夯實Java基礎系列14：深入理解Java枚舉類
- 2019 年 10 月 7 日
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該系列博文會告訴你如何從入門到進階，一步步地學習Java基礎知識，並上手進行實戰，接著了解每個Java知識點背後的實現原理，更完整地了解整個Java技術體系，形成自己的知識框架。為了更好地總結和檢驗你的學習成果，本系列文章也會提供每個知識點對應的面試題以及參考答案。
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枚舉（enum）類型是Java 5新增的特性，它是一種新的類型，允許用常量來表示特定的數據片斷，而且全部都以類型安全的形式來表示。
初探枚舉類
在程式設計中，有時會用到由若干個有限數據元素組成的集合，如一周內的星期一到星期日七個數據元素組成的集合，由三種顏色紅、黃、綠組成的集合，一個工作班組內十個職工組成的集合等等，程式中某個變數取值僅限於集合中的元素。此時，可將這些數據集合定義為枚舉類型。
因此，枚舉類型是某類數據可能取值的集合，如一周內星期可能取值的集合為：
{ Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat}
該集合可定義為描述星期的枚舉類型，該枚舉類型共有七個元素，因而用枚舉類型定義的枚舉變數只能取集合中的某一元素值。由於枚舉類型是導出數據類型，因此，必須先定義枚舉類型，然後再用枚舉類型定義枚舉型變數。
enum <枚舉類型名> { <枚舉元素表> }; 其中：關鍵詞enum表示定義的是枚舉類型，枚舉類型名由標識符組成，而枚舉元素表由枚舉元素或枚舉常量組成。例如： enum weekdays { Sun,Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat }; 定義了一個名為 weekdays的枚舉類型，它包含七個元素：Sun、Mon、Tue、Wed、Thu、Fri、Sat。在編譯器編譯程式時，給枚舉類型中的每一個元素指定一個整型常量值(也稱為序號值)。若枚舉類型定義中沒有指定元素的整型常量值，則整型常量值從0開始依次遞增，因此，weekdays枚舉類型的七個元素Sun、Mon、Tue、Wed、Thu、Fri、Sat對應的整型常量值分別為0、1、2、3、4、5、6。
注意：在定義枚舉類型時，也可指定元素對應的整型常量值。
例如，描述邏輯值集合{TRUE、FALSE}的枚舉類型boolean可定義如下： enum boolean { TRUE=1 ,FALSE=0 }; 該定義規定：TRUE的值為1，而FALSE的值為0。 而描述顏色集合{red,blue,green,black,white,yellow}的枚舉類型colors可定義如下： enum colors {red=5,blue=1,green,black,white,yellow}; 該定義規定red為5 ，blue為1，其後元素值從2 開始遞增加1。green、black、white、yellow的值依次為2、3、4、5。此時，整數5將用於表示二種顏色red與yellow。通常兩個不同元素取相同的整數值是沒有意義的。枚舉類型的定義只是定義了一個新的數據類型，只有用枚舉類型定義枚舉變數才能使用這種數據類型。
枚舉類-語法
enum 與 class、interface 具有相同地位；
可以繼承多個介面；
可以擁有構造器、成員方法、成員變數；
1.2 枚舉類與普通類不同之處默認繼承 java.lang.Enum 類，所以不能繼承其他父類；其中 java.lang.Enum 類實現了 java.lang.Serializable 和 java.lang.Comparable 介面；
使用 enum 定義，默認使用 final 修飾，因此不能派生子類；
構造器默認使用 private 修飾，且只能使用 private 修飾；
枚舉類所有實例必須在第一行給出，默認添加 public static final 修飾，否則無法產生實例；
枚舉類的具體使用
這部分內容參考https://blog.csdn.net/qq_27093465/article/details/52180865
常量
public class 常量 { } enum Color { Red, Green, Blue, Yellow }switch
JDK1.6之前的switch語句只支援int,char,enum類型，使用枚舉，能讓我們的程式碼可讀性更強。
public static void showColor(Color color) { switch (color) { case Red: System.out.println(color); break; case Blue: System.out.println(color); break; case Yellow: System.out.println(color); break; case Green: System.out.println(color); break; } }向枚舉中添加新方法
如果打算自定義自己的方法，那麼必須在enum實例序列的最後添加一個分號。而且 Java 要求必須先定義 enum 實例。
enum Color { //每個顏色都是枚舉類的一個實例，並且構造方法要和枚舉類的格式相符合。 //如果實例後面有其他內容，實例序列結束時要加分號。 Red("紅色", 1), Green("綠色", 2), Blue("藍色", 3), Yellow("黃色", 4); String name; int index; Color(String name, int index) { this.name = name; this.index = index; } public void showAllColors() { //values是Color實例的數組，在通過index和name可以獲取對應的值。 for (Color color : Color.values()) { System.out.println(color.index + ":" + color.name); } } }覆蓋枚舉的方法
所有枚舉類都繼承自Enum類，所以可以重寫該類的方法
下面給出一個toString()方法覆蓋的例子。
@Override public String toString() { return this.index + ":" + this.name; }實現介面
所有的枚舉都繼承自java.lang.Enum類。由於Java 不支援多繼承，所以枚舉對象不能再繼承其他類。
enum Color implements Print{ @Override public void print() { System.out.println(this.name); } }使用介面組織枚舉
搞個實現介面，來組織枚舉，簡單講，就是分類吧。如果大量使用枚舉的話，這麼干，在寫程式碼的時候，就很方便調用啦。
public class 用介面組織枚舉 { public static void main(String[] args) { Food cf = chineseFood.dumpling; Food jf = Food.JapaneseFood.fishpiece; for (Food food : chineseFood.values()) { System.out.println(food); } for (Food food : Food.JapaneseFood.values()) { System.out.println(food); } } } interface Food { enum JapaneseFood implements Food { suse, fishpiece } } enum chineseFood implements Food { dumpling, tofu }枚舉類集合
java.util.EnumSet和java.util.EnumMap是兩個枚舉集合。EnumSet保證集合中的元素不重複；EnumMap中的 key是enum類型，而value則可以是任意類型。
EnumSet在JDK中沒有找到實現類，這裡寫一個EnumMap的例子
public class 枚舉類集合 { public static void main(String[] args) { EnumMap<Color, String> map = new EnumMap<Color, String>(Color.class); map.put(Color.Blue, "Blue"); map.put(Color.Yellow, "Yellow"); map.put(Color.Red, "Red"); System.out.println(map.get(Color.Red)); } }使用枚舉類的注意事項
枚舉類型對象之間的值比較，是可以使用==，直接來比較值，是否相等的，不是必須使用equals方法的喲。
因為枚舉類Enum已經重寫了equals方法
/** * Returns true if the specified object is equal to this * enum constant. * * @param other the object to be compared for equality with this object. * @return true if the specified object is equal to this * enum constant. */ public final boolean equals(Object other) { return this==other; }枚舉類的實現原理
這部分參考https://blog.csdn.net/mhmyqn/article/details/48087247
Java從JDK1.5開始支援枚舉，也就是說，Java一開始是不支援枚舉的，就像泛型一樣，都是JDK1.5才加入的新特性。通常一個特性如果在一開始沒有提供，在語言發展後期才添加，會遇到一個問題，就是向後兼容性的問題。
像Java在1.5中引入的很多特性，為了向後兼容，編譯器會幫我們寫的源程式碼做很多事情，比如泛型為什麼會擦除類型，為什麼會生成橋接方法，foreach迭代，自動裝箱/拆箱等，這有個術語叫「語法糖」，而編譯器的特殊處理叫「解語法糖」。那麼像枚舉也是在JDK1.5中才引入的，又是怎麼實現的呢？
Java在1.5中添加了java.lang.Enum抽象類，它是所有枚舉類型基類。提供了一些基礎屬性和基礎方法。同時，對把枚舉用作Set和Map也提供了支援，即java.util.EnumSet和java.util.EnumMap。
接下來定義一個簡單的枚舉類
public enum Day { MONDAY { @Override void say() { System.out.println("MONDAY"); } } , TUESDAY { @Override void say() { System.out.println("TUESDAY"); } }, FRIDAY("work"){ @Override void say() { System.out.println("FRIDAY"); } }, SUNDAY("free"){ @Override void say() { System.out.println("SUNDAY"); } }; String work; //沒有構造參數時，每個實例可以看做常量。 //使用構造參數時，每個實例都會變得不一樣，可以看做不同的類型，所以編譯後會生成實例個數對應的class。 private Day(String work) { this.work = work; } private Day() { } //枚舉實例必須實現枚舉類中的抽象方法 abstract void say (); }反編譯結果
D:MyTechoutproductionMyTechcomjavase枚舉類>javap Day.class Compiled from "Day.java" public abstract class com.javase.枚舉類.Day extends java.lang.Enum<com.javase.枚舉類.Day> { public static final com.javase.枚舉類.Day MONDAY; public static final com.javase.枚舉類.Day TUESDAY; public static final com.javase.枚舉類.Day FRIDAY; public static final com.javase.枚舉類.Day SUNDAY; java.lang.String work; public static com.javase.枚舉類.Day[] values(); public static com.javase.枚舉類.Day valueOf(java.lang.String); abstract void say(); com.javase.枚舉類.Day(java.lang.String, int, com.javase.枚舉類.Day$1); com.javase.枚舉類.Day(java.lang.String, int, java.lang.String, com.javase.枚舉類.Day$1); static {}; }可以看到，一個枚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；而枚舉中定義的枚舉常量，變成了相應的public static final屬性，而且其類型就抽象類的類型，名字就是枚舉常量的名字.
同時我們可以在Operator.class的相同路徑下看到四個內部類的.class文件com/mikan/Day$1.class、com/mikan/Day$2.class、com/mikan/Day$3.class、com/mikan/Day$4.class，也就是說這四個命名欄位分別使用了內部類來實現的；同時添加了兩個方法values()和valueOf(String)；我們定義的構造方法本來只有一個參數，但卻變成了三個參數；同時還生成了一個靜態程式碼塊。這些具體的內容接下來仔細看看。
下面分析一下位元組碼中的各部分，其中：
InnerClasses: static #23; //class com/javase/枚舉類/Day$4 static #18; //class com/javase/枚舉類/Day$3 static #14; //class com/javase/枚舉類/Day$2 static #10; //class com/javase/枚舉類/Day$1從中可以看到它有4個內部類，這四個內部類的詳細資訊後面會分析。
static {}; descriptor: ()V flags: ACC_STATIC Code: stack=5, locals=0, args_size=0 0: new #10 // class com/javase/枚舉類/Day$1 3: dup 4: ldc #11 // String MONDAY 6: iconst_0 7: invokespecial #12 // Method com/javase/枚舉類/Day$1."<init>":(Ljava/lang/String;I)V 10: putstatic #13 // Field MONDAY:Lcom/javase/枚舉類/Day; 13: new #14 // class com/javase/枚舉類/Day$2 16: dup 17: ldc #15 // String TUESDAY 19: iconst_1 20: invokespecial #16 // Method com/javase/枚舉類/Day$2."<init>":(Ljava/lang/String;I)V //後面類似，這裡省略 }其實編譯器生成的這個靜態程式碼塊做了如下工作：分別設置生成的四個公共靜態常量欄位的值，同時編譯器還生成了一個靜態欄位$VALUES，保存的是枚舉類型定義的所有枚舉常量
編譯器添加的values方法：
public static com.javase.Day[] values(); flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC Code: stack=1, locals=0, args_size=0 0: getstatic #2 // Field $VALUES:[Lcom/javase/Day; 3: invokevirtual #3 // Method "[Lcom/mikan/Day;".clone:()Ljava/lang/Object; 6: checkcast #4 // class "[Lcom/javase/Day;" 9: areturn 這個方法是一個公共的靜態方法，所以我們可以直接調用該方法（Day.values()）,返回這個枚舉值的數組，另外，這個方法的實現是，克隆在靜態程式碼塊中初始化的$VALUES欄位的值，並把類型強轉成Day[]類型返回。造方法為什麼增加了兩個參數？
有一個問題，構造方法我們明明只定義了一個參數，為什麼生成的構造方法是三個參數呢？
從Enum類中我們可以看到，為每個枚舉都定義了兩個屬性，name和ordinal，name表示我們定義的枚舉常量的名稱，如FRIDAY、TUESDAY，而ordinal是一個順序號，根據定義的順序分別賦予一個整形值，從0開始。在枚舉常量初始化時，會自動為初始化這兩個欄位，設置相應的值，所以才在構造方法中添加了兩個參數。即： 另外三個枚舉常量生成的內部類基本上差不多，這裡就不重複說明了。我們可以從Enum類的程式碼中看到，定義的name和ordinal屬性都是final的，而且大部分方法也都是final的，特別是clone、readObject、writeObject這三個方法，這三個方法和枚舉通過靜態程式碼塊來進行初始化一起。
它保證了枚舉類型的不可變性，不能通過克隆，不能通過序列化和反序列化來複制枚舉，這能保證一個枚舉常量只是一個實例，即是單例的，所以在effective java中推薦使用枚舉來實現單例。
枚舉類實戰
實戰一無參
（1）定義一個無參枚舉類
enum SeasonType { SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER } （2）實戰中的使用
// 根據實際情況選擇下面的用法即可 SeasonType springType = SeasonType.SPRING; // 輸出 SPRING String springString = SeasonType.SPRING.toString(); // 輸出 SPRING 實戰二有一參
（1）定義只有一個參數的枚舉類
enum SeasonType { // 通過構造函數傳遞參數並創建實例 SPRING("spring"), SUMMER("summer"), AUTUMN("autumn"), WINTER("winter"); // 定義實例對應的參數 private String msg; // 必寫：通過此構造器給枚舉值創建實例 SeasonType(String msg) { this.msg = msg; } // 通過此方法可以獲取到對應實例的參數值 public String getMsg() { return msg; } } （2）實戰中的使用
// 當我們為某個實例類賦值的時候可使用如下方式 String msg = SeasonType.SPRING.getMsg(); // 輸出 spring 實戰三有兩參
（1）定義有兩個參數的枚舉類
public enum Season { // 通過構造函數傳遞參數並創建實例 SPRING(1, "spring"), SUMMER(2, "summer"), AUTUMN(3, "autumn"), WINTER(4, "winter"); // 定義實例對應的參數 private Integer key; private String msg; // 必寫：通過此構造器給枚舉值創建實例 Season(Integer key, String msg) { this.key = key; this.msg = msg; } // 很多情況，我們可能從前端拿到的值是枚舉類的 key ，然後就可以通過以下靜態方法獲取到對應枚舉值 public static Season valueofKey(Integer key) { for (Season season : Season.values()) { if (season.key.equals(key)) { return season; } } throw new IllegalArgumentException("No element matches " + key); } // 通過此方法可以獲取到對應實例的 key 值 public Integer getKey() { return key; } // 通過此方法可以獲取到對應實例的 msg 值 public String getMsg() { return msg; } } （2）實戰中的使用
// 輸出 key 為 1 的枚舉值實例 Season season = Season.valueofKey(1); // 輸出 SPRING 實例對應的 key Integer key = Season.SPRING.getKey(); // 輸出 SPRING 實例對應的 msg String msg = Season.SPRING.getMsg(); 枚舉類總結
其實枚舉類懂了其概念後，枚舉就變得相當簡單了，隨手就可以寫一個枚舉類出來。所以如上幾個實戰小例子一定要先搞清楚概念，然後在練習幾遍就 ok 了。
重要的概念，我在這裡在贅述一遍，幫助老鐵們快速掌握這塊知識，首先記住，枚舉類中的枚舉值可以沒有參數，也可以有多個參數，每一個枚舉值都是一個實例；
並且還有一點很重要，就是如果枚舉值有 n 個參數，那麼構造函數中的參數值肯定有 n 個，因為聲明的每一個枚舉值都會調用構造函數去創建實例，所以參數一定是一一對應的；既然明白了這一點，那麼我們只需要在枚舉類中把這 n 個參數定義為 n 個成員變數，然後提供對應的 get() 方法，之後通過實例就可以隨意的獲取實例中的任意參數值了。
如果想讓枚舉類更加的好用，就可以模仿我在實戰三中的寫法那樣，通過某一個參數值，比如 key 參數值，就能獲取到其對應的枚舉值，然後想要什麼值，就 get 什麼值就好了。
枚舉 API
我們使用 enum 定義的枚舉類都是繼承 java.lang.Enum 類的，那麼就會繼承其 API ，常用的 API 如下：
- String name()
獲取枚舉名稱
- int ordinal()
獲取枚舉的位置（下標，初始值為 0 ）
- valueof(String msg)
通過 msg 獲取其對應的枚舉類型。（比如實戰二中的枚舉類或其它枚舉類都行，只要使用得當都可以使用此方法）
- values()
獲取枚舉類中的所有枚舉值（比如在實戰三中就使用到了）
總結
枚舉本質上是通過普通的類來實現的，只是編譯器為我們進行了處理。每個枚舉類型都繼承自java.lang.Enum，並自動添加了values和valueOf方法。
而每個枚舉常量是一個靜態常量欄位，使用內部類實現，該內部類繼承了枚舉類。所有枚舉常量都通過靜態程式碼塊來進行初始化，即在類載入期間就初始化。
另外通過把clone、readObject、writeObject這三個方法定義為final的，同時實現是拋出相應的異常。這樣保證了每個枚舉類型及枚舉常量都是不可變的。可以利用枚舉的這兩個特性來實現執行緒安全的單例。
參考文章
https://blog.csdn.net/qq_34988624/article/details/86592229
https://www.meiwen.com.cn/subject/slhvhqtx.html
https://blog.csdn.net/qq_34988624/article/details/86592229
https://segmentfault.com/a/1190000012220863
https://my.oschina.net/wuxinshui/blog/1511484
https://blog.csdn.net/hukailee/article/details/81107412
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