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用好Java中的枚舉,真的沒有那么簡單!

   “    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!

十年的道外網(wǎng)站建設(shè)經(jīng)驗,針對設(shè)計、前端、開發(fā)、售后、文案、推廣等六對一服務(wù),響應(yīng)快,48小時及時工作處理。網(wǎng)絡(luò)營銷推廣的優(yōu)勢是能夠根據(jù)用戶設(shè)備顯示端的尺寸不同,自動調(diào)整道外建站的顯示方式,使網(wǎng)站能夠適用不同顯示終端,在瀏覽器中調(diào)整網(wǎng)站的寬度,無論在任何一種瀏覽器上瀏覽網(wǎng)站,都能展現(xiàn)優(yōu)雅布局與設(shè)計,從而大程度地提升瀏覽體驗。創(chuàng)新互聯(lián)建站從事“道外網(wǎng)站設(shè)計”,“道外網(wǎng)站推廣”以來,每個客戶項目都認(rèn)真落實執(zhí)行。

    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(yùn)算符比較兩個變量,如上例所示;此外,“ ==”運(yùn)算符可提供編譯時和運(yùn)行時的安全性。

首先,讓我們看一下以下代碼段中的運(yùn)行時安全性,其中“ ==”運(yùn)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?!?/p>

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 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 getAllUndeliveredPizzas(List 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 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 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 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
  2.   groupPizzaByStatus(List pizzaList) { 
  3.     EnumMap> pzByStatus = 
  4.       new EnumMap>(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 newnewPzList = new ArrayList(); 
  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 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> 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?!?/p>

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 getAllUndeliveredPizzas(List input) { 
  3.     return input.stream().filter( 
  4.       (s) -> !deliveredPizzaStatuses.contains(s.getStatus())) 
  5.         .collect(Collectors.toList()); 
  6. }

groupPizzaByStatus() :

 
 
 
  1. public static EnumMap
  2.   groupPizzaByStatus(List pzList) { 
  3.     EnumMap> 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.   "status" : { 
  2.     "timeToDelivery" : 2, 
  3.     "ready" : true, 
  4.     "ordered" : false, 
  5.     "delivered" : false 
  6.   }, 
  7.   "deliverable" : true 
  8. }

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!


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