百日筑基第三十九天-关于枚举的一切

百日筑基第三十九天-关于枚举的一切

枚举的用法

1 背景

在java语言中还没有引入枚举类型之前，表示枚举类型的常用模式是声明一组具有int常量。之前我们通常利用public final static 方法定义的代码如下，分别用1 表示春天，2表示夏天，3表示秋天，4表示冬天。

public class Season {     public static final int SPRING = 1;     public static final int SUMMER = 2;     public static final int AUTUMN = 3;     public static final int WINTER = 4; } 

这种方法称作int枚举模式。可这种模式有什么问题呢，我们都用了那么久了，应该没问题的。通常我们写出来的代码都会考虑它的安全性、易用性和可读性。 首先我们来考虑一下它的类型安全性。当然这种模式不是类型安全的。比如说我们设计一个函数，要求传入春夏秋冬的某个值。但是使用int类型，我们无法保证传入的值为合法。代码如下所示：

private String getChineseSeason(int season){         StringBuffer result = new StringBuffer();         switch(season){             case Season.SPRING :                 result.append("春天");                 break;             case Season.SUMMER :                 result.append("夏天");                 break;             case Season.AUTUMN :                 result.append("秋天");                 break;             case Season.WINTER :                 result.append("冬天");                 break;             default :                 result.append("地球没有的季节");                 break;         }         return result.toString();     }      public void doSomething(){         System.out.println(this.getChineseSeason(Season.SPRING));//这是正常的场景          System.out.println(this.getChineseSeason(5));//这个却是不正常的场景，这就导致了类型不安全问题     } 

程序getChineseSeason(Season.SPRING)是我们预期的使用方法。可getChineseSeason(5)显然就不是了，而且编译会通过，在运行时会出现什么情况，我们就不得而知了。这显然就不符合Java程序的类型安全。

接下来我们来考虑一下这种模式的可读性。使用枚举的大多数场合，我都需要方便得到枚举类型的字符串表达式。如果将int枚举常量打印出来，我们所见到的就是一组数字，这没什么太大的用处。我们可能会想到使用String常量代替int常量。虽然它为这些常量提供了可打印的字符串，但是它会导致性能问题，因为它依赖于字符串的比较操作，所以这种模式也是我们不期望的。 从类型安全性和程序可读性两方面考虑，int和String枚举模式的缺点就显露出来了。幸运的是，从Java1.5发行版本开始，就提出了另一种可以替代的解决方案，可以避免int和String枚举模式的缺点，并提供了许多额外的好处。那就是枚举类型（enum type）。接下来的章节将介绍枚举类型的定义、特征、应用场景和优缺点。

2 定义

枚举类型（enum type）是指由一组固定的常量组成合法的类型。Java中由关键字enum来定义一个枚举类型。下面就是java枚举类型的定义。

public enum Season {     SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER; } 

3 特点

Java定义枚举类型的语句很简约。它有以下特点：

使用关键字enum

类型名称，比如这里的Season

一串允许的值，比如上面定义的春夏秋冬四季

枚举可以单独定义在一个文件中，也可以嵌在其它Java类中

除了这样的基本要求外，用户还有一些其他选择

枚举可以实现一个或多个接口（Interface）

可以定义新的变量

可以定义新的方法

可以定义根据具体枚举值而相异的类

4 应用场景

以在背景中提到的类型安全为例，用枚举类型重写那段代码。代码如下：

public enum Season {     SPRING(1), SUMMER(2), AUTUMN(3), WINTER(4);      private int code;     private Season(int code){         this.code = code;     }      public int getCode(){         return code;     } } public class UseSeason {     /**      * 将英文的季节转换成中文季节      * @param season      * @return      */     public String getChineseSeason(Season season){         StringBuffer result = new StringBuffer();         switch(season){             case SPRING :                 result.append("[中文：春天，枚举常量:" + season.name() + "，数据:" + season.getCode() + "]");                 break;             case AUTUMN :                 result.append("[中文：秋天，枚举常量:" + season.name() + "，数据:" + season.getCode() + "]");                 break;             case SUMMER :                  result.append("[中文：夏天，枚举常量:" + season.name() + "，数据:" + season.getCode() + "]");                 break;             case WINTER :                 result.append("[中文：冬天，枚举常量:" + season.name() + "，数据:" + season.getCode() + "]");                 break;             default :                 result.append("地球没有的季节 " + season.name());                 break;         }         return result.toString();     }      public void doSomething(){         for(Season s : Season.values()){             System.out.println(getChineseSeason(s));//这是正常的场景         }         //System.out.println(getChineseSeason(5));         //此处已经是编译不通过了，这就保证了类型安全     }      public static void main(String[] arg){         UseSeason useSeason = new UseSeason();         useSeason.doSomething();     } } 

[中文：春天，枚举常量:SPRING，数据:1] [中文：夏天，枚举常量:SUMMER，数据:2] [中文：秋天，枚举常量:AUTUMN，数据:3] [中文：冬天，枚举常量:WINTER，数据:4]

这里有一个问题，为什么我要将域添加到枚举类型中呢？目的是想将数据与它的常量关联起来。如1代表春天，2代表夏天。

5 总结

那么什么时候应该使用枚举呢？每当需要一组固定的常量的时候，如一周的天数、一年四季等。或者是在我们编译前就知道其包含的所有值的集合。Java 1.5的枚举能满足绝大部分程序员的要求的，它的简明，易用的特点是很突出的。

6 用法

用法一：常量

public enum Color {     RED, GREEN, BLANK, YELLOW   }   

用法二：switch

enum Signal {       GREEN, YELLOW, RED   }   public class TrafficLight {       Signal color = Signal.RED;       public void change() {           switch (color) {           case RED:               color = Signal.GREEN;               break;           case YELLOW:               color = Signal.RED;               break;           case GREEN:               color = Signal.YELLOW;               break;           }       }   }   

用法三：向枚举中添加新方法

public enum Color {       RED("红色", 1), GREEN("绿色", 2), BLANK("白色", 3), YELLO("黄色", 4);       // 成员变量       private String name;       private int index;       // 构造方法       private Color(String name, int index) {           this.name = name;           this.index = index;       }       // 普通方法       public static String getName(int index) {           for (Color c : Color.values()) {               if (c.getIndex() == index) {                   return c.name;               }           }           return null;       }       // get set 方法       public String getName() {           return name;       }       public void setName(String name) {           this.name = name;       }       public int getIndex() {           return index;       }       public void setIndex(int index) {           this.index = index;       }   }   

用法四：覆盖枚举的方法

public enum Color {       RED("红色", 1), GREEN("绿色", 2), BLANK("白色", 3), YELLO("黄色", 4);       // 成员变量       private String name;       private int index;       // 构造方法       private Color(String name, int index) {           this.name = name;           this.index = index;       }       //覆盖方法       @Override       public String toString() {           return this.index+"_"+this.name;       }   }   

用法五：实现接口

public interface Behaviour {       void print();       String getInfo();   }   public enum Color implements Behaviour{       RED("红色", 1), GREEN("绿色", 2), BLANK("白色", 3), YELLO("黄色", 4);       // 成员变量       private String name;       private int index;       // 构造方法       private Color(String name, int index) {           this.name = name;           this.index = index;       }   //接口方法       @Override       public String getInfo() {           return this.name;       }       //接口方法       @Override       public void print() {           System.out.println(this.index+":"+this.name);       }   }   

用法六：使用接口组织枚举

public interface Food {       enum Coffee implements Food{           BLACK_COFFEE,DECAF_COFFEE,LATTE,CAPPUCCINO       }       enum Dessert implements Food{           FRUIT, CAKE, GELATO       }   } 

枚举的实现

Java SE5提供了一种新的类型-Java的枚举类型，关键字enum可以将一组具名的值的有限集合创建为一种新的类型，而这些具名的值可以作为常规的程序组件使用，这是一种非常有用的功能。

要想看源码，首先得有一个类吧，那么枚举类型到底是什么类呢？是enum吗？答案很明显不是，enum就和class一样，只是一个关键字，他并不是一个类，那么枚举是由什么类维护的呢，我们简单的写一个枚举：

public enum t {     SPRING,SUMMER; } 

然后我们使用反编译，看看这段代码到底是怎么实现的，反编译后代码内容如下：

public final class T extends Enum {     private T(String s, int i)     {         super(s, i);     }     public static T[] values()     {         T at[];         int i;         T at1[];         System.arraycopy(at = ENUM$VALUES, 0, at1 = new T[i = at.length], 0, i);         return at1;     }      public static T valueOf(String s)     {         return (T)Enum.valueOf(demo/T, s);     }      public static final T SPRING;     public static final T SUMMER;     private static final T ENUM$VALUES[];     static     {         SPRING = new T("SPRING", 0);         SUMMER = new T("SUMMER", 1);         ENUM$VALUES = (new T[] {             SPRING, SUMMER         });     } } 

通过反编译代码我们可以看到，public final class T extends Enum，说明，该类是继承了Enum类的，同时final关键字告诉我们，这个类也是不能被继承的。

当我们使用enmu来定义一个枚举类型的时候，编译器会自动帮我们创建一个final类型的类继承Enum类，所以枚举类型不能被继承。

枚举与单例

使用枚举实现单例是众多实现单例的方法中最优的方法（大多数人认为这么认为，其次是双检锁），虽然还没有广泛采用。

我们简单对比下“双重校验锁”方式和枚举方式实现单例的代码。

“双重校验锁”实现单例：

public class Singleton {       private volatile static Singleton singleton;       private Singleton (){}       public static Singleton getSingleton() {           if (singleton == null) {               synchronized (Singleton.class) {                   if (singleton == null) {                       singleton = new Singleton();                   }               }           }           return singleton;       }   }   

枚举实现单例：

public enum Singleton {       INSTANCE;       public void whateverMethod() {       }   }   

相比之下，你就会发现，枚举实现单例的代码会精简很多。

上面的双重锁校验的代码之所以很臃肿，是因为大部分代码都是在保证线程安全。为了在保证线程安全和锁粒度之间做权衡，代码难免会写的复杂些。但是，这段代码还是有问题的，因为他无法解决反序列化会破坏单例的问题。

枚举可解决线程安全问题

上面提到过。使用非枚举的方式实现单例，都要自己来保证线程安全，所以，这就导致其他方法必然是比较臃肿的。那么，为什么使用枚举就不需要解决线程安全问题呢？

其实，并不是使用枚举就不需要保证线程安全，只不过线程安全的保证不需要我们关心而已。也就是说，其实在“底层”还是做了线程安全方面的保证的。

那么，“底层”到底指的是什么？

定义枚举时使用enum和class一样，是Java中的一个关键字。就像class对应用一个Class类一样，enum也对应有一个Enum类。

通过将定义好的枚举反编译，我们就能发现，其实枚举在经过javac的编译之后，会被转换成形如public final class T extends Enum的定义。

而且，枚举中的各个枚举项同时通过static来定义的。如：

public enum T {     SPRING,SUMMER,AUTUMN,WINTER; } 

反编译后代码为：

public final class T extends Enum {     //省略部分内容     public static final T SPRING;     public static final T SUMMER;     public static final T AUTUMN;     public static final T WINTER;     private static final T ENUM$VALUES[];     static     {         SPRING = new T("SPRING", 0);         SUMMER = new T("SUMMER", 1);         AUTUMN = new T("AUTUMN", 2);         WINTER = new T("WINTER", 3);         ENUM$VALUES = (new T[] {             SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER         });     } } 

了解JVM的类加载机制的朋友应该对这部分比较清楚。static类型的属性会在类被加载之后被初始化，当一个Java类第一次被真正使用到的时候静态资源被初始化、Java类的加载和初始化过程都是线程安全的（因为虚拟机在加载枚举的类的时候，会使用ClassLoader的loadClass方法，而这个方法使用同步代码块保证了线程安全）。所以，创建一个enum类型是线程安全的。

也就是说，我们定义的一个枚举，在第一次被真正用到的时候，会被虚拟机加载并初始化，而这个初始化过程是线程安全的。而我们知道，解决单例的并发问题，主要解决的就是初始化过程中的线程安全问题。

所以，由于枚举的以上特性，枚举实现的单例是天生线程安全的。

枚举可解决反序列化会破坏单例的问题

使用双重校验锁实现的单例其实是存在一定问题的，就是这种单例有可能被序列化锁破坏。

在序列化的时候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，因此禁用了writeObject、readObject、readObjectNoData、writeReplace和readResolve等方法。

普通的Java类的反序列化过程中，会通过反射调用类的默认构造函数来初始化对象。所以，即使单例中构造函数是私有的，也会被反射给破坏掉。由于反序列化后的对象是重新new出来的，所以这就破坏了单例。

但是，枚举的反序列化并不是通过反射实现的。所以，也就不会发生由于反序列化导致的单例破坏问题。

总结

在所有的单例实现方式中，枚举是一种在代码写法上最简单的方式，之所以代码十分简洁，是因为Java给我们提供了enum关键字，我们便可以很方便的声明一个枚举类型，而不需要关心其初始化过程中的线程安全问题，因为枚举类在被虚拟机加载的时候会保证线程安全的被初始化。

除此之外，在序列化方面，Java中有明确规定，枚举的序列化和反序列化是有特殊定制的。这就可以避免反序列化过程中由于反射而导致的单例被破坏问题。

Enum类

Java中定义枚举是使用enum关键字的，但是Java中其实还有一个java.lang.Enum类。这是一个抽象类，定义如下：

package java.lang;  public abstract class Enum<E extends Enum<E>> implements Constable, Comparable<E>, Serializable {     private final String name;     private final int ordinal;  } 

这个类我们在日常开发中不会用到，但是其实我们使用enum定义的枚举，其实现方式就是通过继承Enum类实现的。

当我们使用enum来定义一个枚举类型的时候，编译器会自动帮我们创建一个final类型的类继承Enum类，所以枚举类型不能被继承。

Java枚举如何比较

java 枚举值比较用 == 和 equals 方法没啥区别，两个随便用都是一样的效果。

因为枚举 Enum 类的 equals 方法默认实现就是通过 == 来比较的；

类似的 Enum 的 compareTo 方法比较的是 Enum 的 ordinal 顺序大小；

类似的还有 Enum 的 name 方法和 toString 方法一样都返回的是 Enum 的 name 值。

switch对枚举的支持

Java 1.7 之前 switch 参数可用类型为 short、byte、int、char，枚举类型之所以能使用其实是编译器层面实现的

编译器会将枚举 switch 转换为类似

switch(s.ordinal()) {      case Status.START.ordinal()  } 

形式，所以实质还是 int 参数类型，感兴趣的可以自己写个使用枚举的 switch 代码然后通过 javap -v 去看下字节码就明白了。