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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());//ORDEREDSystem.out.println(PizzaStatus.ORDERED);//ORDEREDSystem.out.println(PizzaStatus.ORDERED.name().getClass());//class java.lang.StringSystem.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:

@Testpublic 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。

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:RegularEnumSetJumboEnumSet,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、containsAllremoveAll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:

@Testpublic 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:

@Testpublic 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);}

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:

@Testpublic 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()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 PizzaPizzaStatus

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!