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为什么建议你使用枚举?


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。

枚举的 7 种使用方法

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。

用法一:常量

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
}

用法二:switch

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;
}
}
}

用法三:枚举中增加方法

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

用法四:覆盖枚举方法

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

用法五:实现接口

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:

1:红色颜色:红色

用法六:在接口中组织枚举类

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:

REDNEW_RED

用法七:使用枚举集合

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 list = new ArrayList();
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 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 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:

去重:[RED, GREEN, YELLOW]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 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

使用注意事项

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。

【强制】所有的枚举类型字段必须要有注释,说明每个数据项的用途。【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。

假如不使用枚举

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。

为什么建议你使用枚举? 1

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。

枚举使用场景

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。

知识扩展

枚举为什么是线程安全的?

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 {
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。

枚举比较小技巧

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;
}

总结

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。