关于Java中枚举Enum的深入剖析
yangtz584
8年前
<p>在编程语言中我们，都会接触到枚举类型，通常我们进行有穷的列举来实现一些限定。Java也不例外。Java中的枚举类型为Enum，本文将对枚举进行一些比较深入的剖析。</p> <h2><strong>什么是Enum</strong></h2> <p>Enum是自Java 5 引入的特性，用来方便Java开发者实现枚举应用。一个简单的Enum使用如下。</p> <pre> <code class="language-java">// ColorEnum.java public enum ColorEmun { RED, GREEN, YELLOW } public void setColorEnum(ColorEmun colorEnum) { //some code here } setColorEnum(ColorEmun.GREEN);</code></pre> <h2><strong>为什么会有Enum</strong></h2> <p>在Enum之前的我们使用类似如下的代码实现枚举的功能.</p> <pre> <code class="language-java">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 } //调用 setColor(COLOR_RED)</code></pre> <p>然而上面的还是有不尽完美的地方</p> <ul> <li>setColor(COLOR_RED)与setColor(0)效果一样,而后者可读性很差,但却可以正常运行</li> <li>setColor方法可以接受枚举之外的值,比如setColor(3),这种情况下程序可能出问题</li> </ul> <p>概括而言,传统枚举有如下两个弊端</p> <ul> <li>安全性</li> <li>可读性,尤其是打印日志时</li> </ul> <p>因此Java引入了Enum,使用Enum,我们实现上面的枚举就很简单了，而且还可以轻松避免传入非法值的风险.</p> <h2><strong>枚举原理是什么</strong></h2> <p>Java中Enum的本质其实是在编译时期转换成对应的类的形式。</p> <p>首先,为了探究枚举的原理,我们先简单定义一个枚举类,这里以季节为例,类名为Season,包含春夏秋冬四个枚举条目.</p> <pre> <code class="language-java">public enum Season { SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER }</code></pre> <p>然后我们使用javac编译上面的类,得到class文件.</p> <pre> <code class="language-java">javac Season.java</code></pre> <p>然后,我们利用反编译的方法来看看字节码文件究竟是什么.这里使用的工具是javap的简单命令,先列举一下这个Season下的全部元素.</p> <pre> <code class="language-java">➜ company javap Season Warning: Binary file Season contains com.company.Season Compiled 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 {}; }</code></pre> <p>从上反编译结果可知</p> <ul> <li>java代码中的Season转换成了继承自的java.lang.enum的类</li> <li>既然隐式继承自java.lang.enum,也就意味java代码中,Season不能再继承其他的类</li> <li>Season被标记成了final,意味着它不能被继承</li> </ul> <h3><strong>static代码块</strong></h3> <p>使用javap具体反编译class文件,得到静态代码块相关的结果为</p> <pre> <code class="language-java">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 $VALUES:[Lcom/company/Season; 83: return }</code></pre> <p>其中</p> <ul> <li>0~52为实例化SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER</li> <li>53~83为创建Season[]数组$VALUES,并将上面的四个对象放入数组的操作.</li> </ul> <h3>values方法</h3> <p>values方法的的返回值实际上就是上面$VALUES数组对象</p> <h2><strong>swtich中的枚举</strong></h2> <p>在Java中,switch-case是我们经常使用的流程控制语句.当枚举出来之后,switch-case也很好的进行了支持.</p> <p>比如下面的代码是完全正常编译,正常运行的.</p> <pre> <code class="language-java">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; } }</code></pre> <p>不过,通常情况下switch-case支持类似int的类型,那么它是怎么做到对Enum的支持呢,我们不放反编译上述方法看一下字节码的真实情况.</p> <pre> <code class="language-java">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</code></pre> <p>注意上面代码块有这样的一段代码</p> <pre> <code class="language-java">8: invokevirtual #4 // Method com/company/Season.ordinal:()I</code></pre> <p>事实果真如此,在switch-case中,还是将Enum转成了int值(通过调用Enum.oridinal()方法)</p> <h2><strong>枚举与混淆</strong></h2> <p>在Android开发中,进行混淆是我们在发布前必不可少的工作,混下后,我们能增强反编译的难度,在一定程度上保护了增强了安全性.</p> <p>而开发人员处理混淆更多的是将某些元素加入不混淆的名单,这里枚举就是需要排除混淆的.</p> <p>在默认的混淆配置文件中,已经加入了关于对枚举混淆的处理</p> <pre> <code class="language-java"># For enumeration classes, see http://proguard.sourceforge.net/manual/examples.html#enumerations -keepclassmembers enum * { public static **[] values(); public static ** valueOf(java.lang.String); }</code></pre> <h2><strong>使用proguard优化</strong></h2> <p>使用Proguard进行优化，可以将枚举尽可能的转换成int。配置如下</p> <pre> <code class="language-java">-optimizations class/unboxing/enum</code></pre> <p>确保上述代码生效，需要确proguard配置文件不包含-dontoptimize指令。</p> <p>当我们使用gradlew打包是，看到类似下面的输出，即Number of unboxed enum classes:1代表已经将一个枚举转换成了int的形式。</p> <pre> <code class="language-java">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)</code></pre> <h2><strong>枚举单例</strong></h2> <p>单例模式是我们在日常开发中可谓是最常用的设计模式.</p> <p>然后要设计好单例模式,无非考虑一下几点</p> <ul> <li>确保只有唯一实例,不多创建多余实例</li> <li>确保实例按需创建.</li> </ul> <p>因此传统的做法想要实现单例,大致有一下几种</p> <ul> <li>饿汉式加载</li> <li>懒汉式synchronize和双重检查</li> <li>利用java的静态加载机制</li> </ul> <p>相比上述的方法,使用枚举也可以实现单例,而且还更加简单.</p> <pre> <code class="language-java">public enum AppManager { INSTANCE; private String tagName; public void setTag(String tagName) { this.tagName = tagName; } public String getTag() { return tagName; } }</code></pre> <p>调用起来也更加简单</p> <pre> <code class="language-java">AppManager.INSTANCE.getTag();</code></pre> <h3><strong>枚举如何确保唯一实例</strong></h3> <p>因为获得实例只能通过AppManager.INSTANCE</p> <p>下面的方式是不可以的</p> <pre> <code class="language-java">AppManager appManager = new AppManager(); //compile error</code></pre> <h2><strong>(Android中)该不该用枚举</strong></h2> <p>既然上面提到了枚举会转换成类，这样理论上造成了下面的问题</p> <ul> <li>增加了dex包的大小，理论上dex包越大，加载速度越慢</li> <li>同时使用枚举，运行时的内存占用也会相对变大</li> </ul> <p>关于枚举是否使用的结论，大家可以参考</p> <ul> <li>如果你开发的是Framework不建议使用enum</li> <li>如果是简单的enum，可以使用int很轻松代替，则不建议使用enum</li> <li>另外，如果是Android中，可以使用下面介绍的枚举注解来实现。</li> <li>除此之外，我们还需要对比可读性和易维护性来与性能进行衡量，从中进行做出折中</li> </ul> <h2><strong>在Android中的替代</strong></h2> <p>Android中新引入的替代枚举的注解有IntDef和StringDef,这里以IntDef做例子说明一下.</p> <pre> <code class="language-java">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; }</code></pre> <ul> <li>声明必要的int常量</li> <li>声明一个注解为LightColors</li> <li>使用@IntDef修饰LightColors,参数设置为待枚举的集合</li> <li>使用@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)指定注解仅存在与源码中,不加入到class文件中</li> </ul> <p>比如我们用来标注方法的参数</p> <pre> <code class="language-java">private void setColor(@Colors.LightColors int color) { Log.d("MainActivity", "setColor color=" + color); }</code></pre> <p>调用的该方法的时候</p> <pre> <code class="language-java">setColor(Colors.GREEN);</code></pre> <p> </p> <p> </p> <p>来自：http://www.udpwork.com/item/15951.html</p> <p> </p>