从初学者到专家:Java枚举的完整指南

1.枚举的概念

在Java中,枚举是一种特殊的数据类型,用于定义一组有限的命名常量。枚举提供了一种更直观、更可读的方式来表示一组相关的常量,并且可以为这些常量绑定其他数据或行为。

背景:枚举是在JDK1.5以后引入的。

主要用途是:将一组常量组织起来,在这之前表示一组常量通常使用定义常量的方式

要定义一个枚举,需要使用enum关键字。以下是一个简单的枚举定义的示例:

创建一个枚举类:TestEnum

public enum TestEnum {RED,        // 枚举常量 REDBLACK,      // 枚举常量 BLACKGREEN,      // 枚举常量 GREENWHITE;      // 枚举常量 WHITEpublic static void main(String[] args) {TestEnum testEnum2 = TestEnum.BLACK;   // 创建一个变量 testEnum2 并将其设置为 BLACK 枚举常量switch (testEnum2) {    // 使用 switch 语句根据 testEnum2 的值进行判断case RED:System.out.println("red");    // 如果 testEnum2 的值为 RED,则输出 "red"break;case BLACK:System.out.println("black");  // 如果 testEnum2 的值为 BLACK,则输出 "black"break;case WHITE:System.out.println("WHITE");  // 如果 testEnum2 的值为 WHITE,则输出 "WHITE"break;case GREEN:System.out.println("green");  // 如果 testEnum2 的值为 GREEN,则输出 "green"break;default:break;}}
}

2.枚举的常用方法

Enum类是所有枚举类型的基类,在Java中提供了一些常用的方法来操作和处理枚举类型。下面是
Enum类的常用方法:
1.values ()方法:
package demo2;public enum TestEnum {RED,        // 枚举常量 REDBLACK,      // 枚举常量 BLACKGREEN,      // 枚举常量 GREENWHITE;      // 枚举常量 WHITEpublic static void main(String[] args) {TestEnum[] values = TestEnum.values();for (TestEnum value : values) {System.out.println("Name: " + value.name() + ", Index: " + value.ordinal());}}
}

运行截图:


valueOf(String name)方法:

package demo2;public enum TestEnum {RED,        // 枚举常量 REDBLACK,      // 枚举常量 BLACKGREEN,      // 枚举常量 GREENWHITE;      // 枚举常量 WHITEpublic static void main(String[] args) {String colorName = "GREEN";TestEnum enumInstance = TestEnum.valueOf(colorName);System.out.println("Enum Constant Name: " + enumInstance.name());}
}

运行截图:


3.ordinal()方法:
package demo2;public enum TestEnum {RED,        // 枚举常量 REDBLACK,      // 枚举常量 BLACKGREEN,      // 枚举常量 GREENWHITE;      // 枚举常量 WHITEpublic static void main(String[] args) {TestEnum testEnum2 = TestEnum.BLACK;   // 创建一个变量 testEnum2 并将其设置为 BLACK 枚举常量int index = testEnum2.ordinal();   // 使用 ordinal() 方法获取 testEnum2 的索引位置System.out.println("Index: " + index);}
}

 运行截图:


4.compareTo()方法:

public enum TestEnum {RED,        // 枚举常量 REDBLACK,      // 枚举常量 BLACKGREEN,      // 枚举常量 GREENWHITE;      // 枚举常量 WHITEpublic static void main(String[] args) {TestEnum testEnum1 = TestEnum.RED;    // 创建一个变量 testEnum1 并将其设置为 RED 枚举常量TestEnum testEnum2 = TestEnum.BLACK;  // 创建一个变量 testEnum2 并将其设置为 BLACK 枚举常量int comparisonResult = testEnum1.compareTo(testEnum2);  // 使用 compareTo() 方法比较 testEnum1 和 testEnum2 的顺序if (comparisonResult < 0) {    // 如果 comparisonResult 小于 0System.out.println(testEnum1 + " comes before " + testEnum2);  // 输出 testEnum1 在 testEnum2 之前} else if (comparisonResult > 0) {   // 如果 comparisonResult 大于 0System.out.println(testEnum1 + " comes after " + testEnum2);   // 输出 testEnum1 在 testEnum2 之后} else {System.out.println(testEnum1 + " and " + testEnum2 + " are the same");  // 输出 testEnum1 和 testEnum2 相同}}
}

 运行截图:


3.枚举的构造方法

枚举类型在Java中可以包含构造方法,用于初始化枚举常量。枚举的构造方法是私有的,因为枚举常量在定义时就被实例化,并且不能在其他地方进行实例化。

同时:当枚举对象有参数后,需要提供相应的构造函数

代码案例1:

public enum TestEnum {RED("Red Color"),        // 枚举常量 REDBLACK("Black Color"),    // 枚举常量 BLACKGREEN("Green Color"),    // 枚举常量 GREENWHITE("White Color");    // 枚举常量 WHITEprivate String color;    // 枚举常量的属性private TestEnum(String color) {this.color = color;    // 枚举常量的构造方法}public String getColor() {return color;          // 获取枚举常量的颜色属性}
}

 

在上述代码中,TestEnum枚举类型包含了一个构造方法,它接受一个color参数,并将其赋值给枚举常量的color属性。构造方法是私有的,只能在枚举类型内部使用。

代码案例2:

public enum TestEnum {RED("Red Color", 1),        // 枚举常量 RED,具有颜色属性为 "Red Color" 和代码属性为 1BLACK("Black Color", 2),    // 枚举常量 BLACK,具有颜色属性为 "Black Color" 和代码属性为 2GREEN("Green Color", 3),    // 枚举常量 GREEN,具有颜色属性为 "Green Color" 和代码属性为 3WHITE("White Color", 4);    // 枚举常量 WHITE,具有颜色属性为 "White Color" 和代码属性为 4private String color;       // 枚举常量的颜色属性private int code;           // 枚举常量的代码属性private TestEnum(String color, int code) {this.color = color;       // 构造方法,用于初始化枚举常量的颜色属性和代码属性this.code = code;}public String getColor() {return color;             // 获取枚举常量的颜色属性}public int getCode() {return code;              // 获取枚举常量的代码属性}
}

在上述代码中,TestEnum枚举类型包含了一个接受两个参数的构造方法。每个枚举常量都会调用该构造方法进行初始化,并传递对应的参数。

除了构造方法,我们在枚举类型中定义了getColor()getCode()方法,用于获取枚举常量的颜色属性和代码属性。

代码案例3:

public enum TestEnum {RED("Red Color", 1, true),        // 枚举常量 REDBLACK("Black Color", 2, false),    // 枚举常量 BLACKGREEN("Green Color", 3, true),    // 枚举常量 GREENWHITE("White Color", 4, false);    // 枚举常量 WHITEprivate String color;       // 枚举常量的颜色属性private int code;           // 枚举常量的代码属性private boolean active;     // 枚举常量的活动状态属性private TestEnum(String color, int code, boolean active) {this.color = color;this.code = code;this.active = active;}public String getColor() {return color;}public int getCode() {return code;}public boolean isActive() {return active;}
}

在上述示例中,我们为枚举常量定义了一个带有三个参数的构造方法。每个枚举常量都会调用该构造方法进行初始化,并传递相应的参数。

除了构造方法,我们还定义了getColor()getCode()isActive()方法,用于获取枚举常量的颜色属性、代码属性和活动状态属性。

 

 4.枚举和反射

我们知道反射( 从初学者到专家:Java反射的完整指南-CSDN博客 )是,对于任何一个类,哪怕其构造方法是私有的,我们也可以通过反射拿到他的实例对象,那么枚举的构造方法也是私有的,我们是否可以拿到呢?
package demo2;import java.lang.reflect.Constructor;public enum TestEnum {RED("red",1),BLACK("black",2),WHITE("white",3),GREEN("green",4);private String name;private int key;private TestEnum (String name,int key) {this.name = name;this.key = key;}public static TestEnum getEnumKey (int key) {for (TestEnum t: TestEnum.values()) {if(t.key == key) {return t;}}return null;}public static void reflectPrivateConstructor() {try {Class<?> classStudent = Class.forName("TestEnum");
//注意传入对应的参数,获得对应的构造方法来构造对象,当前枚举类是提供了两个参数分别是String和int。Constructor<?> declaredConstructorStudent = classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
//设置为true后可修改访问权限declaredConstructorStudent.setAccessible(true);Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("绿色",666);TestEnum testEnum = (TestEnum) objectStudent;System.out.println("获得枚举的私有构造函数:"+testEnum);} catch (Exception ex) {ex.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) {reflectPrivateConstructor();}
}

运行截图:

这里的主要异常是: 就是没有对应的构造方法!
为什么呢?
因为我们提供的枚举的构造方法就是两个参数分别是 String int,我们所有的枚举类,都是默认继承与 java.lang.Enum ,说到继承,就要帮助父类进行构造!而我们写的类,并没有帮助父类构造!那意思是,我们要在自己的枚举类里面,提供super 吗?不是的,枚举比较特殊,虽然我们写的是两个,但是默认他还添加了两个参数哪两个参数呢?
我们看一下Enum 类的源码

 

 也就是说,我们自己的构造函数有两个参数一个是String一个是int,同时他默认后边还会给两个参数,一个是String一个是int。也就是说,这里我们正确给的是4个参数:

代码:

package demo2;import java.lang.reflect.Constructor;public enum TestEnum {RED("red",1),BLACK("black",2),WHITE("white",3),GREEN("green",4);private String name;private int key;private TestEnum (String name,int key) {this.name = name;this.key = key;}public static TestEnum getEnumKey (int key) {for (TestEnum t: TestEnum.values()) {if(t.key == key) {return t;}}return null;}public static void reflectPrivateConstructor() {try {Class<?> classStudent = Class.forName("demo2.TestEnum");
//注意传入对应的参数,获得对应的构造方法来构造对象,当前枚举类是提供了两个参数分别是String和int。Constructor<?> declaredConstructorStudent =classStudent.getDeclaredConstructor(String.class,int.class,String.class,int.class);
//设置为true后可修改访问权限declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
//后两个为子类参数,大家可以将当前枚举类的key类型改为double验证Object objectStudent = declaredConstructorStudent.newInstance("父类参数",666,"子类参数",888);TestEnum testEnum = (TestEnum) objectStudent;System.out.println("获得枚举的私有构造函数:"+testEnum);} catch (Exception ex) {ex.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) {reflectPrivateConstructor();}
}

运行截图:

但还是报错了,为什么?

 直接公布答案!

根据Java源代码, newInstance() 方法在创建实例之前会先检查目标类是否是一个枚举类型。如果目标类是枚举类型, newInstance() 方法会抛出 InstantiationException 异常,阻止通过反射去创建枚举实例。
有一道面试题就是关于: 为什么枚举实现单例模式是安全的?
有兴趣的小伙伴可以去了解一下

5.总结

以下是关于枚举的一些总结:

  1. 定义枚举:可以使用关键字‘enum’来定义枚举类型。枚举类型的定义通常位于类的顶层,可以包含枚举常量、字段、方法等。
  2. 枚举常量:枚举类型中的常量称为枚举常量。它们是枚举类型的实例,使用预定义的名称来表示特定的常量值。枚举常量在枚举类型的定义中以逗号分隔,并以大写字母命名。
  3. 枚举方法:枚举可以包含方法,可以为枚举类型添加自定义的行为。枚举方法可以在每个枚举常量上调用,并可以在枚举类型内部定义。
  4. 枚举的比较:枚举类型可以使用`==`运算符进行比较,因为每个枚举常量都是唯一的。
  5. 枚举的序列化:枚举类型默认是可序列化的,可以直接将枚举类型的对象进行序列化和反序列化操作。
  6. 枚举的限制:枚举常量在编译时就被确定,无法在运行时动态创建新的枚举常量。枚举常量的数量是固定的。
  7. 枚举的特性

  • 唯一性:枚举常量是唯一的,每个枚举常量在枚举类型中只会存在一个实例。
  • 不可变性:枚举常量是不可变的,一旦创建,其值无法修改。
  • 安全性:枚举常量在多线程环境下是安全的,不需要额外的同步措施。
  •  可迭代性:枚举类型可以使用`values()`方法获取包含所有枚举常量的数组,并支持使用增强的`for-each`循环进行遍历。

优点:

1. 类型安全性:枚举提供了类型安全性,编译器可以在编译时检查枚举类型的正确使用。枚举常量只能是预定义的值,不允许其他值的赋值,从而减少了错误的发生。

2. 可读性和可维护性:枚举常量使用预定义的名称来表示特定的常量值,这提供了更好的代码可读性。使用枚举可以使代码更加清晰、易于理解和维护。

3. 易于扩展:在需要添加新的常量时,可以简单地在枚举中定义新的枚举常量。这样可以方便地扩展现有的枚举类型,而不会影响到其他部分的代码。

4. 单例模式的简化:枚举本身就是单例模式的一种实现方式。枚举常量是唯一的,且在多线程环境下是安全的,不需要额外的同步措施。

缺点:

1. 限制了灵活性:枚举常量的数量是固定的,它们在编译时就被确定,无法在运行时动态创建新的枚举常量。这种限制可能会导致在某些特定的场景下,无法灵活地扩展枚举类型。

2. 不适合表示连续变化的值:枚举适用于表示一组固定的离散的常量值,但不适合表示连续变化的值。如果需要表示一系列连续变化的值,使用枚举可能会显得笨拙和不合适。

3. 可序列化的复杂性:枚举类型默认是可序列化的,但在某些情况下,当枚举类型需要进行序列化和反序列化时,可能会引起一些复杂性和不一致性的问题。

总体而言,枚举在许多情况下都是一种有用的工具,可以提供类型安全性、可读性和可维护性。然而,在一些特定的场景下,枚举的限制可能会导致不适合使用枚举,需要考虑其他的解决方案。

   

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