Java暗箱操作之enum

　　enum，即枚举类型，在每种编程语言中都有类似的类型。

　　因为用得少，语法规则很难记得住，我每次看到enum都会感到害怕。

　　

　　一般的enum语法是这样的：

public class MyClass {   
    private enum Fruit {APPLE, ORANGE, GRAPE, BANANA}  //类型定义

    private Fruit fruit = Fruit.APPLE;    //类型使用

    private void useEnum() {
        if (fruit == Fruit.ORANGE) {
              System.out.println("这是橘子");
       }   
    }
}

 

 

　　在上面的“类型定义”部分，就发现定义一个enum类型的语句跟常规的Java语法有很大出入，一个类里面一般就是定义变量、函数、内部类这三样东西，但是这句话感觉什么都不是。

　　对于enum，包括C++当中的类似的枚举类型，我以前都是采取死记硬背的方法，把它跟其他的语法区别对待来记忆。然而并没有卵用，就是因为枚举类型的“不寻常”，以及用得少，很快就会忘记具体的语法格式。

 

　　前两天看《Effective Java》时，发现有一章专门讲enum的，而且书中强调用enum的好处，以及Java当中的enum相比其他语言的枚举类型的强大之处。我看得一知半解，但对enum这一特殊的东西开始重视起来。

　　通过各方面的研究，我发现了enum不为人知的惊天内幕，以及各种暗箱操作。

 

　　首先给出一个最重要的点：enum其实是一个class！

　　有了这一逻辑，对于enum的基础语法就理解了一半。把上面的“enum”这个词换成“class”试试会怎样？比如枚举值两边用大括号是怎么回事，是不是清楚了很多？

　　

　　既然enum就是一个类，那我把 Fruit类（可以这么叫了吧？）的定义换个形式

 

public class MyClass {   
    private class Fruit {      //把enum换成新的定义
        private Fruit() {}      //不允许在外面new出Fruit
        public static final Fruit APPLE = new Fruit();
        public static final Fruit ORANGE = new Fruit();
        public static final Fruit GRAPE = new Fruit();
        public static final Fruit BANANA = new Fruit();
    }    

    private Fruit fruit = Fruit.APPLE;    //类型使用

    private void useEnum() {
        if (fruit == Fruit.ORANGE) {
              System.out.println("这是橘子");
       }   
    }
}

 

　　看完这段转换之后的用常规class写的代码，是不是想惊呼一声：这特么不是效果完全一样的代码吗！

　　是的，这就是编译器的暗箱操作，编译器一看到enum这个关键字，就会很自然地试图转换成这样。每一个枚举值，并不是C++里面那样的从0开始的int值，而是一个个类实例。而且因为加上了final关键字，知道为什么枚举值是全大写的了吧？又因为加了static关键字，为什么会写出“Fruit.APPLE”这样的静态调用形式了吧？

 

　　这还没有完，以上只是enum定义时的原理，enum在具体使用时，如何遍历？如何输出每个枚举值代表的int值？如何输出每个枚举值的字面字符串值？

　　事实上，上面给出的Fruit类很不完整，替代enum的类继承自java.lang.Enum，这是一个抽象类，编译器遇到enum时自动转化为Enum父类中对应的操作。

　　

//Enum类的定义
public abstract class Enum<E extends Enum<E>> implements Serializable, Comparable<E> {...}

 

比如上面的Fruit类其实是这样的

private class Fruit extends java.lang.Enum {
      ....
}

 

　　来看一下Enum中主要的成员。

//这是Enum类仅有的两个成员变量，比如{APPLE,ORANGE,GRAPE}，3个枚举值其实都是Enum类的子类的实例，name分别是"APPLE","ORANGE","GRAPE", ordinal分别是0,1,2

private final String name;    //枚举值的字面字符串表示，比如"APPLE","ORANGE"，

private final int ordinal;      //枚举值所代表的int值，跟C++中的枚举类型类似，可以理解为索引，按照定义时顺序，第一个为0，第二个为1，以此类推

 

　　可以通过类似于get方法得到这两个属性值

    //得到字面值
    public final String name() {
        return name;
    }
    
    //得到索引值
    public final int ordinal() {
        return ordinal;
    }

 　　另外在输出枚举值时，输出的是枚举值的字面字符串值，因为调用的是toString()方法

    @Override
    public String toString() {
        return name;
    }

　　Enum类实现了Comparable接口，因而可以进行枚举值间的比较，事实上就是索引值比较

    //返回两个枚举值的索引值之差
    public final int compareTo(E o) {
        return ordinal - ((Enum<?>) o).ordinal;
    }

 

 

　　enum还有两个操作应该是编译器调用Enum类的其他方法实现的。

　　第一个是enum的values()方法，返回所有的类实例组成的数组，比如  enum Fruit {APPLE,ORANGE,GRAPE}，就返回 new Fruit[]{Fruit.APPLE, Fruit.ORANGE, Fruit.GRAPE}，这可以用于遍历操作。

for (Fruit f ：Fruit.values()) {
    ....
}

　　第二个是用switch做选择的时候，case后面只要写出枚举值即可，不必写类名

Fruit f = Fruit.APPLE;
switch(f) {
case (APPLE) {  //此处不必也不能写成case (Fruit.APPLE)，编译器自动判断这是Fruit类的实例
    ...
    break;
}
case (ORANGE) {
   ...
   break;
}
default {
   ...
}
}

 

　　关于这是如何实现的，就是编译器自己的暗箱操作了，此处也不太清楚。

 

　　另外，更高级一点的，就是把enum完全看成是一个class，因而可以重写自己的方法，添加自己的成员变量。例如用枚举值实现四则运算：

    
    public enum Operation {
          //每个枚举值，即Operation实例，其实自己在声明时定义了一个匿名的类，继承了Operation类，匿名子类里面重写了父类Operation的apply方法
          PLUS {double apply(double x,double y) {return x+y;}}, 
          MINUS {double apply(double x,double y) {return x-y;}},
          TIMES {double apply(double x,double y) {return x*y;}},
          DIVIDE {double apply(double x,double y) {return x/y;}};

          abstract double apply(double x, double y);    //Operation类中定义的抽象方法
    }

 

　　上面的代码翻译过来其实是

    public class Operation extends Enum{
         
          public static final Operation PLUS = new Operation(){   //匿名内部类
                 @Override
                 double apply(double x,double y) {return x+y;}
          };
          ......

          abstract double apply(double x, double y);    //Operation类中定义的抽象方法
    }    

 

 

 　　当然也可以自己实现enum，添加成员变量，重载构造函数

public enum Operation {

     PLUS("+"),     //等于：public static final Operation PLUS = new Operation("+");
     MINUS("-"), 
     TIMES("*"), 
     DIVIDE("/");   

     private final String symbol;   //自己加的成员变量

     Operation(String symbol) {this.symbol = symbol;}  //构造函数，在列枚举值的时候可以加括号给出参数,注意访问权限最好别写成public 

     @Override
     public String toString() {return symbol;}   //重写Enum类的toString()方法
}

 

 

 　　最后，有一个小小的细节要注意，枚举值之间用“,”隔开。当enum定义中只有枚举值，没有其他东西时，枚举值最后可以不加“;”。但还有其他定义，比如还有一个成员方法，必须先写出枚举值，再加其他定义，且枚举值最后加“;”

    private enum Haha {
        
        private void f() {
            System.out.println("!!!!!!!!!");
        };
        FACE,SUGAR,APPLE;  //枚举值必须先写
    }    

 

 

     枚举值的一大用处是用来替换零散的常量定义(public static final XXX XX = XX;)，而且这些常量仅做标识符用，对于常量值是多少并不关心。使用了enum定义之后，可以进行类型检查，当常量很多时还可以归类，而且可以输出标识符的字面值。