Java中的列舉，這一篇全了，一些不為人知的乾貨
Java列舉，也稱作Java列舉型別，是一種欄位由一組固定常量集合組成的型別。列舉的主要目的是加強編譯時型別的安全性。enum關鍵字是Java中的保留關鍵字。
在編譯或設計時，當我們知道所有變數的可能性時，儘量使用列舉型別。本篇文章就帶大家全面系統地瞭解列舉的使用，以及會遇到的一些問題。
Java中的列舉
列舉通常是一組相關的常量集合，其他程式語言很早就開始用枚舉了，比如C++。從JDK1.5起，Java也開始支援列舉型別。
列舉是一種特殊的資料型別，它既是一種類(class)型別卻又比類型別多了些特殊的約束，這些約束也造就了列舉型別的簡潔性、安全性以及便捷性。
在Java中，通過enum來宣告列舉型別，預設繼承自java.lang.Enum。所以宣告列舉類時無法再繼承其他類。
列舉宣告
在生活中我們會經常辨認方向，東南西北，它們的名稱、屬性等基本都是確定的，我們就可以將其宣告為列舉型別：
public enum Direction {
EAST, WEST, NORTH, SOUTH;
}
同樣，每週七天也可以宣告成列舉型別：
enum Day {
MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY,
THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}
在沒有列舉或沒使用列舉的情況下，並不是說不可以定義變數，我們可以通過類或介面進行常量的定義：
public class Day {
public static final int MONDAY =1;
public static final int TUESDAY=2;
public static final int WEDNESDAY=3;
public static final int THURSDAY=4;
public static final int FRIDAY=5;
public static final int SATURDAY=6;
public static final int SUNDAY=7;
}
但這樣存在許多不足，如在型別安全和使用方便性上。如果存在定義int值相同的變數，混淆的機率還是很大的，編譯器也不會提出任何警告。因此，當能使用列舉的時候，並不提倡這種寫法。
列舉的底層實現
上面我們已經說了，列舉是一個特殊的類，每一個列舉項本質上都是列舉類自身的例項。
因此，上面列舉類Direction可以通過下面程式碼進行示例：
final class Direction extends Enum{
public final static Direction EAST = new Direction();
public final static Direction WEST = new Direction();
public final static Direction NORTH = new Direction();
public final static Direction SOUTH = new Direction();
}
首先通過javac命令對Direction進行編譯，然後通過javap命令來檢視一下對應class檔案內容：
bogon:enums apple$ javap Direction.class
Compiled from "Direction.java"
public final class com.choupangxia.enums.Direction extends java.lang.Enum<com.choupangxia.enums.Direction> {
public static final com.choupangxia.enums.Direction EAST;
public static final com.choupangxia.enums.Direction WEST;
public static final com.choupangxia.enums.Direction NORTH;
public static final com.choupangxia.enums.Direction SOUTH;
public static com.choupangxia.enums.Direction[] values();
public static com.choupangxia.enums.Direction valueOf(java.lang.String);
static {};
}
可以看到，一個列舉在經過編譯器編譯過後，變成了一個抽象類，它繼承了java.lang.Enum；而列舉中定義的列舉常量，變成了相應的public static final屬性，而且其型別就抽象類的型別，名字就是列舉常量的名字。
列舉使用例項
通過上面的反編譯我們可以看到，列舉的選項本質上就是public static final的變數，所以就把它當做這樣的變數使用即可。
public class EnumExample {
public static void main(String[] args) {
Direction north = Direction.NORTH;
System.out.println(north); //Prints NORTH
}
}
列舉的ordinal()方法
ordinal()方法用於獲取列舉變數在列舉類中宣告的順序，下標從0開始，與陣列中的下標很相似。它的設計是用於EumSet和EnumMap複雜的基於列舉的資料結構使用。
Direction.EAST.ordinal(); //0
Direction.NORTH.ordinal(); //2
需要注意的是如果列舉項宣告的位置發生了變化，那麼ordinal方法的值也隨之變化。所以，儘量避免使用該方法。不然，當列舉項比較多時，別人在中間增刪一項，會導致後續的所有順序變化。
列舉的values()和valueOf()
values()方法可獲取列舉類中的所有變數，並作為陣列返回：
Direction[] directions = Direction.values();
for (Direction d : directions) {
System.out.println(d);
}
//Output:
EAST
WEST
NORTH
SOUTH
values()方法是由編譯器插入到列舉類中的static方法，而它的父類Enum中並不存在這個方法。
valueOf(String name)方法與Enum類中的valueOf方法的作用類似根據名稱獲取列舉變數，同樣是由編譯器生成的，但更簡潔些，只需傳遞一個引數。
Direction east = Direction.valueOf("EAST");
System.out.println(east);
//Output:
EAST
列舉命名約定
按照約定，列舉屬於常量，因此採用所有字母大寫，下劃線分割的風格（UPPER_CASE）。也就是說列舉類名與普通類約定一樣，而列舉中的變數與靜態變數的命名規範一致。
列舉的構造方法
預設情況下，列舉類是不需要構造方法的，預設的變數就是宣告時的字串。當然，你也可以通過自定義構造方法，來初始化列舉的一些狀態資訊。通常情況下，我們會在構造引數中傳入兩個引數，比如，一個編碼，一個描述。
以上面的方向為例：
public enum Direction {
// enum fields
EAST(0), WEST(180), NORTH(90), SOUTH(270);
// constructor
private Direction(final int angle) {
this.angle = angle;
}
// internal state
private int angle;
public int getAngle() {
return angle;
}
}
如果我們想訪問每個方向的角度，可以通過簡單的方法呼叫：
Direction north = Direction.NORTH;
System.out.println(north); //NORTH
System.out.println(north.getAngle()); //90
System.out.println(Direction.NORTH.getAngle()); //90
列舉中的方法
列舉就是一個特殊的類，因此也可以像普通的類一樣擁有方法和屬性。在列舉中不僅可以宣告具體的方法，還可以宣告抽象方法。
方法的訪問許可權可以是private、protected和public。可以通過這些方法返回列舉項的值，也可以做一些內部的私有處理。
public enum Direction {
// enum fields
EAST, WEST, NORTH, SOUTH;
protected String printDirection() {
String message = "You are moving in " + this + " direction";
System.out.println( message );
return message;
}
}
對應方法的使用如下：
Direction.NORTH.printDirection();
Direction.EAST.printDirection();
列舉類中還可以定義抽象的方法，但每個列舉項中必須實現對應的抽象方法：
public enum Direction
{
// enum fields
EAST {
@Override
public String printDirection() {
String message = "You are moving in east. You will face sun in morning time.";
return message;
}
},
WEST {
@Override
public String printDirection() {
String message = "You are moving in west. You will face sun in evening time.";
return message;
}
},
NORTH {
@Override
public String printDirection() {
String message = "You are moving in north. You will face head in daytime.";
return message;
}
},
SOUTH {
@Override
public String printDirection() {
String message = "You are moving in south. Sea ahead.";
return message;
}
};
public abstract String printDirection();
}
抽象方法的呼叫，與普通方法一樣：
Direction.NORTH.printDirection();
Direction.EAST.printDirection();
通過這種方式就可以輕而易舉地定義每個列舉例項的不同行為方式。比如需要每個列舉項都打印出方向的名稱，就可以定義這麼一個抽象的方法。
上面的例項enum類似乎表現出了多型的特性，可惜的是列舉型別的例項終究不能作為型別傳遞使用。下面的方式編譯器都無法通過：
//無法通過編譯，Direction.NORTH是個例項物件
public void text(Direction.NORTH instance){ }
列舉的繼承
上面已經提到過列舉繼承自java.lang.Enum，Enum是一個抽象類：
public abstract class Enum<E extends Enum<E>>
implements Comparable<E>, Serializable {
// ...
}
也就是說，所有的列舉類都支援比較（Comparable）和序列化（Serializable）的特性。也正因為所有的列舉類都繼承了Enum，所以無法再繼承其他類了，但是可以實現介面。
列舉的比較
所有的列舉預設都是Comparable和單例的，因此可以通過equals方法進行比較，甚至可以直接用雙等號“==”進行比較。
Direction east = Direction.EAST;
Direction eastNew = Direction.valueOf("EAST");
System.out.println( east == eastNew ); //true
System.out.println( east.equals( eastNew ) ); //true
列舉集合：EnumSet和EnumMap
在java.util包下引入了兩個列舉集合類：EnumSet和EnumMap。
EnumSet
EnumSet類的定義如下：
public abstract class EnumSet<E extends Enum<E>> extends AbstractSet<E>
implements Cloneable, java.io.Serializable{
// ...
}
EnumSet是與列舉型別一起使用的專用Set集合，EnumSet中所有元素都必須是列舉型別。與其他Set介面的實現類HashSet/TreeSet不同的是，EnumSet在內部實現是位向量。
位向量是一種極為高效地位運算操作，由於直接儲存和操作都是bit，因此EnumSet空間和時間效能都十分可觀，足以媲美傳統上基於int的“位標誌”的運算，關鍵是我們可像操作set集合一般來操作位運算。
EnumSet不允許使用null元素，試圖插入null將丟擲 NullPointerException，但測試判斷是否存在null元素或移除null元素則不會丟擲異常，與大多數Collection實現一樣，EnumSet不是執行緒安全的，在多執行緒環境下需注意資料同步問題。
使用例項：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Set enumSet = EnumSet.of( Direction.EAST,
Direction.WEST,
Direction.NORTH,
Direction.SOUTH
);
}
}
EnumMap
EnumMap的宣告如下：
public class EnumMap<K extends Enum<K>, V> extends AbstractMap<K, V>
implements java.io.Serializable, Cloneable
{}
與EnumSet類似，EnumMap是一個特殊的Map，Map的Key必須是列舉型別。EnumMap內部是通過陣列實現的，效率比普通的Map更高一些。EnumMap的key值不能為null，並且EnumMap也不是執行緒安全的。
EnumMap使用例項如下：
public class Test {
public static void main(String[] args){
//Keys can be only of type Direction
Map enumMap = new EnumMap(Direction.class);
//Populate the Map
enumMap.put(Direction.EAST, Direction.EAST.getAngle());
enumMap.put(Direction.WEST, Direction.WEST.getAngle());
enumMap.put(Direction.NORTH, Direction.NORTH.getAngle());
enumMap.put(Direction.SOUTH, Direction.SOUTH.getAngle());
}
}
列舉與switch
使用switch進行條件判斷時，條件引數一般只能是整型，字元型，同時也支援列舉型，在java7後switch也對字串進行了支援。
使用例項如下：
enum Color {GREEN,RED,BLUE}
public class EnumDemo4 {
public static void printName(Color color){
switch (color){
//無需使用Color進行引用
case BLUE:
System.out.println("藍色");
break;
case RED:
System.out.println("紅色");
break;
case GREEN:
System.out.println("綠色");
break;
}
}
public static void main(String[] args){
printName(Color.BLUE);
printName(Color.RED);
printName(Color.GREEN);
}
}
列舉與單例
單例模式是日常使用中最常見的設計模式之一了，單例的實現有很多種實現方法（餓漢模式、懶漢模式等），這裡就不再贅述，只以一個最普通的單例來做對照，進而看看基於列舉如何來實現單例模式。
餓漢模式的實現：
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
簡單直接，缺點是可能在還不需要時就把例項創建出來了，沒起到lazy loading的效果。優點就是實現簡單，而且安全可靠。
這樣一個單例場景，如果通過列舉進行實現如下：
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void doSomething() {
System.out.println("doSomething");
}
}
在effective java中說道，最佳的單例實現模式就是列舉模式。利用列舉的特性，讓JVM來幫我們保證執行緒安全和單一例項的問題。除此之外，寫法還特別簡單。
直接通過Singleton.INSTANCE.doSomething()的方式呼叫即可。方便、簡潔又安全。
小結
列舉在日常編碼中幾乎是必不可少的，如何用好，如何用精，還需要基礎知識的鋪墊，本文也正是基於此帶大家從頭到尾梳理了一遍。有所收穫就點個贊吧。
原文連結：https://mp.weixin.qq.com/s/mAhiQcBOCKT9MnT6sNS3BQ
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