java 枚举(enum) 全面解读

曾经终败给现在 2023-09-30 13:11 21阅读 0赞

> 枚举类型是单例模式的。你需要实例化一次，然后再整个程序之中就可以调用他的方法和成员变量了。  
> 枚举类型使用单例模式是因为他的值是固定的，不需要发生改变。

## **简介** ##

枚举是Java1.5引入的新特性，通过关键字enum来定义枚举类。枚举类是一种特殊类，它和普通类一样可以使用构造器、定义成员变量和方法，也能实现一个或多个接口,但枚举类不能继承其他类.

## **原理分析** ##

**枚举类型使用**的最常用类型就是枚举常量.下面通过一个简单的Demo来说明枚举的原理.

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这样只是能够知道枚举简单的使用方法,不能看出枚举的特点和枚举的具体实现.

下面我们通过 jad工具来[反编译][Link 1]Color类, 通过**jad -sjava Color.class**反编译出一份java文件.

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从反编译的类中,可以看出, 我们使用enum关键字编写的类,在编译阶段编译器会自动帮我们生成一份真正在jvm中运行的代码.

该类继承自 Enum类,**public abstract class Enum>implements Comparable, Serializable.**

Enum类接受一个继承自Enum的泛型.(在反编译java文件中没有体现泛型是因为,泛型在阶段就会被类型类型擦除,替换为具体的实现.).

从反编译的Color类中可以看出,在enum关键字的类中,第一行 \*\*(准确的说是第一个分号前)\*\*定义的变量,都会生成一个 Color实例,且它是在静态域中进行初始化的, 而静态域在类加载阶段的cinit中进行初始化,所以枚举对象是线程安全的,由JVM来保证.

生成的[枚举类][Link 2]有 \*\*Color $VALUES\[\];\*\*成员变量,外部可以通过values()方法获取当前枚举类的所有实例对象.

## **Enum成员变量和方法分析** ##

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Enum成员变量

Enum成员变量和方法

Enum类实现了 Comparable接口,表明它是支持排序的,可以通过 Collections.sort 进行自动排序.实现了\*\*public final int compareTo(E o)\*\*接口,方法定义为final且其实现依赖的ordinal字段也是final类型,说明他只能根据ordinal排序,排序规则不可变.

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**ordinal:** 表示枚举的顺序,从Color类中可以看出,它是从0开始按自然数顺序增长,且其值是final类型,外部无法更改.对于 ordinal()方法,官方建议尽量不要使用它,它主要是提供给EnumMap,EnumSet使用的.

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**name:** 表示枚举类的名字,从Color类的构造函数可以看出,它的值就是我们定义的实例的名称.

我们在例子中之所以能打印出实例名称,是因为 它的toString()方法直接返回了name属性.

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**equals():** 从其实现来看, 我们程序中使用 **==** 或者 **equals**来判断两个枚举相等都是一样的.

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**getDeclaringClass():** 方法返回枚举声明的Class对象

## **每一个枚举类型极其定义的枚举变量在JVM中都是唯一的** ##

这句话的意思是枚举类型它拥有的实例在编写的时候,就已经确定下,不能通过其他手段进行创建,且枚举变量在jvm有且只有一个对应的实例.

为了达到这个效果,它通过以下方法来确保.

**1. 类加载时创建,保证线程安全**

从Color类中可以看出, Color对象是在静态域创建,由类加载时初始化,JVM保证线程安全,这样就能确保Color对象不会因为并发同时请求而错误的创建多个实例.

**2. 对序列化进行特殊处理,防止反序列化时创建新的对象**

我们知道一旦实现了Serializable接口之后，反序列化时每次调用 readObject()方法返回的都是一个新创建出来的对象.

而枚举则不同,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进行定制，因此禁用了**writeObject**、**readObject**、**readObjectNoData**、**writeReplace**和**readResolve**等方法。

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**1.私有构造函数, 无法正常的 new出对象**

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**2.无法通过 clone()方法,克隆对象**

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**3. 无法通过反射的方式创建枚举对象**

枚举类型,在 JVM 层面禁止了通过反射构造枚举实例的行为,如果尝试通过反射创建,将会报Cannot reflectively create enum objects.

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**枚举类的特点总结**

1.  枚举实例必须在 enum关键字声明的类中显式的指定(首行开始的以第一个分号结束)
2.  除了1, 没有任何方式(new,clone,反射,序列化)可以手动创建枚举实例
3.  枚举类不可被继承
4.  枚举类是线程安全的
5.  枚举类型是类型安全的(typesafe)
6.  无法继承其他类(已经默认继承Enum)

## **枚举的使用** ##

*  **枚举常量**

如上诉 Color枚举类,就是典型的枚举常量.

它可以在 switch语句中使用

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**枚举类型是类型安全的,可以对传入的值进行类型检查:**

如有个 **handleColor(Color color)方法,那么方法参数自动会对类型进行检查,只能传入 Color.WHITE和Color.BLACK**,如果使用 **static final**定义的常量则不具备 类型安全的特点.

*  **枚举与构造函数**

枚举类可以编写自己的构造函数,但是不能声明public,protected,为了是不让外部创建实例对象,默认为private且只能为它.

*  **枚举与类**

除了枚举常量外, enum是一个完整的类,它也可以编写自己的构造方法以及方法,甚至实现接口.

**这里需要注意,枚举类不能继承其他类,因为在编译时它已经继承了 Enum,java无法多继承**

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## 枚举与单例模式 ##

单例模式网上有6-7中写法,除了 枚举方式外, 都有两个致命的缺点, 不能完全保证单例在jvm中保持唯一性.

**1. 反射创建单例对象**

解决方案 : 在构造上述中判断,当多于一个实例时,再调用构造函数,直接报错.

**2. 反序列化时创建对象**

解决方案 : 使用\*\*readResolve()\*\*方法来避免此事发生.

这两种缺点虽然都有方式解决,但是不免有些繁琐.

枚举类天生有这些特性.而且实现单例相当简单.

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所以,枚举实现的单例,可以说是最完美和简洁的单例了.推荐大家使用这种方式创建单例.

> 但是,枚举类的装载和初始化时会有时间和空间的成本. 它的实现比其他方式需要更多的内存空间,所以在Android这种受资源约束的设备中尽量避免使用枚举单例,而选择 双重检查锁(DCL)和静态内部类的方式实现单例.

## **枚举与策略模式** ##

> 特定的常量类型与主体中的方法或行为有关时,即当数据与行为之间有关联时,可以考虑使用枚举来实现策略模式.

如我们需要实现加减运算,就可以在枚举类型中声明一个 apply抽象方法,在特定于常量的方法(**Constant-specific class body的Constant -specific method implementation**)中,用具体实现抽象方法.

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