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用好Java中的枚舉，真的沒有那么簡單！

作者：佚名
開發(fā) 后端
在本文中，我們將看到什么是 Java 枚舉，它們解決了哪些問題以及如何在實踐中使用 Java 枚舉實現(xiàn)一些設(shè)計模式。

 [[318597]]

   “    最近重看 Java 枚舉，看到這篇覺得還不錯的文章，于是簡單翻譯和完善了一些內(nèi)容，分享給大家，希望你們也能有所收獲。另外，不要忘了文末還有補(bǔ)充哦！

    ps: 這里發(fā)一篇枚舉的文章，也是因為后面要發(fā)一篇非常實用的關(guān)于 SpringBoot 全局異常處理的比較好的實踐里面就用到了枚舉。    ”

1、概覽

在本文中，我們將看到什么是 Java 枚舉，它們解決了哪些問題以及如何在實踐中使用  Java 枚舉實現(xiàn)一些設(shè)計模式。

enum關(guān)鍵字在 java5 中引入，表示一種特殊類型的類，其總是繼承java.lang.Enum類，更多內(nèi)容可以自行查看其官方文檔。

枚舉在很多時候會和常量拿來對比，可能因為本身我們大量實際使用枚舉的地方就是為了替代常量。那么這種方式由什么優(yōu)勢呢？

以這種方式定義的常量使代碼更具可讀性，允許進(jìn)行編譯時檢查，預(yù)先記錄可接受值的列表，并避免由于傳入無效值而引起的意外行為。

下面示例定義一個簡單的枚舉類型 pizza 訂單的狀態(tài)，共有三種 ORDERED, READY, DELIVERED狀態(tài): 

  1. package shuang.kou.enumdemo.enumtest;  
  2. public enum PizzaStatus {  
  3.     ORDERED,  
  4.     READY,  
  5.     DELIVERED;  
  6. } 

簡單來說，我們通過上面的代碼避免了定義常量，我們將所有和 pizza 訂單的狀態(tài)的常量都統(tǒng)一放到了一個枚舉類型里面。 

  1. System.out.println(PizzaStatus.ORDERED.name());//ORDERED  
  2. System.out.println(PizzaStatus.ORDERED);//ORDERED  
  3. System.out.println(PizzaStatus.ORDERED.name().getClass());//class java.lang.String  
  4. System.out.println(PizzaStatus.ORDERED.getClass());//class shuang.kou.enumdemo.enumtest.PizzaStatus 

2、自定義枚舉方法

現(xiàn)在我們對枚舉是什么以及如何使用它們有了基本的了解，讓我們通過在枚舉上定義一些額外的API方法，將上一個示例提升到一個新的水平： 

  1. public class Pizza {  
  2.     private PizzaStatus status;  
  3.     public enum PizzaStatus {  
  4.         ORDERED,  
  5.         READY,  
  6.         DELIVERED;  
  7.     }  
  8.     public boolean isDeliverable() {  
  9.         if (getStatus() == PizzaStatus.READY) {  
  10.             return true;  
  11.         }  
  12.         return false;  
  13.     }   
  14.     // Methods that set and get the status variable.  
  15. } 

3、使用 == 比較枚舉類型

由于枚舉類型確保JVM中僅存在一個常量實例，因此我們可以安全地使用“ ==”運算符比較兩個變量，如上例所示；此外，“ ==”運算符可提供編譯時和運行時的安全性。

首先，讓我們看一下以下代碼段中的運行時安全性，其中“ ==”運算符用于比較狀態(tài)，并且如果兩個值均為null 都不會引發(fā) NullPointerException。相反，如果使用equals方法，將拋出 NullPointerException： 

  1. if(testPz.getStatus().equals(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED));  
  2. if(testPz.getStatus() == Pizza.PizzaStatus.DELIVERED); 

對于編譯時安全性，我們看另一個示例，兩個不同枚舉類型進(jìn)行比較，使用equal方法比較結(jié)果確定為true，因為getStatus方法的枚舉值與另一個類型枚舉值一致，但邏輯上應(yīng)該為false。這個問題可以使用==操作符避免。因為編譯器會表示類型不兼容錯誤： 

  1. if(testPz.getStatus().equals(TestColor.GREEN));  
  2. if(testPz.getStatus() == TestColor.GREEN); 

4、在 switch 語句中使用枚舉類型 

  1. public int getDeliveryTimeInDays() {  
  2.     switch (status) {  
  3.         case ORDERED: return 5;  
  4.         case READY: return 2;  
  5.         case DELIVERED: return 0;  
  6.     }  
  7.     return 0;  
  8. } 

5、枚舉類型的屬性,方法和構(gòu)造函數(shù)

    “    文末有我(JavaGuide)的補(bǔ)充。”

你可以通過在枚舉類型中定義屬性,方法和構(gòu)造函數(shù)讓它變得更加強(qiáng)大。

下面，讓我們擴(kuò)展上面的示例，實現(xiàn)從比薩的一個階段到另一個階段的過渡，并了解如何擺脫之前使用的if語句和switch語句： 

  1. public class Pizza {  
  2.     private PizzaStatus status; 
  3.      public enum PizzaStatus {  
  4.         ORDERED (5){  
  5.             @Override  
  6.             public boolean isOrdered() {  
  7.                 return true;  
  8.             }  
  9.         },  
  10.         READY (2){  
  11.             @Override  
  12.             public boolean isReady() {  
  13.                 return true;  
  14.             }  
  15.         },  
  16.         DELIVERED (0){  
  17.             @Override  
  18.             public boolean isDelivered() {  
  19.                 return true;  
  20.             }  
  21.         };  
  22.         private int timeToDelivery;  
  23.         public boolean isOrdered() {return false;}  
  24.         public boolean isReady() {return false;}  
  25.         public boolean isDelivered(){return false;}  
  26.         public int getTimeToDelivery() {  
  27.             return timeToDelivery;  
  28.         }  
  29.         PizzaStatus (int timeToDelivery) {  
  30.             this.timeToDelivery = timeToDelivery;  
  31.         }  
  32.     } 
  33.     public boolean isDeliverable() {  
  34.         return this.status.isReady(); 
  35.     }  
  36.     public void printTimeToDeliver() {  
  37.         System.out.println("Time to delivery is " +  
  38.           this.getStatus().getTimeToDelivery());  
  39.     }    
  40.     // Methods that set and get the status variable.  
  41. } 

下面這段代碼展示它是如何 work 的： 

  1. @Test  
  2. public void givenPizaOrder_whenReady_thenDeliverable() {  
  3.     Pizza testPz = new Pizza();  
  4.     testPz.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);  
  5.     assertTrue(testPz.isDeliverable());  
  6. } 

6、EnumSet and EnumMap

6.1. EnumSet

EnumSet 是一種專門為枚舉類型所設(shè)計的 Set 類型。

與HashSet相比，由于使用了內(nèi)部位向量表示，因此它是特定 Enum 常量集的非常有效且緊湊的表示形式。

它提供了類型安全的替代方法，以替代傳統(tǒng)的基于int的“位標(biāo)志”，使我們能夠編寫更易讀和易于維護(hù)的簡潔代碼。

EnumSet 是抽象類，其有兩個實現(xiàn)：RegularEnumSet 、JumboEnumSet，選擇哪一個取決于實例化時枚舉中常量的數(shù)量。

在很多場景中的枚舉常量集合操作（如：取子集、增加、刪除、containsAll和removeAll批操作）使用EnumSet非常合適；如果需要迭代所有可能的常量則使用Enum.values()。 

  1. public class Pizza {  
  2.     private static EnumSet<PizzaStatus> undeliveredPizzaStatuses =  
  3.       EnumSet.of(PizzaStatus.ORDERED, PizzaStatus.READY);  
  4.     private PizzaStatus status;  
  5.     public enum PizzaStatus {  
  6.         ...  
  7.     }  
  8.     public boolean isDeliverable() {  
  9.         return this.status.isReady();  
  10.     }  
  11.     public void printTimeToDeliver() {  
  12.         System.out.println("Time to delivery is " +  
  13.           this.getStatus().getTimeToDelivery() + " days"); 
  14.     }  
  15.     public static List<Pizza> getAllUndeliveredPizzas(List<Pizza> input) {  
  16.         return input.stream().filter(  
  17.           (s) -> undeliveredPizzaStatuses.contains(s.getStatus()))  
  18.             .collect(Collectors.toList());  
  19.     }  
  20.     public void deliver() {  
  21.         if (isDeliverable()) {  
  22.             PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance().getDeliveryStrategy()  
  23.               .deliver(this);  
  24.             this.setStatus(PizzaStatus.DELIVERED);  
  25.         }  
  26.     }   
  27.     // Methods that set and get the status variable.  
  28. } 

下面的測試演示了展示了 EnumSet 在某些場景下的強(qiáng)大功能： 

  1. @Test  
  2. public void givenPizaOrders_whenRetrievingUnDeliveredPzs_thenCorrectlyRetrieved() {  
  3.     List<Pizza> pzList = new ArrayList<>();  
  4.     Pizza pz1 = new Pizza();  
  5.     pz1.setStatus(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED);  
  6.     Pizza pz2 = new Pizza();  
  7.     pz2.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);  
  8.     Pizza pz3 = new Pizza(); 
  9.      pz3.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);  
  10.     Pizza pz4 = new Pizza();  
  11.     pz4.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);  
  12.     pzList.add(pz1);  
  13.     pzList.add(pz2);  
  14.     pzList.add(pz3);  
  15.     pzList.add(pz4);  
  16.     List<Pizza> undeliveredPzs = Pizza.getAllUndeliveredPizzas(pzList);  
  17.     assertTrue(undeliveredPzs.size() == 3);  
  18. } 

6.2. EnumMap

EnumMap是一個專門化的映射實現(xiàn)，用于將枚舉常量用作鍵。與對應(yīng)的 HashMap 相比，它是一個高效緊湊的實現(xiàn)，并且在內(nèi)部表示為一個數(shù)組:

  1. EnumMap<Pizza.PizzaStatus, Pizza> map; 

讓我們快速看一個真實的示例，該示例演示如何在實踐中使用它： 

  1. public static EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>>  
  2.   groupPizzaByStatus(List<Pizza> pizzaList) {  
  3.     EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>> pzByStatus =  
  4.       new EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>>(PizzaStatus.class);   
  5.     for (Pizza pz : pizzaList) {  
  6.         PizzaStatus status = pz.getStatus();  
  7.         if (pzByStatus.containsKey(status)) {  
  8.             pzByStatus.get(status).add(pz);  
  9.         } else {  
  10.             List<Pizza> newnewPzList = new ArrayList<Pizza>();  
  11.             newPzList.add(pz);  
  12.             pzByStatus.put(status, newPzList);  
  13.         }  
  14.     }  
  15.     return pzByStatus;  
  16. } 

下面的測試演示了展示了 EnumMap 在某些場景下的強(qiáng)大功能： 

  1. @Test  
  2. public void givenPizaOrders_whenGroupByStatusCalled_thenCorrectlyGrouped() {  
  3.     List<Pizza> pzList = new ArrayList<>();  
  4.     Pizza pz1 = new Pizza();  
  5.     pz1.setStatus(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED);  
  6.     Pizza pz2 = new Pizza();  
  7.     pz2.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);  
  8.     Pizza pz3 = new Pizza();  
  9.     pz3.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);  
  10.     Pizza pz4 = new Pizza();  
  11.     pz4.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);  
  12.     pzList.add(pz1);  
  13.     pzList.add(pz2);  
  14.     pzList.add(pz3);  
  15.     pzList.add(pz4);  
  16.     EnumMap<Pizza.PizzaStatus,List<Pizza>> map = Pizza.groupPizzaByStatus(pzList);  
  17.     assertTrue(map.get(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED).size() == 1);  
  18.     assertTrue(map.get(Pizza.PizzaStatus.ORDERED).size() == 2);  
  19.     assertTrue(map.get(Pizza.PizzaStatus.READY).size() == 1);  
  20. } 

7、通過枚舉實現(xiàn)一些設(shè)計模式

7.1 單例模式

通常，使用類實現(xiàn) Singleton 模式并非易事，枚舉提供了一種實現(xiàn)單例的簡便方法。

《Effective Java 》和《Java與模式》都非常推薦這種方式，使用這種方式方式實現(xiàn)枚舉可以有什么好處呢？

《Effective Java》

    “    這種方法在功能上與公有域方法相近，但是它更加簡潔，無償提供了序列化機(jī)制，絕對防止多次實例化，即使是在面對復(fù)雜序列化或者反射攻擊的時候。雖然這種方法還沒有廣泛采用，但是單元素的枚舉類型已經(jīng)成為實現(xiàn) Singleton的最佳方法。—-《Effective Java 中文版 第二版》”

《Java與模式》

    “    《Java與模式》中，作者這樣寫道，使用枚舉來實現(xiàn)單實例控制會更加簡潔，而且無償?shù)靥峁┝诵蛄谢瘷C(jī)制，并由JVM從根本上提供保障，絕對防止多次實例化，是更簡潔、高效、安全的實現(xiàn)單例的方式。”

下面的代碼段顯示了如何使用枚舉實現(xiàn)單例模式： 

  1. public enum PizzaDeliverySystemConfiguration {  
  2.     INSTANCE;  
  3.     PizzaDeliverySystemConfiguration() {  
  4.         // Initialization configuration which involves  
  5.         // overriding defaults like delivery strategy  
  6.     }  
  7.     private PizzaDeliveryStrategy deliveryStrategy = PizzaDeliveryStrategy.NORMAL;  
  8.     public static PizzaDeliverySystemConfiguration getInstance() {  
  9.         return INSTANCE;  
  10.     }  
  11.     public PizzaDeliveryStrategy getDeliveryStrategy() {  
  12.         return deliveryStrategy;  
  13.     }  
  14. } 

如何使用呢？請看下面的代碼： 

  1. PizzaDeliveryStrategy deliveryStrategy = PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance().getDeliveryStrategy(); 

通過 PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance() 獲取的就是單例的 PizzaDeliverySystemConfiguration

7.2 策略模式

通常，策略模式由不同類實現(xiàn)同一個接口來實現(xiàn)的。

這也就意味著添加新策略意味著添加新的實現(xiàn)類。使用枚舉，可以輕松完成此任務(wù)，添加新的實現(xiàn)意味著只定義具有某個實現(xiàn)的另一個實例。

下面的代碼段顯示了如何使用枚舉實現(xiàn)策略模式： 

  1. public enum PizzaDeliveryStrategy {  
  2.     EXPRESS {  
  3.         @Override  
  4.         public void deliver(Pizza pz) {  
  5.             System.out.println("Pizza will be delivered in express mode");  
  6.         }  
  7.     },  
  8.     NORMAL {  
  9.         @Override  
  10.         public void deliver(Pizza pz) {  
  11.             System.out.println("Pizza will be delivered in normal mode");  
  12.         }  
  13.     }; 
  14.     public abstract void deliver(Pizza pz);  
  15. } 

給 Pizza增加下面的方法： 

  1. public void deliver() {  
  2.     if (isDeliverable()) {  
  3.         PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance().getDeliveryStrategy()  
  4.           .deliver(this);  
  5.         this.setStatus(PizzaStatus.DELIVERED);  
  6.     } 
  7.  } 

如何使用呢？請看下面的代碼： 

  1. @Test  
  2. public void givenPizaOrder_whenDelivered_thenPizzaGetsDeliveredAndStatusChanges() {  
  3.     Pizza pz = new Pizza();  
  4.     pz.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);  
  5.     pz.deliver();  
  6.     assertTrue(pz.getStatus() == Pizza.PizzaStatus.DELIVERED); 
  7.  } 

8、Java 8 與枚舉

Pizza 類可以用Java 8重寫，您可以看到方法 lambda 和Stream API如何使 getAllUndeliveredPizzas（）和groupPizzaByStatus（）方法變得如此簡潔： 

  1. getAllUndeliveredPizzas（）: 
  2. public static List<Pizza> getAllUndeliveredPizzas(List<Pizza> input) {  
  3.     return input.stream().filter(  
  4.       (s) -> !deliveredPizzaStatuses.contains(s.getStatus()))  
  5.         .collect(Collectors.toList());  
  6. } 

groupPizzaByStatus（） : 

  1. public static EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>>  
  2.   groupPizzaByStatus(List<Pizza> pzList) {  
  3.     EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>> map = pzList.stream().collect(  
  4.       Collectors.groupingBy(Pizza::getStatus,  
  5.       () -> new EnumMap<>(PizzaStatus.class), Collectors.toList()));  
  6.     return map;  
  7. } 

9、Enum 類型的 JSON 表現(xiàn)形式

使用Jackson庫，可以將枚舉類型的JSON表示為POJO。下面的代碼段顯示了可以用于同一目的的Jackson批注： 

  1. @JsonFormat(shape = JsonFormat.Shape.OBJECT)  
  2. public enum PizzaStatus {  
  3.     ORDERED (5){  
  4.         @Override  
  5.         public boolean isOrdered() {  
  6.             return true;  
  7.         }  
  8.     },  
  9.     READY (2){  
  10.         @Override  
  11.         public boolean isReady() {  
  12.             return true;  
  13.         }  
  14.     },  
  15.     DELIVERED (0){  
  16.         @Override  
  17.         public boolean isDelivered() {  
  18.             return true;  
  19.         }  
  20.     }; 
  21.     private int timeToDelivery;  
  22.     public boolean isOrdered() {return false;}  
  23.     public boolean isReady() {return false;}  
  24.     public boolean isDelivered(){return false;}  
  25.     @JsonProperty("timeToDelivery")  
  26.     public int getTimeToDelivery() {  
  27.         return timeToDelivery;  
  28.     }  
  29.     private PizzaStatus (int timeToDelivery) {  
  30.         this.timeToDelivery = timeToDelivery;  
  31.     }  
  32. } 

我們可以按如下方式使用 Pizza 和 PizzaStatus： 

  1. Pizza pz = new Pizza();  
  2. pz.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);  
  3. System.out.println(Pizza.getJsonString(pz)); 

生成 Pizza 狀態(tài)以以下JSON展示： 

  1. {  
  2.   "status" : {  
  3.     "timeToDelivery" : 2,  
  4.     "ready" : true,  
  5.     "ordered" : false,  
  6.     "delivered" : false  
  7.   },  
  8.   "deliverable" : true  
  9. } 

有關(guān)枚舉類型的JSON序列化/反序列化（包括自定義）的更多信息，請參閱Jackson-將枚舉序列化為JSON對象。

10、總結(jié)

本文我們討論了Java枚舉類型，從基礎(chǔ)知識到高級應(yīng)用以及實際應(yīng)用場景，讓我們感受到枚舉的強(qiáng)大功能。

11、補(bǔ)充

我們在上面講到了，我們可以通過在枚舉類型中定義屬性,方法和構(gòu)造函數(shù)讓它變得更加強(qiáng)大。

下面我通過一個實際的例子展示一下，當(dāng)我們調(diào)用短信驗證碼的時候可能有幾種不同的用途，我們在下面這樣定義： 

  1. public enum PinType {  
  2.     REGISTER(100000, "注冊使用"),  
  3.     FORGET_PASSWORD(100001, "忘記密碼使用"),  
  4.     UPDATE_PHONE_NUMBER(100002, "更新手機(jī)號碼使用");  
  5.     private final int code;  
  6.     private final String message;  
  7.     PinType(int code, String message) {  
  8.         this.code = code;  
  9.         this.message = message;  
  10.     } 
  11.     public int getCode() {  
  12.         return code;  
  13.     }  
  14.     public String getMessage() {  
  15.         return message;  
  16.     }  
  17.     @Override  
  18.     public String toString() {  
  19.         return "PinType{" +  
  20.                 "code=" + code +  
  21.                 ", message='" + message + '\'' +  
  22.                 '}';  
  23.     }  
  24. } 

實際使用： 

  1. System.out.println(PinType.FORGET_PASSWORD.getCode());  
  2. System.out.println(PinType.FORGET_PASSWORD.getMessage());  
  3. System.out.println(PinType.FORGET_PASSWORD.toString()); 

Output: 

  1. 100001  
  2. 忘記密碼使用  
  3. PinType{code=100001, message='忘記密碼使用'} 

這樣的話，在實際使用起來就會非常靈活方便！ 

 

責(zé)任編輯：龐桂玉 來源： Java編程
Java枚舉代碼
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2010-01-26 09:24:53

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