Java基础：枚举学习笔记

枚举

概述

枚举(enumeration)是Java1.5引入的新特性，枚举类是一种特殊的类class，通过关键字 enum 来定义。之所以特殊是因为它既是一种类(class)类型却又比类类型多了些特殊的约束，但是这些约束的存在也造就了枚举类型的简洁性、安全性以及便捷性。

枚举的特性

• 枚举类的构造方法强制被私有化，即枚举类不能实例化
• 所有的枚举都继承自java.lang.Enum类。由于Java 不支持多继承，所以枚举对象不能再继承其他类
• 每个枚举变量都是枚举类的实例
• 每个成员变量都是final static修饰

枚举的用法

枚举常量

枚举是一个被命名的整型常数的集合，用于声明一组带标识符的常数。枚举在曰常生活中很常见，例如一年的月份只能是12个月中的一个、一周的星期只能是 7 天中的一个等。类似这种当一个变量有几种固定可能的取值时，就可以将它定义为枚举类型。

在 JDK 1.5 之前没有枚举类型，只能用 public static final int 来定义枚举集合：

public class Day01 {
    public static final int MONDAY =1;
    public static final int TUESDAY=2;
    public static final int WEDNESDAY=3;
    public static final int THURSDAY=4;
    public static final int FRIDAY=5;
    public static final int SATURDAY=6;
    public static final int SUNDAY=7;
}

这样的定义方式并没有什么错，但它存在许多不足，如果存在定义int值相同的变量，混淆的几率还是很大的，编译器也不会提出任何警告。

JDK 1.5 提供的枚举类型 enum 可以更贴近地表示这种常量。

enum Day02 {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY,
    THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}

这种写法相当简洁，而且枚举常量在类型安全性和便捷性都很有保证，如果出现类型问题编译器也会提示我们改进。

枚举的使用：

public class DemoEnum01{
    public static void main(String[] args){
        Day02 d1 = Day02.FRIDAY;
        System.out.println(d1);
    }
}//打印结果：FRIDAY

枚举的常用方法

Enum抽象类常用方法

Enum是所有 Java 语言枚举类型的公共基本类（注意Enum是抽象类），以下是它的常见方法：

返回类型	方法名称	方法说明
int	compareTo(E o)	比较此枚举与指定对象的顺序
boolean	equals(Object other)	当指定对象等于此枚举常量时，返回 true。
Class	getDeclaringClass()	返回与此枚举常量的枚举类型相对应的 Class 对象
String	name()	返回此枚举常量的名称，在其枚举声明中对其进行声明
int	ordinal()	返回枚举常量的序数（它在枚举声明中的位置，其中初始常量序数为零）
String	toString()	返回枚举常量的名称，它包含在声明中
static> T	static valueOf(Class enumType, String name)	返回带指定名称的指定枚举类型的枚举常量。

这里主要说明一下ordinal()方法，该方法获取的是枚举变量在枚举类中声明的顺序，下标从0开始，如日期中的MONDAY在第一个位置，那么MONDAY的ordinal值就是0，如果MONDAY的声明位置发生变化，那么ordinal方法获取到的值也随之变化，注意在大多数情况下我们都不应该首先使用该方法，毕竟它总是变幻莫测的。compareTo(E o)方法则是比较枚举的大小，注意其内部实现是根据每个枚举的ordinal值大小进行比较的。name()方法与toString()几乎是等同的，都是输出变量的字符串形式。至于valueOf(Class enumType, String name)方法则是根据枚举类的Class对象和枚举名称获取枚举常量，注意该方法是静态的，后面在枚举单例时，我们还会详细分析该方法，下面的代码演示了上述方法：

public class EnumDemo {

    public static void main(String[] args){

        //创建枚举数组
        Day[] days=new Day[]{Day.MONDAY, Day.TUESDAY, Day.WEDNESDAY,
                Day.THURSDAY, Day.FRIDAY, Day.SATURDAY, Day.SUNDAY};

        for (int i = 0; i <days.length ; i++) {
            System.out.println("day["+i+"].ordinal():"+days[i].ordinal());
        }

        System.out.println("-------------------------------------");
        //通过compareTo方法比较,实际上其内部是通过ordinal()值比较的
        System.out.println("days[0].compareTo(days[1]):"+days[0].compareTo(days[1]));
        System.out.println("days[0].compareTo(days[1]):"+days[0].compareTo(days[2]));

        //获取该枚举对象的Class对象引用,当然也可以通过getClass方法
        Class<?> clazz = days[0].getDeclaringClass();
        System.out.println("clazz:"+clazz);

        System.out.println("-------------------------------------");

        //name()
        System.out.println("days[0].name():"+days[0].name());
        System.out.println("days[1].name():"+days[1].name());
        System.out.println("days[2].name():"+days[2].name());
        System.out.println("days[3].name():"+days[3].name());

        System.out.println("-------------------------------------");

        System.out.println("days[0].toString():"+days[0].toString());
        System.out.println("days[1].toString():"+days[1].toString());
        System.out.println("days[2].toString():"+days[2].toString());
        System.out.println("days[3].toString():"+days[3].toString());

        System.out.println("-------------------------------------");

        Day d=Enum.valueOf(Day.class,days[0].name());
        Day d2=Day.valueOf(Day.class,days[0].name());
        System.out.println("d:"+d);
        System.out.println("d2:"+d2);
    }
 /**
 执行结果:
   day[0].ordinal():0
   day[1].ordinal():1
   day[2].ordinal():2
   day[3].ordinal():3
   day[4].ordinal():4
   day[5].ordinal():5
   day[6].ordinal():6
   -------------------------------------
   days[0].compareTo(days[1]):-1
   days[0].compareTo(days[1]):-2
   clazz:class com.zejian.enumdemo.Day
   -------------------------------------
   days[0].name():MONDAY
   days[1].name():TUESDAY
   days[2].name():WEDNESDAY
   days[3].name():THURSDAY
   -------------------------------------
   days[0].toString():MONDAY
   days[1].toString():TUESDAY
   days[2].toString():WEDNESDAY
   days[3].toString():THURSDAY
   -------------------------------------
   d:MONDAY
   d2:MONDAY
   */

}
enum Day {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY,
    THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}

注意： Enum类内部会有一个构造函数，该构造函数只能有编译器调用，我们是无法手动操作的，不妨看看Enum类的主要源码：

//实现了Comparable
public abstract class Enum<E extends Enum<E>>
        implements Comparable<E>, Serializable {

    private final String name; //枚举字符串名称

    public final String name() {
        return name;
    }

    private final int ordinal;//枚举顺序值

    public final int ordinal() {
        return ordinal;
    }

    //枚举的构造方法，只能由编译器调用
    protected Enum(String name, int ordinal) {
        this.name = name;
        this.ordinal = ordinal;
    }

    public String toString() {
        return name;
    }

    public final boolean equals(Object other) {
        return this==other;
    }

    //比较的是ordinal值
    public final int compareTo(E o) {
        Enum<?> other = (Enum<?>)o;
        Enum<E> self = this;
        if (self.getClass() != other.getClass() && // optimization
            self.getDeclaringClass() != other.getDeclaringClass())
            throw new ClassCastException();
        return self.ordinal - other.ordinal;//根据ordinal值比较大小
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public final Class<E> getDeclaringClass() {
        //获取class对象引用，getClass()是Object的方法
        Class<?> clazz = getClass();
        //获取父类Class对象引用
        Class<?> zuper = clazz.getSuperclass();
        return (zuper == Enum.class) ? (Class<E>)clazz : (Class<E>)zuper;
    }


    public static <T extends Enum<T>> T valueOf(Class<T> enumType,
                                                String name) {
        //enumType.enumConstantDirectory()获取到的是一个map集合，key值就是name值，value则是枚举变量值   
        //enumConstantDirectory是class对象内部的方法，根据class对象获取一个map集合的值       
        T result = enumType.enumConstantDirectory().get(name);
        if (result != null)
            return result;
        if (name == null)
            throw new NullPointerException("Name is null");
        throw new IllegalArgumentException(
            "No enum constant " + enumType.getCanonicalName() + "." + name);
    }

    //.....省略其他没用的方法
}

通过Enum源码，可以知道，Enum实现了Comparable接口，这也是可以使用compareTo比较的原因，当然Enum构造函数也是存在的，该函数只能由编译器调用，毕竟我们只能使用enum关键字定义枚举，其他事情就放心交给编译器吧。

//由编译器调用
protected Enum(String name, int ordinal) {
        this.name = name;
        this.ordinal = ordinal;
    }

编译器生成的Values方法与ValueOf方法

values()方法和valueOf(String name)方法是编译器生成的static方法，因此从前面的分析中，在Enum类中并没出现values()方法，但valueOf()方法还是有出现的，只不过编译器生成的valueOf()方法需传递一个name参数，而Enum自带的静态方法valueOf()则需要传递两个方法，从前面反编译后的代码可以看出，编译器生成的valueOf方法最终还是调用了Enum类的valueOf方法，下面通过代码来演示这两个方法的作用：

Day[] days2 = Day.values();
System.out.println("day2:"+Arrays.toString(days2));
Day day = Day.valueOf("MONDAY");
System.out.println("day:"+day);

/**
 输出结果:
 day2:[MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY]
 day:MONDAY
 */

从结果可知道，values()方法的作用就是获取枚举类中的所有变量，并作为数组返回，而valueOf(String name)方法与Enum类中的valueOf方法的作用类似根据名称获取枚举变量，只不过编译器生成的valueOf方法更简洁些只需传递一个参数。这里我们还必须注意到，由于values()方法是由编译器插入到枚举类中的static方法，所以如果我们将枚举实例向上转型为Enum，那么values()方法将无法被调用，因为Enum类中并没有values()方法，valueOf()方法也是同样的道理，注意是一个参数的。

 //正常使用
Day[] ds=Day.values();
//向上转型Enum
Enum e = Day.MONDAY;
//无法调用,没有此方法
//e.values();

枚举与Class对象

上述我们提到当枚举实例向上转型为Enum类型后，values()方法将会失效，也就无法一次性获取所有枚举实例变量，但是由于Class对象的存在，即使不使用values()方法，还是有可能一次获取到所有枚举实例变量的，在Class对象中存在如下方法：

返回类型	方法名称	方法说明
T[]	getEnumConstants()	返回该枚举类型的所有元素，如果Class对象不是枚举类型，则返回null。
boolean	isEnum()	当且仅当该类声明为源代码中的枚举时返回 true

因此通过getEnumConstants()方法，同样可以轻而易举地获取所有枚举实例变量下面通过代码来演示这个功能：

//正常使用
Day[] ds=Day.values();
//向上转型Enum
Enum e = Day.MONDAY;
//无法调用,没有此方法
//e.values();
//获取class对象引用
Class<?> clasz = e.getDeclaringClass();
if(clasz.isEnum()) {
    Day[] dsz = (Day[]) clasz.getEnumConstants();
    System.out.println("dsz:"+Arrays.toString(dsz));
}

/**
   输出结果:
   dsz:[MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY]
 */

正如上述代码所展示，通过Enum的class对象的getEnumConstants方法，我们仍能一次性获取所有的枚举实例常量。

枚举的进阶用法

在前面的分析中，我们都是基于简单枚举类型的定义，也就是在定义枚举时只定义了枚举实例类型，并没定义方法或者成员变量，实际上使用关键字enum定义的枚举类，除了不能使用继承(因为编译器会自动为我们继承Enum抽象类而Java只支持单继承，因此枚举类是无法手动实现继承的)，可以把enum类当成常规类，也就是说我们可以向enum类中添加方法和变量，甚至是mian方法，下面就来感受一把。

向enum类添加方法与自定义构造函数

重新定义一个日期枚举类，带有desc成员变量描述该日期的对于中文描述，同时定义一个getDesc方法，返回中文描述内容，自定义私有构造函数，在声明枚举实例时传入对应的中文描述，代码如下：

public enum Day2 {
MONDAY("星期一"),
TUESDAY("星期二"),
WEDNESDAY("星期三"),
THURSDAY("星期四"),
FRIDAY("星期五"),
SATURDAY("星期六"),
SUNDAY("星期日");//记住要用分号结束

private String desc;//中文描述

/**
* 私有构造,防止被外部调用
* @param desc
*/
private Day2(String desc){
this.desc=desc;
}

/**
* 定义方法,返回描述,跟常规类的定义没区别
* @return
*/
public String getDesc(){
return desc;
}

public static void main(String[] args){
for (Day2 day:Day2.values()) {
System.out.println("name:"+day.name()+
",desc:"+day.getDesc());
}
}

/**
输出结果:
name:MONDAY,desc:星期一
name:TUESDAY,desc:星期二
name:WEDNESDAY,desc:星期三
name:THURSDAY,desc:星期四
name:FRIDAY,desc:星期五
name:SATURDAY,desc:星期六
name:SUNDAY,desc:星期日
*/
}

从上述代码可知，在enum类中确实可以像定义常规类一样声明变量或者成员方法。但是我们必须注意到，如果打算在enum类中定义方法，务必在声明完枚举实例后使用分号分开，倘若在枚举实例前定义任何方法，编译器都将会报错，无法编译通过，同时即使自定义了构造函数且enum的定义结束，我们也永远无法手动调用构造函数创建枚举实例，毕竟这事只能由编译器执行。

关于覆盖enum类方法

既然enum类跟常规类的定义没什么区别（实际上enum还是有些约束的），那么覆盖父类的方法也不会是什么难说，可惜的是父类Enum中的定义的方法只有toString方法没有使用final修饰，因此只能覆盖toString方法，如下通过覆盖toString省去了getDesc方法：

public enum Day2 {
    MONDAY("星期一"),
    TUESDAY("星期二"),
    WEDNESDAY("星期三"),
    THURSDAY("星期四"),
    FRIDAY("星期五"),
    SATURDAY("星期六"),
    SUNDAY("星期日");//记住要用分号结束

    private String desc;//中文描述

    /**
     * 私有构造,防止被外部调用
     * @param desc
     */
    private Day2(String desc){
        this.desc=desc;
    }

    /**
     * 覆盖
     * @return
     */
    @Override
    public String toString() {
        return desc;
    }


    public static void main(String[] args){
        for (Day2 day:Day2.values()) {
            System.out.println("name:"+day.name()+
                    ",desc:"+day.toString());
        }
    }

    /**
     输出结果:
     name:MONDAY,desc:星期一
     name:TUESDAY,desc:星期二
     name:WEDNESDAY,desc:星期三
     name:THURSDAY,desc:星期四
     name:FRIDAY,desc:星期五
     name:SATURDAY,desc:星期六
     name:SUNDAY,desc:星期日
     */
}

enum类中定义抽象方法

与常规抽象类一样，enum类允许我们为其定义抽象方法，然后使每个枚举实例都实现该方法，以便产生不同的行为方式，注意abstract关键字对于枚举类来说并不是必须的如下：

public enum EnumDemo3 {

    FIRST{
        @Override
        public String getInfo() {
            return "FIRST TIME";
        }
    },
    SECOND{
        @Override
        public String getInfo() {
            return "SECOND TIME";
        }
    }

    ;

    /**
     * 定义抽象方法
     * @return
     */
    public abstract String getInfo();

    //测试
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("F:"+EnumDemo3.FIRST.getInfo());
        System.out.println("S:"+EnumDemo3.SECOND.getInfo());
        /**
         输出结果:
         F:FIRST TIME
         S:SECOND TIME
         */
    }
}

通过这种方式就可以轻而易举地定义每个枚举实例的不同行为方式。我们可能注意到，enum类的实例似乎表现出了多态的特性，可惜的是枚举类型的实例终究不能作为类型传递使用，就像下面的使用方式，编译器是不可能答应的：

//无法通过编译,毕竟EnumDemo3.FIRST是个实例对象
 public void text(EnumDemo3.FIRST instance){ }

enum类与接口

由于Java单继承的原因，enum类并不能再继承其它类，但并不妨碍它实现接口，因此enum类同样是可以实现多接口的，如下：

interface food{
    void eat();
}

interface sport{
    void run();
}

public enum EnumDemo2 implements food ,sport{
    FOOD,
    SPORT,
    ; //分号分隔

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("eat.....");
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("run.....");
    }
}

有时候，我们可能需要对一组数据进行分类，比如进行食物菜单分类而且希望这些菜单都属于food类型，appetizer(开胃菜)、mainCourse(主菜)、dessert(点心)、Coffee等，每种分类下有多种具体的菜式或食品，此时可以利用接口来组织，如下(代码引用自Thinking in Java)：

public interface Food {
  enum Appetizer implements Food {
    SALAD, SOUP, SPRING_ROLLS;
  }
  enum MainCourse implements Food {
    LASAGNE, BURRITO, PAD_THAI,
    LENTILS, HUMMOUS, VINDALOO;
  }
  enum Dessert implements Food {
    TIRAMISU, GELATO, BLACK_FOREST_CAKE,
    FRUIT, CREME_CARAMEL;
  }
  enum Coffee implements Food {
    BLACK_COFFEE, DECAF_COFFEE, ESPRESSO,
    LATTE, CAPPUCCINO, TEA, HERB_TEA;
  }
}

public class TypeOfFood {
  public static void main(String[] args) {
    Food food = Appetizer.SALAD;
    food = MainCourse.LASAGNE;
    food = Dessert.GELATO;
    food = Coffee.CAPPUCCINO;
  }
} 

通过这种方式可以很方便组织上述的情景，同时确保每种具体类型的食物也属于Food，现在我们利用一个枚举嵌套枚举的方式，把前面定义的菜谱存放到一个Meal菜单中，通过这种方式就可以统一管理菜单的数据了。

public enum Meal{
  APPETIZER(Food.Appetizer.class),
  MAINCOURSE(Food.MainCourse.class),
  DESSERT(Food.Dessert.class),
  COFFEE(Food.Coffee.class);
  private Food[] values;
  private Meal(Class<? extends Food> kind) {
    //通过class对象获取枚举实例
    values = kind.getEnumConstants();
  }
  public interface Food {
    enum Appetizer implements Food {
      SALAD, SOUP, SPRING_ROLLS;
    }
    enum MainCourse implements Food {
      LASAGNE, BURRITO, PAD_THAI,
      LENTILS, HUMMOUS, VINDALOO;
    }
    enum Dessert implements Food {
      TIRAMISU, GELATO, BLACK_FOREST_CAKE,
      FRUIT, CREME_CARAMEL;
    }
    enum Coffee implements Food {
      BLACK_COFFEE, DECAF_COFFEE, ESPRESSO,
      LATTE, CAPPUCCINO, TEA, HERB_TEA;
    }
  }
} 

枚举与switch

我们经常使用switch语句来写状态机。JDK7以后，switch已经支持 int、char、String、enum 类型的参数。这几种类型的参数比较起来，使用枚举的switch代码更具有可读性。

enum Signal {RED, YELLOW, GREEN}

public static String getTrafficInstruct(Signal signal) {
    String instruct = "信号灯故障";
    switch (signal) {
        case RED:
            instruct = "红灯停";
            break;
        case YELLOW:
            instruct = "黄灯请注意";
            break;
        case GREEN:
            instruct = "绿灯行";
            break;
        default:
            break;
    }
    return instruct;
}

EnumSet和EnumMap

Java 中提供了两个方便操作enum的工具类——EnumSet 和 EnumMap。

EnumSet 是枚举类型的高性能 Set 实现。它要求放入它的枚举常量必须属于同一枚举类型。
EnumMap 是专门为枚举类型量身定做的 Map 实现。虽然使用其它的 Map 实现（如HashMap）也能完成枚举类型实例到值得映射，但是使用 EnumMap 会更加高效：它只能接收同一枚举类型的实例作为键值，并且由于枚举类型实例的数量相对固定并且有限，所以 EnumMap 使用数组来存放与枚举类型对应的值。这使得 EnumMap 的效率非常高。

// EnumSet的使用
System.out.println("EnumSet展示");
EnumSet<ErrorCodeEn> errSet = EnumSet.allOf(ErrorCodeEn.class);
for (ErrorCodeEn e : errSet) {
    System.out.println(e.name() + " : " + e.ordinal());
}

// EnumMap的使用
System.out.println("EnumMap展示");
EnumMap<StateMachine.Signal, String> errMap = new EnumMap(StateMachine.Signal.class);
errMap.put(StateMachine.Signal.RED, "红灯");
errMap.put(StateMachine.Signal.YELLOW, "黄灯");
errMap.put(StateMachine.Signal.GREEN, "绿灯");
for (Iterator<Map.Entry<StateMachine.Signal, String>> iter = errMap.entrySet().iterator(); iter.hasNext();) {
    Map.Entry<StateMachine.Signal, String> entry = iter.next();
    System.out.println(entry.getKey().name() + " : " + entry.getValue());
}