關于Java中枚舉Enum的深入剖析

2019-11-14 10:06:52

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在編程語言中我們，都會接觸到枚舉類型，通常我們進行有窮的列舉來實現一些限定。Java也不例外。Java中的枚舉類型為Enum，本文將對枚舉進行一些比較深入的剖析。

什么是Enum

Enum是自Java 5 引入的特性，用來方便Java開發者實現枚舉應用。一個簡單的Enum使用如下。

// ColorEnum.javapublic enum ColorEmun {    RED,    GREEN,    YELLOW}public void setColorEnum(ColorEmun colorEnum) {    //some code here}setColorEnum(ColorEmun.GREEN);為什么會有Enum
在Enum之前的我們使用類似如下的代碼實現枚舉的功能.
public static final int COLOR_RED = 0;public static final int COLOR_GREEN = 1;public static final int COLOR_YELLOW = 2;public void setColor(int color) {    //some code here}//調用setColor(COLOR_RED)然而上面的還是有不盡完美的地方
setColor(COLOR_RED)與setColor(0)效果一樣,而后者可讀性很差,但卻可以正常運行setColor方法可以接受枚舉之外的值,比如setColor(3),這種情況下程序可能出問題概括而言,傳統枚舉有如下兩個弊端
安全性可讀性,尤其是打印日志時因此Java引入了Enum,使用Enum,我們實現上面的枚舉就很簡單了，而且還可以輕松避免傳入非法值的風險.
枚舉原理是什么
Java中Enum的本質其實是在編譯時期轉換成對應的類的形式。
首先,為了探究枚舉的原理,我們先簡單定義一個枚舉類,這里以季節為例,類名為Season,包含春夏秋冬四個枚舉條目.
public enum Season {    SPRING,    SUMMER,    AUTUMN,    WINTER}然后我們使用javac編譯上面的類,得到class文件.
javac Season.java然后,我們利用反編譯的方法來看看字節碼文件究竟是什么.這里使用的工具是javap的簡單命令,先列舉一下這個Season下的全部元素.
company javap SeasonWarning: Binary file Season contains com.company.SeasonCompiled from "Season.java"public final class com.company.Season extends java.lang.Enum<com.company.Season> {  public static final com.company.Season SPRING;  public static final com.company.Season SUMMER;  public static final com.company.Season AUTUMN;  public static final com.company.Season WINTER;  public static com.company.Season[] values();  public static com.company.Season valueOf(java.lang.String);  static {};}從上反編譯結果可知
java代碼中的Season轉換成了繼承自的java.lang.enum的類既然隱式繼承自java.lang.enum,也就意味java代碼中,Season不能再繼承其他的類Season被標記成了final,意味著它不能被繼承static代碼塊
使用javap具體反編譯class文件,得到靜態代碼塊相關的結果為
static {};    Code:       0: new           #4                  // class com/company/Season       3: dup       4: ldc           #7                  // String SPRING       6: iconst_0       7: invokespecial #8                  // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V      10: putstatic     #9                  // Field SPRING:Lcom/company/Season;      13: new           #4                  // class com/company/Season      16: dup      17: ldc           #10                 // String SUMMER      19: iconst_1      20: invokespecial #8                  // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V      23: putstatic     #11                 // Field SUMMER:Lcom/company/Season;      26: new           #4                  // class com/company/Season      29: dup      30: ldc           #12                 // String AUTUMN      32: iconst_2      33: invokespecial #8                  // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V      36: putstatic     #13                 // Field AUTUMN:Lcom/company/Season;      39: new           #4                  // class com/company/Season      42: dup      43: ldc           #14                 // String WINTER      45: iconst_3      46: invokespecial #8                  // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V      49: putstatic     #15                 // Field WINTER:Lcom/company/Season;      52: iconst_4      53: anewarray     #4                  // class com/company/Season      56: dup      57: iconst_0      58: getstatic     #9                  // Field SPRING:Lcom/company/Season;      61: aastore      62: dup      63: iconst_1      64: getstatic     #11                 // Field SUMMER:Lcom/company/Season;      67: aastore      68: dup      69: iconst_2      70: getstatic     #13                 // Field AUTUMN:Lcom/company/Season;      73: aastore      74: dup      75: iconst_3      76: getstatic     #15                 // Field WINTER:Lcom/company/Season;      79: aastore      80: putstatic     #1                  // Field $VALUES:[Lcom/company/Season;      83: return}其中
0~52為實例化SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER53~83為創建Season[]數組$VALUES,并將上面的四個對象放入數組的操作.values方法
values方法的的返回值實際上就是上面$VALUES數組對象
swtich中的枚舉
在Java中,switch-case是我們經常使用的流程控制語句.當枚舉出來之后,switch-case也很好的進行了支持.
比如下面的代碼是完全正常編譯,正常運行的.
public static void main(String[] args) {        Season season = Season.SPRING;        switch(season) {            case SPRING:                System.out.println("It's Spring");                break;            case WINTER:                System.out.println("It's Winter");                break;            case SUMMER:                System.out.println("It's Summer");                break;            case AUTUMN:                System.out.println("It's Autumn");                break;        }    }不過,通常情況下switch-case支持類似int的類型,那么它是怎么做到對Enum的支持呢,我們反編譯上述方法看一下字節碼的真實情況.
public static void main(java.lang.String[]);    Code:       0: getstatic     #2                  // Field com/company/Season.SPRING:Lcom/company/Season;       3: astore_1       4: getstatic     #3                  // Field com/company/Main$1.$SwitchMap$com$company$Season:[I       7: aload_1       8: invokevirtual #4                  // Method com/company/Season.ordinal:()I      11: iaload      12: tableswitch   { // 1 to 4                     1: 44                     2: 55                     3: 66                     4: 77               default: 85          }      44: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;      47: ldc           #6                  // String It's Spring      49: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V      52: goto          85      55: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;      58: ldc           #8                  // String It's Winter      60: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V      63: goto          85      66: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;      69: ldc           #9                  // String It's Summer      71: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V      74: goto          85      77: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;      80: ldc           #10                 // String It's Autumn      82: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V      88: return注意上面代碼塊有這樣的一段代碼
8: invokevirtual #4                  // Method com/company/Season.ordinal:()I事實果真如此,在switch-case中,還是將Enum轉成了int值(通過調用Enum.oridinal()方法)
枚舉與混淆
在Android開發中,進行混淆是我們在發布前必不可少的工作,混下后,我們能增強反編譯的難度,在一定程度上保護了增強了安全性.
而開發人員處理混淆更多的是將某些元素加入不混淆的名單,這里枚舉就是需要排除混淆的.
在默認的混淆配置文件中,已經加入了關于對枚舉混淆的處理
# For enumeration classes, see http://proguard.sourceforge.net/manual/examples.html#enumerations-keepclassmembers enum * {    public static **[] values();    public static ** valueOf(java.lang.String);}關于為什么要保留values()方法和valueOf()方法，請參考文章讀懂 Android 中的代碼混淆 關于枚舉的部分
使用proguard優化
使用Proguard進行優化，可以將枚舉盡可能的轉換成int。配置如下
-optimizations class/unboxing/enum確保上述代碼生效，需要確proguard配置文件不包含-dontoptimize指令。
當我們使用gradlew打包是，看到類似下面的輸出，即Number of unboxed enum classes:1代表已經將一個枚舉轉換成了int的形式。
Optimizing...  Number of finalized classes:                 0   (disabled)  Number of unboxed enum classes:              1  Number of vertically merged classes:         0   (disabled)  Number of horizontally merged classes:       0   (disabled)枚舉單例
單例模式是我們在日常開發中可謂是最常用的設計模式.
然后要設計好單例模式,無非考慮一下幾點
確保只有唯一實例,不多創建多余實例確保實例按需創建.因此傳統的做法想要實現單例,大致有一下幾種
餓漢式加載懶漢式synchronize和雙重檢查利用java的靜態加載機制相比上述的方法,使用枚舉也可以實現單例,而且還更加簡單.
public enum AppManager {    INSTANCE;    private String tagName;    public void setTag(String tagName) {        this.tagName = tagName;    }    public String getTag() {        return tagName;    }}調用起來也更加簡單
AppManager.INSTANCE.getTag();枚舉如何確保唯一實例
因為獲得實例只能通過AppManager.INSTANCE
下面的方式是不可以的
AppManager appManager = new AppManager(); //compile error關于單例模式，可以閱讀單例這種設計模式了解更多。
(Android中)該不該用枚舉
既然上面提到了枚舉會轉換成類，這樣理論上造成了下面的問題
增加了dex包的大小，理論上dex包越大，加載速度越慢同時使用枚舉，運行時的內存占用也會相對變大關于上面兩點的驗證，秋百萬已經做了詳細的論證，大家可以參考這篇文章《Android 中的 Enum 到底占多少內存？該如何用？》
關于枚舉是否使用的結論，大家可以參考
如果你開發的是Framework不建議使用enum如果是簡單的enum，可以使用int很輕松代替，則不建議使用enum另外，如果是Android中，可以使用下面介紹的枚舉注解來實現。除此之外，我們還需要對比可讀性和易維護性來與性能進行衡量，從中進行做出折中在Android中的替代
Android中新引入的替代枚舉的注解有IntDef和StringDef,這里以IntDef做例子說明一下.
public class Colors {    @IntDef({RED, GREEN, YELLOW})    @Retention(RetentionPolicy.SOURCE)    public @interface LightColors{}    public static final int RED = 0;    public static final int GREEN = 1;    public static final int YELLOW = 2;}聲明必要的int常量聲明一個注解為LightColors使用@IntDef修飾LightColors,參數設置為待枚舉的集合使用@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)指定注解僅存在與源碼中,不加入到class文件中比如我們用來標注方法的參數
private void setColor(@Colors.LightColors int color) {        Log.d("MainActivity", "setColor color=" + color);}調用的該方法的時候
setColor(Colors.GREEN);以上就是我對Java中enum的一些深入的剖析，歡迎大家不吝賜教。
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