_Pay";
}
if (WECHAT_PAY == code) {
return "Wechat_Pay";
}
return null;
}
}
如果这时，产品经理说要增加一个银联支付，就要加多if的判断，就会造成有多少种支付方式，就有多少个if，非常难看。
如果使用枚举，就变得很优雅，先看代码：
public enum PayTypeEnum {
/** 支付宝*/
ALI_PAY(1, "ALI_PAY"),
/** 微信支付*/
WECHAT_PAY(2, "WECHAT_PAY");
private int code;
private String describe;
PayTypeEnum(int code, String describe) {
this.code = code;
this.describe = describe;
}
//根据编码获取支付方式
public PayTypeEnum find(int code) {
for (PayTypeEnum payTypeEnum : values()) {
if (payTypeEnum.getCode() == code) {
return payTypeEnum;
}
}
return null;
}
//getter、setter方法
}
当我们需要扩展，只需要定义多一个实例即可，其他代码都不用动，比如加多一个银联支付。
/** 支付宝*/
ALI_PAY(1, "ALI_PAY"),
/** 微信支付*/
WECHAT_PAY(2, "WECHAT_PAY"),
//只需要加多一行代码即可完成扩展
/** 银联支付*/
UNION_PAY(3,"UNION_PAY");
一般在实际项目中，最多的写法就是这样，主要是简单明了，易于扩展。
第二种常见的用法是结合switch-case使用，比如我定义一个一年四季的枚举。
public enum Season {
//春
SPRING,
//夏
SUMMER,
//秋
AUTUMN,
//冬
WINTER;
}
然后结合switch使用。
public static void main(String[] args) throws Exception{
doSomething(Season.SPRING);
}
private static void doSomething(Season season){
switch (season){
case SPRING:
System.out.println("不知细叶谁裁出，二月春风似剪刀");
break;
case SUMMER:
System.out.println("接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红");
break;
case AUTUMN:
System.out.println("停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花");
break;
case WINTER:
System.out.println("梅花香自苦寒来，宝剑锋从磨砺出");
break;
default:
System.out.println("垂死病中惊坐起，笑问客从何处来");
}
}
可能很多人觉得直接用int，String类型配合switch使用就够了，为什么还要支持枚举，这样的设计是不是显得很多余，其实非也。
不妨反过来想，假如用1到4代表四季，接收的参数类型就是int，在没有提示的情况下，我们仅仅只知道数int类型是很难猜到需要传入数字的范围，字符串也是一样，如果不用枚举你是很难一眼看出需要传入什么参数，这才是最关键的。
如果使用枚举，那么问题就迎刃而解，当你调用doSomething()方法时，一看到枚举就知道传入的是哪几个参数，因为已经在枚举类里面定义好了。这对于项目交接，还有代码的可读性都是非常有利的。
这种限制不单止限制了调用方，也限制了传入的参数只能是定义好的枚举，不用担心传入的参数错误导致的程序错误。
所以枚举类使用得恰当，对于项目的可维护性是有很大提升的。
枚举本身的方法首先我们先以上面的支付类型枚举PayTypeEnum为例子，看看有哪些自带的方法。
valueOf()方法
这是一个静态方法，传入一个字符串(枚举的名称)，获取枚举类。如果传入的名称不存在，则报错。
public static void main(String[] args) throws Exception{
System.out.println(PayTypeEnum.valueOf("ALI_PAY"));
System.out.println(PayTypeEnum.valueOf("HUAWEI_PAY"));
}
values()方法
返回包含枚举类中所有枚举数据的一个数组。
public static void main(String[] args) throws Exception {
PayTypeEnum[] payTypeEnums = PayTypeEnum.values();
for (PayTypeEnum payTypeEnum : payTypeEnums) {
System.out.println("code: " + payTypeEnum.getCode() + ",describe: " + payTypeEnum.getDescribe());
}
}
ordinal()方法
默认情况下，枚举类会给定义的枚举提供一个默认的次序，ordinal()方法就可以返回枚举的次序。
public static void main(String[] args) throws Exception {
PayTypeEnum[] payTypeEnums = PayTypeEnum.values();
for (PayTypeEnum payTypeEnum : payTypeEnums) {
System.out.println("ordinal: " + payTypeEnum.ordinal() + ", Enum: " + payTypeEnum);
}
}
/**
ordinal: 0, Enum: ALI_PAY
ordinal: 1, Enum: WECHAT_PAY
ordinal: 2, Enum: UNION_PAY
*/
name()、toString()方法
返回定义枚举用的名称。
public static void main(String[] args) throws Exception {
for (Season season : Season.values()) {
System.out.println(season.name());
}
for (Season season : Season.values()) {
System.out.println(season.toString());
}
}
输出结果都是一样的：
SPRING
SUMMER
AUTUMN
WINTER
为什么？因为底层代码是一样，返回的是name。
public abstract class Enum<E extends Enum<E>> implements Comparable<E>, Serializable {
public final String name() {
return name;
}
public String toString() {
return name;
}
}
区别在于toString()方法没有被final修饰，可以重写，name()方法不能重写。
compareTo()方法
因为枚举类实现了Comparable接口，所以必须重写compareTo()方法，比较的是枚举的次序，也就是ordinal，源码如下：
public final int compareTo(E o) {
Enum<?> other = (Enum<?>)o;
Enum<E> self = this;
if (self.getClass() != other.getClass() && // optimization
self.getDeclaringClass() != other.getDeclaringClass())
throw new ClassCastException();
return self.ordinal - other.ordinal;
}
因为实现Comparable接口，所以可以用来排序，比如这样：
public static void main(String[] args) throws Exception {
//这里是乱序的枚举数组
Season[] seasons = new Season[]{Season.WINTER, Season.AUTUMN, Season.SPRING, Season.SUMMER};
//调用sort方法排序，按默认次序排序
Arrays.sort(seasons);
for (Season season : seasons) {
System.out.println(season);
}
}
输出结果，按照默认次序排序：
SPRING
SUMMER
AUTUMN
WINTER
以枚举Season为例，分析一下枚举的底层。表面上看，一个枚举很简单：
public enum Season {
//春
SPRING,
//夏
SUMMER,
//秋
AUTUMN,
//冬
WINTER;
}
实际上编译器在编译的时候做了很多动作，我们使用javap -v对Season.class文件反编译，可以看到很多细节。
首先我们看到枚举是继承了抽象类Enum的类。
Season extends java.lang.Enum<Season>
第二，通过一段静态代码块初始化枚举。
static {};
descriptor: ()V
flags: ACC_STATIC
Code:
stack=4, locals=0, args_size=0
0: new #4 // class io/github/yehongzhi/user/redisLock/Season
3: dup
4: ldc #7 // String SPRING
6: iconst_0
7: invokespecial #8 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V
10: putstatic #9 // Field SPRING:Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;
13: new #4 // class io/github/yehongzhi/user/redisLock/Season
16: dup
17: ldc #10 // String SUMMER
19: iconst_1
20: invokespecial #8 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V
23: putstatic #11 // Field SUMMER:Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;
26: new #4 // class io/github/yehongzhi/user/redisLock/Season
29: dup
30: ldc #12 // String AUTUMN
32: iconst_2
33: invokespecial #8 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V
36: putstatic #13 // Field AUTUMN:Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;
39: new #4 // class io/github/yehongzhi/user/redisLock/Season
42: dup
43: ldc #14 // String WINTER
45: iconst_3
46: invokespecial #8 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V
49: putstatic #15 // Field WINTER:Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;
52: iconst_4
53: anewarray #4 // class io/github/yehongzhi/user/redisLock/Season
56: dup
57: iconst_0
58: getstatic #9 // Field SPRING:Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;
61: aastore
62: dup
63: iconst_1
64: getstatic #11 // Field SUMMER:Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;
67: aastore
68: dup
69: iconst_2
70: getstatic #13 // Field AUTUMN:Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;
73: aastore
74: dup
75: iconst_3
76: getstatic #15 // Field WINTER:Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;
79: aastore
80: putstatic #1 // Field $VALUES:[Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;
83: return
这段静态代码块的作用就是生成四个静态常量字段的值，还生成了$VALUES字段，用于保存枚举类定义的枚举常量。相当于执行了以下代码：
Season SPRING = new Season1();
Season SUMMER = new Season2();
Season AUTUMN = new Season3();
Season WINTER = new Season4();
Season[] $VALUES = new Season[4];
$VALUES[0] = SPRING;
$VALUES[1] = SUMMER;
$VALUES[2] = AUTUMN;
$VALUES[3] = WINTER;
第三个，关于values()方法，这是一个静态方法，作用是返回该枚举类的数组，底层实现原理，其实是这样的。
public static io.github.yehongzhi.user.redisLock.Season[] values();
Code:
0: getstatic #1 // Field $VALUES:[Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;
3: invokevirtual #2 // Method "[Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;".clone:()Ljava/lang/Object;
6: checkcast #3 // class "[Lio/github/yehongzhi/user/redisLock/Season;"
9: areturn
其实是将静态代码块初始化的$VALUES数组克隆一份，然后强转成Season[]返回。相当于这样：
public static Season[] values(){
return (Season[])$VALUES.clone();
}
所以表面上，只是加了一个enum关键字定义枚举，但是底层一旦确认是枚举类，则会由编译器对枚举类进行特殊处理，通过静态代码块初始化枚举，只要是枚举就一定会提供values()方法。
通过反编译我们也知道所有的枚举父类都是抽象类Enum，所以Enum有的成员变量，实现的接口，子类也会有。
所以只要是枚举都会有name，ordinal这两个字段，并且我们看Enum的构造器。
/**
* Sole constructor. Programmers cannot invoke this constructor.
* It is for use by code emitted by the compiler in response to
* enum type declarations.
*/
protected Enum(String name, int ordinal) {
this.name = name;
this.ordinal = ordinal;
}
翻译一下上面那段英文，意思大概是：唯一的构造器，程序员没法调用此构造器，它是供编译器响应枚举类型声明而使用的。得出结论，枚举实例的创建也是由编译器完成的。
枚举实现单例很多人都说，枚举类是最好的实现单例的一种方式，因为枚举类的单例是线程安全，并且是唯一一种不会被破坏的单例模式实现。也就是不能通过反射的方式创建实例，保证了整个应用中只有一个实例，非常硬核的单例。
public class SingletonObj {
//内部类使用枚举
private enum SingletonEnum {
INSTANCE;
private SingletonObj singletonObj;
//在枚举类的构造器里初始化singletonObj
SingletonEnum() {
singletonObj = new SingletonObj();
}
private SingletonObj getSingletonObj() {
return singletonObj;
}
}
//对外部提供的获取单例的方法
public static SingletonObj getInstance() {
//获取单例对象，返回
return SingletonEnum.INSTANCE.getSingletonObj();
}
//测试
public static void main(String[] args) {
SingletonObj a = SingletonObj.getInstance();
SingletonObj b = SingletonObj.getInstance();
System.out.println(a == b);//true
}
}
假如有人想通过反射创建枚举类呢，我们以Season枚举为例。
public static void main(String[] args) throws Exception {
Constructor<Season> constructor = Season.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
constructor.setAccessible(true);
//通过反射调用构造器，创建枚举
Season season = constructor.newInstance("NEW_SPRING", 4);
System.out.println(season);
}
然后就会报错，因为不允许对枚举的构造器使用反射调用。
查看源码，就可以看到，有个专门针对枚举的if判断。
public T newInstance(Object ... initargs) throws InstantiationException, IllegalAccessException,IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
if (!override) {
if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
checkAccess(caller, clazz, null, modifiers);
}
}
//判断是否是枚举，如果是枚举的话，报、抛出异常
if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
//抛出异常，不能通过反射创建枚举
throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
ConstructorAccessor ca = constructorAccessor; // read volatile
if (ca == null) {
ca = acquireConstructorAccessor();
}
@SuppressWarnings("unchecked")
T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
return inst;
}
枚举看起来好像是很小一部分的知识，其实深入挖掘的话，我们会发现还是有很多地方值得学习的。第一点使用枚举定义常量更容易扩展，而且代码可读性更强，维护性更好。接着第二点是需要了解枚举自带的方法。第三点通过反编译，探索编译器在编译阶段为枚举做了什么事情。最后再讲一下枚举实现单例模式的例子。
这篇文章讲到这里了，感谢大家的阅读，希望看完这篇文章能有所收获！
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我是一个努力让大家记住的程序员。我们下期再见！！！
能力有限，如果有什么错误或者不当之处，请大家批评指正，一起学习交流！