实用指南：Java基础(十四)：枚举类详解

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Java基础(十四)：枚举类详解

目录

一、枚举类概述

枚举(Enum)是Java 5引入的一种特殊数据类型，它允许我们预定义一组常量。在Java中，枚举是一种特殊的类，它继承自java.lang.Enum类，具有类的所有特性。

为什么需要枚举？

  • 在枚举出现之前，我们通常使用以下方式表示一组常量
public class Season
{
public static final int SPRING = 1;
public static final int SUMMER = 2;
public static final int AUTUMN = 3;
public static final int WINTER = 4;
}

这种方式存在几个问题：

  1. 类型系统约束​：枚举变量只能接受特定的枚举常量，传统常量编译时不能校验合法性
  2. 可读性差​：数字本身没有表达其含义，难以理解
  3. 无法添加属性或方法
  4. 难以维护​：如果常量值需要修改，可能影响多处代码

枚举解决了这些问题，提供了更安全、更强大的常量表示方式。

二、基本枚举定义

1、最简单的枚举

  • 这个枚举定义了7个常量，每个都是Day类型的实例
public enum Day {
MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}

编译器生成的大致等价代码：

// 编译器生成的类，实际名称仍然是 Day，继承自 java.lang.Enum
public final class Day
extends Enum<
Day> {
// 枚举实例，是 Day 类的静态 final 实例，每个都是唯一的
public static final Day SUNDAY = new Day("SUNDAY", 0);
public static final Day MONDAY = new Day("MONDAY", 1);
public static final Day TUESDAY = new Day("TUESDAY", 2);
public static final Day WEDNESDAY = new Day("WEDNESDAY", 3);
public static final Day THURSDAY = new Day("THURSDAY", 4);
public static final Day FRIDAY = new Day("FRIDAY", 5);
public static final Day SATURDAY = new Day("SATURDAY", 6);
// 内部维护一个所有枚举值的数组，可通过 Day.values() 获取
private static final Day[] $VALUES = new Day[]{
SUNDAY, MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY
};
// 枚举的构造方法是私有的，不允许外部创建新的实例
private Day(String name, int ordinal) {
super(name, ordinal);
// 调用父类 Enum 的构造方法
}
// 返回所有枚举值，等同于你调用 Day.values()
public static Day[] values() {
return $VALUES.clone();
// 返回一个副本，防止外部修改内部数组
}
// 根据名称返回对应的枚举实例，等同于你调用 Day.valueOf("MONDAY")
public static Day valueOf(String name) {
return Enum.valueOf(Day.class, name)
;
// 调用 Enum 类的静态方法
}
}

2、带有属性和方法的枚举

  • ​实例声明​：枚举实例是类级别的，必须在首行用逗号(,)分隔，若枚举类包含方法/属性，最后一个实例后需加分号(;)
  • 构造函数​：枚举的构造函数默认且只能是private​（即使不写修饰符），防止外部创建新实例
  • 属性限制​：属性通常声明为final(不强求)，保证不可变性（枚举实例通常是单例且线程安全的）
// 订单状态枚举
public enum OrderStatus {
// 枚举实例（必须位于首行）
PENDING("待支付", 0),
PAID("已支付", 1),
SHIPPED("已发货", 2),
COMPLETED("已完成", 3);
// 枚举属性（通常为final）
private final String desc;
// 描述
private final int code;
// 状态码
// 构造函数（必须私有！，没有修饰符也表示private）
private OrderStatus(String desc, int code) {
this.desc = desc;
this.code = code;
}
// 根据 code状态码 直接获取对应的 desc描述
private static final Map<
Integer, OrderStatus> CODE_TO_ENUM_MAP = new HashMap<
>();
// 静态代码块：初始化映射
static {
for (OrderStatus status : OrderStatus.values()) {
CODE_TO_ENUM_MAP.put(status.getCode(), status);
}
}
public static String getDescByCode(int code) {
OrderStatus status = CODE_TO_ENUM_MAP.get(code);
if (status == null){
throw new IllegalArgumentException("无效的订单状态码: " + code);
}
return status.getDesc();
}
// Getter方法
public String getDesc() {
return desc;
}
public int getCode() {
return code;
}
}
  • 枚举实例本质是类的静态常量，通过类名直接访问
OrderStatus status = OrderStatus.PAID;
System.out.println(status.getDesc());
// 输出：已支付
System.out.println(status.getCode());
// 输出：1

编译器生成的大致等价代码：

public final class OrderStatus
extends Enum<
OrderStatus> {
// 静态的枚举实例，每个都是 OrderStatus 类型的静态 final 对象
public static final OrderStatus PENDING = new OrderStatus("PENDING", 0, "待支付", 0);
public static final OrderStatus PAID = new OrderStatus("PAID", 1, "已支付", 1);
public static final OrderStatus SHIPPED = new OrderStatus("SHIPPED", 2, "已发货", 2);
public static final OrderStatus COMPLETED = new OrderStatus("COMPLETED", 3, "已完成", 3);
// // 编译器生成的 values 数组，用于 values() 方法（按声明顺序）
private static final OrderStatus[] $VALUES = {
PENDING, PAID, SHIPPED, COMPLETED
};
// 自定义字段
private final String desc;
private final int code;
// 私有构造器，确保外部无法随意创建枚举实例
private OrderStatus(String name, int ordinal, String desc, int code) {
super(name, ordinal);
// 调用父类 Enum 的构造方法
this.desc = desc;
this.code = code;
}
// 自定义的code获取desc方法
private static final Map<
Integer, OrderStatus> CODE_TO_ENUM_MAP = new HashMap<
>();
static {
for (OrderStatus status : OrderStatus.values()) {
CODE_TO_ENUM_MAP.put(status.getCode(), status);
}
}
public static String getDescByCode(int code) {
OrderStatus status = CODE_TO_ENUM_MAP.get(code);
if (status == null){
throw new IllegalArgumentException("无效的订单状态码: " + code);
}
return status.getDesc();
}
// 自定义的getter方法
public String getDesc() {
return desc;
}
public int getCode() {
return code;
}
// 编译器生成的方法
public static OrderStatus[] values() {
return $VALUES.clone();
// 返回所有枚举值的拷贝
}
public static OrderStatus valueOf(String name) {
// 根据 name 查找对应的枚举实例，找不到则抛出 IllegalArgumentException
return Enum.valueOf(OrderStatus.class, name)
;
}
}

3、枚举的特点

  1. 枚举常量默认是public static final的
  2. 枚举类隐式继承自java.lang.Enum
  3. 枚举不能被继承（因为已经继承了Enum）
  4. 枚举构造函数总是私有的​（可以省略private关键字）
  5. 枚举可以添加字段、方法和构造函数

三、枚举方法和工具类

1、枚举的隐含方法和属性

所有枚举都隐式继承自java.lang.Enum，因此具有以下方法：

  1. name()：返回枚举常量的名称（字符串）
  2. ordinal()：返回枚举常量的序数（声明顺序，从0开始）
  3. toString()：默认返回 name，可重写提供友好信息
  4. equals()：比较两个枚举引用是否指向同一个对象（但通常直接用==更直观）
  5. hashCode()：枚举的哈希码实现（ 一般不用关心）
  6. compareTo(E o)：比较两个枚举常量的序数（一般不用，除非需要排序）
  7. valueOf(String name)：通过name字符串获取枚举常量（由编译器生成，不是Enum类的方法）
  8. values()：返回枚举的所有常量（也是由编译器生成，不是Enum类的方法）

示例：

enum Color { RED, GREEN, BLUE
}
public class EnumDemo
{
public static void main(String[] args) {
Color c = Color.RED;
System.out.println(c.name());
// 输出: RED
System.out.println(c.ordinal());
// 输出: 0
System.out.println(c.toString());
// 输出: RED
// 使用values()方法
for (Color color : Color.values()) {
System.out.println(color);
}
// 使用valueOf()方法
Color red = Color.valueOf("RED");
System.out.println(red == Color.RED);
// 输出: true
}
}

2、工具类EnumSet/EnumMap

Java提供了专门用于枚举的集合实现，位于java.util包中：

  1. EnumSet - 高性能的枚举集合实现
  2. EnumMap - 键为枚举的高性能Map实现

EnumSet示例：

enum Day {
MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}
public class EnumSetDemo
{
public static void main(String[] args) {
// 创建一个包含所有Day枚举的EnumSet
EnumSet<
Day> allDays = EnumSet.allOf(Day.class)
;
System.out.println("所有天: " + allDays);
// 创建一个空的EnumSet
EnumSet<
Day> noDays = EnumSet.noneOf(Day.class)
;
noDays.add(Day.MONDAY);
noDays.add(Day.FRIDAY);
System.out.println("工作日: " + noDays);
// 创建一个包含范围的EnumSet
EnumSet<
Day> weekend = EnumSet.range(Day.SATURDAY, Day.SUNDAY);
System.out.println("周末: " + weekend);
// 创建一个补集
EnumSet<
Day> weekdays = EnumSet.complementOf(weekend);
System.out.println("工作日: " + weekdays);
}
}

EnumMap示例：

enum Day {
MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}
public class EnumMapDemo
{
public static void main(String[] args) {
EnumMap<
Day, String> activityMap = new EnumMap<
>(Day.class)
;
activityMap.put(Day.MONDAY, "上班");
activityMap.put(Day.TUESDAY, "上班");
activityMap.put(Day.WEDNESDAY, "上班");
activityMap.put(Day.THURSDAY, "上班");
activityMap.put(Day.FRIDAY, "上班");
activityMap.put(Day.SATURDAY, "休息");
activityMap.put(Day.SUNDAY, "休息");
for (Day day : Day.values()) {
System.out.println(day + ": " + activityMap.get(day));
}
}
}

四、枚举实现接口

枚举类可以实现一个或多个接口，为所有实例或单个实例提供统一行为。这在需要为不同枚举实例定义差异化逻辑时非常有用。

示例：定义支付策略接口：

// 支付策略接口
public interface PaymentStrategy {
void pay(double amount);
}
// 支付方式枚举（实现接口）
public enum PaymentMethod implements PaymentStrategy {
ALIPAY {
@Override
public void pay(double amount) {
System.out.println("使用支付宝支付：" + amount + "元");
}
},
WECHAT_PAY {
@Override
public void pay(double amount) {
System.out.println("使用微信支付：" + amount + "元");
}
},
BANK_CARD {
@Override
public void pay(double amount) {
System.out.println("使用银行卡支付：" + amount + "元");
}
};
}

使用接口方法：

PaymentMethod method = PaymentMethod.ALIPAY;
method.pay(199.9);
// 输出：使用支付宝支付：199.9元

五、枚举的单例模式

单例模式的核心是确保类仅一个实例，并提供全局访问点。枚举凭借JVM的类加载机制，天生具备线程安全、防反射攻击、防反序列化漏洞的特性，是《Effective Java》作者Joshua Bloch推荐的最佳实现方式。

1、为什么使用枚举实现单例？

  • 线程安全​：枚举实例的创建是由JVM在类加载时完成的，保证线程安全
  • 防止反射攻击​：普通的单例如果通过反射调用私有构造方法，可能会创建多个实例，但枚举类型不允许通过反射创建实例
    • Java 语言规范禁止反射创建枚举实例​，否则抛异常Cannot reflectively create enum objects
  • 避免序列化问题​：普通的单例如果实现了Serializable接口，在反序列化时可能会生成新的对象。而枚举天然防止了这一问题
    • 因为普通单例反序列化时，会通过反射或其他方式创建一个新的对象实例，而不是返回原来的那个单例对象
    • 而枚举序列化只保存枚举常量名称，不保存对象本身，反序列化时，JVM 根据这个名字直接返回对应的、已经存在的枚举常量对象

示例：使用枚举实现单例模式

public enum Singleton {
INSTANCE;
// 这就是单例对象
// 可以添加单例的其他成员变量和方法
private int value;
public void doSomething() {
System.out.println("Singleton is doing something. Value = " + value);
}
public int getValue() {
return value;
}
public void setValue(int value) {
this.value = value;
}
}

使用方法：

public class Main
{
public static void main(String[] args) {
// 获取单例对象
Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;
singleton.setValue(42);
singleton.doSomething();
// 输出: Singleton is doing something. Value = 42
// 再次获取，仍然是同一个对象
Singleton anotherSingleton = Singleton.INSTANCE;
System.out.println(singleton == anotherSingleton);
// 输出: true
}
}

2、对比传统单例写法（如双重检查锁、静态内部类等）

实现方式线程安全防止反射攻击防止序列化破坏单例代码复杂度
枚举（推荐）✅✅✅⭐
双重检查锁✅❌❌ （需额外处理）⭐⭐⭐
静态内部类✅❌❌ （需额外处理）⭐⭐
饿汉式✅❌❌ （需额外处理）⭐
懒汉式（非线程安全）❌❌❌⭐

不需要兼容老代码，且追求最安全、最简洁的单例实现，那么使用枚举是最佳选择！

posted on 2025-09-26 16:05  lxjshuju  阅读(8)  评论(0)    收藏  举报
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