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1. 概览
在本文中，咱们将看到什么是 Java 枚举，它们解决了哪些问题以及如何在实践中应用 Java 枚举实现一些设计模式。
enum 关键字在 java5 中引入，示意一种非凡类型的类，其总是继承 java.lang.Enum 类，更多内容能够自行查看其官网文档。
枚举在很多时候会和常量拿来比照，可能因为自身咱们大量理论应用枚举的中央就是为了代替常量。那么这种形式由什么劣势呢？
以这种形式定义的常量使代码更具可读性，容许进行编译时查看，事后记录可承受值的列表，并防止因为传入有效值而引起的意外行为。
上面示例定义一个简略的枚举类型 pizza 订单的状态，共有三种 ORDERED, READY, DELIVERED 状态:
package shuang.kou.enumdemo.enumtest;
publicenum PizzaStatus {
ORDERED,
READY,
DELIVERED;
}
简略来说，咱们通过下面的代码防止了定义常量，咱们将所有和 pizza 订单的状态的常量都对立放到了一个枚举类型外面。
System.out.println(PizzaStatus.ORDERED.name());//ORDERED
System.out.println(PizzaStatus.ORDERED);//ORDERED
System.out.println(PizzaStatus.ORDERED.name().getClass());//class java.lang.String
System.out.println(PizzaStatus.ORDERED.getClass());//class shuang.kou.enumdemo.enumtest.PizzaStatus
2. 自定义枚举办法
当初咱们对枚举是什么以及如何应用它们有了根本的理解，让咱们通过在枚举上定义一些额定的 API 办法，将上一个示例晋升到一个新的程度：
publicclass Pizza {
private PizzaStatus status;
publicenum PizzaStatus {
ORDERED,
READY,
DELIVERED;
}
public boolean isDeliverable() {if (getStatus() == PizzaStatus.READY) {returntrue;}
returnfalse;
}
// Methods that set and get the status variable.
}
3. 应用 == 比拟枚举类型
因为枚举类型确保 JVM 中仅存在一个常量实例，因而咱们能够平安地应用“==”运算符比拟两个变量，如上例所示；此外，“==”运算符可提供编译时和运行时的安全性。
首先，让咱们看一下以下代码段中的运行时安全性，其中“==”运算符用于比拟状态，并且如果两个值均为 null 都不会引发 NullPointerException。相同，如果应用 equals 办法，将抛出 NullPointerException：
if(testPz.getStatus().equals(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED));
if(testPz.getStatus() == Pizza.PizzaStatus.DELIVERED);
对于编译时安全性，咱们看另一个示例，两个不同枚举类型进行比拟，应用 equal 办法比拟后果确定为 true，因为 getStatus 办法的枚举值与另一个类型枚举值统一，但逻辑上应该为 false。这个问题能够应用 == 操作符防止。因为编译器会示意类型不兼容谬误：
if(testPz.getStatus().equals(TestColor.GREEN));
if(testPz.getStatus() == TestColor.GREEN);
4. 在 switch 语句中应用枚举类型
public int getDeliveryTimeInDays() {switch (status) {
case ORDERED: return5;
case READY: return2;
case DELIVERED: return0;
}
return0;
}
5. 枚举类型的属性, 办法和构造函数
你能够通过在枚举类型中定义属性, 办法和构造函数让它变得更加弱小。
上面，让咱们扩大下面的示例，实现从比萨的一个阶段到另一个阶段的过渡，并理解如何解脱之前应用的 if 语句和 switch 语句：
publicclass Pizza {
private PizzaStatus status;
publicenum PizzaStatus {ORDERED (5){
@Override
public boolean isOrdered() {returntrue;}
},
READY (2){
@Override
public boolean isReady() {returntrue;}
},
DELIVERED (0){
@Override
public boolean isDelivered() {returntrue;}
};
privateint timeToDelivery;
public boolean isOrdered() {returnfalse;}
public boolean isReady() {returnfalse;}
public boolean isDelivered(){returnfalse;}
public int getTimeToDelivery() {return timeToDelivery;}
PizzaStatus (int timeToDelivery) {this.timeToDelivery = timeToDelivery;}
}
public boolean isDeliverable() {returnthis.status.isReady();
}
public void printTimeToDeliver() {
System.out.println("Time to delivery is" +
this.getStatus().getTimeToDelivery());
}
// Methods that set and get the status variable.
}
上面这段代码展现它是如何 work 的：
@Test
public void givenPizaOrder_whenReady_thenDeliverable() {Pizza testPz = new Pizza();
testPz.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);
assertTrue(testPz.isDeliverable());
}
6.EnumSet and EnumMap
6.1. EnumSet
EnumSet 是一种专门为枚举类型所设计的 Set 类型。
与 HashSet 相比，因为应用了外部位向量示意，因而它是特定 Enum 常量集的十分无效且紧凑的示意模式。
它提供了类型平安的代替办法，以代替传统的基于 int 的“位标记”，使咱们可能编写更易读和易于保护的简洁代码。
EnumSet 是抽象类，其有两个实现：RegularEnumSet、JumboEnumSet，抉择哪一个取决于实例化时枚举中常量的数量。
在很多场景中的枚举常量汇合操作（如：取子集、减少、删除、containsAll和 removeAll 批操作）应用 EnumSet 十分适合；如果须要迭代所有可能的常量则应用Enum.values()。
publicclass Pizza {
privatestatic EnumSet<PizzaStatus> undeliveredPizzaStatuses =
EnumSet.of(PizzaStatus.ORDERED, PizzaStatus.READY);
private PizzaStatus status;
publicenum PizzaStatus {...}
public boolean isDeliverable() {returnthis.status.isReady();
}
public void printTimeToDeliver() {
System.out.println("Time to delivery is" +
this.getStatus().getTimeToDelivery() + "days");
}
public static List<Pizza> getAllUndeliveredPizzas(List<Pizza> input) {return input.stream().filter((s) -> undeliveredPizzaStatuses.contains(s.getStatus()))
.collect(Collectors.toList());
}
public void deliver() {if (isDeliverable()) {PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance().getDeliveryStrategy()
.deliver(this);
this.setStatus(PizzaStatus.DELIVERED);
}
}
// Methods that set and get the status variable.
}
上面的测试演示了展现了 EnumSet 在某些场景下的弱小性能：
@Test
public void givenPizaOrders_whenRetrievingUnDeliveredPzs_thenCorrectlyRetrieved() {List<Pizza> pzList = new ArrayList<>();
Pizza pz1 = new Pizza();
pz1.setStatus(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED);
Pizza pz2 = new Pizza();
pz2.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);
Pizza pz3 = new Pizza();
pz3.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);
Pizza pz4 = new Pizza();
pz4.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);
pzList.add(pz1);
pzList.add(pz2);
pzList.add(pz3);
pzList.add(pz4);
List<Pizza> undeliveredPzs = Pizza.getAllUndeliveredPizzas(pzList);
assertTrue(undeliveredPzs.size() == 3);
}
6.2. EnumMap
EnumMap是一个专门化的映射实现，用于将枚举常量用作键。与对应的 HashMap 相比，它是一个高效紧凑的实现，并且在外部示意为一个数组:
EnumMap<Pizza.PizzaStatus, Pizza> map;
让咱们疾速看一个实在的示例，该示例演示如何在实践中应用它：
publicstatic EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>>
groupPizzaByStatus(List<Pizza> pizzaList) {
EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>> pzByStatus =
new EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>>(PizzaStatus.class);
for (Pizza pz : pizzaList) {PizzaStatus status = pz.getStatus();
if (pzByStatus.containsKey(status)) {pzByStatus.get(status).add(pz);
} else {List<Pizza> newPzList = new ArrayList<Pizza>();
newPzList.add(pz);
pzByStatus.put(status, newPzList);
}
}
return pzByStatus;
}
上面的测试演示了展现了 EnumMap 在某些场景下的弱小性能：
@Test
public void givenPizaOrders_whenGroupByStatusCalled_thenCorrectlyGrouped() {List<Pizza> pzList = new ArrayList<>();
Pizza pz1 = new Pizza();
pz1.setStatus(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED);
Pizza pz2 = new Pizza();
pz2.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);
Pizza pz3 = new Pizza();
pz3.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);
Pizza pz4 = new Pizza();
pz4.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);
pzList.add(pz1);
pzList.add(pz2);
pzList.add(pz3);
pzList.add(pz4);
EnumMap<Pizza.PizzaStatus,List<Pizza>> map = Pizza.groupPizzaByStatus(pzList);
assertTrue(map.get(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED).size() == 1);
assertTrue(map.get(Pizza.PizzaStatus.ORDERED).size() == 2);
assertTrue(map.get(Pizza.PizzaStatus.READY).size() == 1);
}
7. 通过枚举实现一些设计模式
7.1 单例模式
通常，应用类实现 Singleton 模式并非易事，枚举提供了一种实现单例的简便办法。
《Effective Java》和《Java 与模式》都十分举荐这种形式，应用这种形式形式实现枚举能够有什么益处呢？
《Effective Java》
“
这种办法在性能上与私有域办法相近，然而它更加简洁，无偿提供了序列化机制，相对避免屡次实例化，即便是在面对简单序列化或者反射攻打的时候。尽管这种办法还没有宽泛采纳，然而单元素的枚举类型曾经成为实现 Singleton 的最佳办法。—-《Effective Java 中文版 第二版》
《Java 与模式》
“
《Java 与模式》中，作者这样写道，应用枚举来实现单实例管制会更加简洁，而且无偿地提供了序列化机制，并由 JVM 从根本上提供保障，相对避免屡次实例化，是更简洁、高效、平安的实现单例的形式。
上面的代码段显示了如何应用枚举实现单例模式：
publicenum PizzaDeliverySystemConfiguration {
INSTANCE;
PizzaDeliverySystemConfiguration() {
// Initialization configuration which involves
// overriding defaults like delivery strategy
}
private PizzaDeliveryStrategy deliveryStrategy = PizzaDeliveryStrategy.NORMAL;
public static PizzaDeliverySystemConfiguration getInstance() {return INSTANCE;}
public PizzaDeliveryStrategy getDeliveryStrategy() {return deliveryStrategy;}
}
如何应用呢？请看上面的代码：
PizzaDeliveryStrategy deliveryStrategy = PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance().getDeliveryStrategy();
通过 PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance() 获取的就是单例的 PizzaDeliverySystemConfiguration
7.2 策略模式
通常，策略模式由不同类实现同一个接口来实现的。
这也就意味着增加新策略意味着增加新的实现类。应用枚举，能够轻松实现此工作，增加新的实现意味着只定义具备某个实现的另一个实例。
上面的代码段显示了如何应用枚举实现策略模式：
publicenum PizzaDeliveryStrategy {
EXPRESS {
@Override
public void deliver(Pizza pz) {System.out.println("Pizza will be delivered in express mode");
}
},
NORMAL {
@Override
public void deliver(Pizza pz) {System.out.println("Pizza will be delivered in normal mode");
}
};
public abstract void deliver(Pizza pz);
}
给 Pizza减少上面的办法：
public void deliver() {if (isDeliverable()) {PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance().getDeliveryStrategy()
.deliver(this);
this.setStatus(PizzaStatus.DELIVERED);
}
}
如何应用呢？请看上面的代码：
@Test
public void givenPizaOrder_whenDelivered_thenPizzaGetsDeliveredAndStatusChanges() {Pizza pz = new Pizza();
pz.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);
pz.deliver();
assertTrue(pz.getStatus() == Pizza.PizzaStatus.DELIVERED);
}
8. Java 8 与枚举
Pizza 类能够用 Java 8 重写，您能够看到办法 lambda 和 Stream API 如何使 getAllUndeliveredPizzas（）和 groupPizzaByStatus（） 办法变得如此简洁：
getAllUndeliveredPizzas（）:
public static List<Pizza> getAllUndeliveredPizzas(List<Pizza> input) {return input.stream().filter((s) -> !deliveredPizzaStatuses.contains(s.getStatus()))
.collect(Collectors.toList());
}
groupPizzaByStatus（） :
publicstatic EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>>
groupPizzaByStatus(List<Pizza> pzList) {EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>> map = pzList.stream().collect(
Collectors.groupingBy(Pizza::getStatus,
() -> new EnumMap<>(PizzaStatus.class), Collectors.toList()));
return map;
}
9. Enum 类型的 JSON 表现形式
应用 Jackson 库，能够将枚举类型的 JSON 示意为 POJO。上面的代码段显示了能够用于同一目标的 Jackson 批注：
@JsonFormat(shape = JsonFormat.Shape.OBJECT)
publicenum PizzaStatus {ORDERED (5){
@Override
public boolean isOrdered() {returntrue;}
},
READY (2){
@Override
public boolean isReady() {returntrue;}
},
DELIVERED (0){
@Override
public boolean isDelivered() {returntrue;}
};
privateint timeToDelivery;
public boolean isOrdered() {returnfalse;}
public boolean isReady() {returnfalse;}
public boolean isDelivered(){returnfalse;}
@JsonProperty("timeToDelivery")
public int getTimeToDelivery() {return timeToDelivery;}
private PizzaStatus (int timeToDelivery) {this.timeToDelivery = timeToDelivery;}
}
咱们能够按如下形式应用 Pizza 和 PizzaStatus：
Pizza pz = new Pizza();
pz.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);
System.out.println(Pizza.getJsonString(pz));
生成 Pizza 状态以以下 JSON 展现：
{
"status" : {
"timeToDelivery" : 2,
"ready" : true,
"ordered" : false,
"delivered" : false
},
"deliverable" : true
}
无关枚举类型的 JSON 序列化 / 反序列化（包含自定义）的更多信息，请参阅 Jackson- 将枚举序列化为 JSON 对象。
10. 总结
本文咱们探讨了 Java 枚举类型，从基础知识到高级利用以及理论利用场景，让咱们感触到枚举的弱小性能。
11. 补充
咱们在下面讲到了，咱们能够通过在枚举类型中定义属性, 办法和构造函数让它变得更加弱小。
上面我通过一个理论的例子展现一下，当咱们调用短信验证码的时候可能有几种不同的用处，咱们在上面这样定义：
publicenum PinType {REGISTER(100000, "注册应用"),
FORGET_PASSWORD(100001, "遗记明码应用"),
UPDATE_PHONE_NUMBER(100002, "更新手机号码应用");
privatefinalint code;
privatefinal String message;
PinType(int code, String message) {
this.code = code;
this.message = message;
}
public int getCode() {return code;}
public String getMessage() {return message;}
@Override
public String toString() {
return"PinType{" +
"code=" + code +
", message='" + message + '\'' +
'}';
}
}
理论应用：
System.out.println(PinType.FORGET_PASSWORD.getCode());
System.out.println(PinType.FORGET_PASSWORD.getMessage());
System.out.println(PinType.FORGET_PASSWORD.toString());
Output:
100001
遗记明码应用
PinType{code=100001, message='遗记明码应用'}
这样的话，在理论应用起来就会非常灵活不便！