你一定需要知道的高階JAVA枚舉特性!

JAVA枚舉,比你想象中還要有用!

我經常發現自己在Java中使用枚舉來表示某個對象的一組潛在值。

在編譯時確定類型可以具有什麼值的能力是一種強大的能力,它爲代碼提供了結構和意義。

當我第一次瞭解枚舉時,當時我認爲它們只是一個爲常量命名的工具,可以很容易地被靜態常量字符串ENUM_VAL_NAME所取代。

後來我發現我錯了。事實證明,Java枚舉具有相當高級的特性,可以使代碼乾淨、不易出錯,功能強大。

讓我們一起來看看Java中的一些高級枚舉特性,以及如何利用這些特性使代碼更簡單、更可讀。

枚舉是類!

在Java中,枚舉是Object的一個子類。讓我們看看所有枚舉的基類,Enum(爲簡潔起見進行了修改)。


public abstract class Enum<E extends Enum<E>>
    implements Constable, Comparable<E>, Serializable {
  private final String name;
  
  public final String name() {
      return name;
  }
  
  private final int ordinal;
  
  public final int ordinal() {
      return ordinal;
  }
  
  protected Enum(String name, int ordinal) {
      this.name = name;
      this.ordinal = ordinal;
  }
  
  public String toString() {
      return name;
  }
  
  public final boolean equals(Object other) {
      return this==other;
  }
  
  public final int hashCode() {
      return super.hashCode();
  }
  
  public final int compareTo(E o) {
      Enum<?> other = (Enum<?>)o;
      Enum<E> self = this;
      if (self.getClass() != other.getClass() && // optimization
          self.getDeclaringClass() != other.getDeclaringClass())
          throw new ClassCastException();
      return self.ordinal - other.ordinal;
  }
}
  

我們可以看到,這基本上只是一個常規的抽象類,有兩個字段,name和ordinal。

所以說枚舉都是類,所以它們具有常規類的許多特性。

我們能夠爲枚舉提供實例方法、構造函數和字段。我們可以重寫toString(),但不能重寫hashCode()或equals(Object other)。

接下來我們看下我們的枚舉示例,Operation

  enum Operation {
    ADD,
    SUBTRACT,
    MULTIPLY
  }

這個枚舉表示一個Operation可以對兩個值執行,並將生成一個結果。關於如何實現此功能,您最初的想法可能是使用switch語句,如下所示:

  public int apply(Operation operation, int arg1, int arg2) {
    switch(operation) {
      case ADD:
        return arg1 + arg2;
      case SUBTRACT:
        return arg1 - arg2;
      case MULTIPLY:
        return arg1 * arg2;
      default:
        throw new UnsupportedOperationException();
  }
}
  

當然,這樣子會有一些問題。

第一個問題是,如果我們將一個新操作添加到我們的枚舉Operation中,編譯器不會通知我們這個開關不能正確處理新操作。

更糟糕的是,如果一個懶惰的開發人員在另一個類中複製或重新編寫這些代碼,我們可能無法更新它。

第二個問題是默認情況default,每段程序裏面都是必需的,儘管我們知道在正確的代碼裏它永遠不會發生。

這是因爲Java編譯器知道上面的第一個問題,並且希望確保我們能夠處理在不知情的情況下向Operation中添加了新枚舉。

還好,Java8用函數式編程爲我們提供了一個乾淨的解決方案。

函數枚舉實現

因爲枚舉是類,所以我們可以創建一個枚舉字段來保存執行操作的函數。

但是在我們找到解決方案之前,讓我們先來看看一些重構。

首先,讓我們把開關放在enum類中。

  
enum Operation {
  ADD,
  SUBTRACT,
  MULTIPLY;
  
  public static int apply(Operation operation, int arg1, int arg2) {
    switch(operation) {
      case ADD:
        return arg1 + arg2;
      case SUBTRACT:
        return arg1 - arg2;
      case MULTIPLY:
        return arg1 * arg2;
      default:
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
  }
}
  

我們可以這樣做:Operation.apply(Operation.ADD, 2, 3);

因爲我們現在從Operation中調用方法,所以我們可以將其更改爲實例方法並使用this,而不是用Operation.apply()來實現,如下所示:

public int apply(int arg1, int arg2) {
  switch(this) {
    case ADD:
      return arg1 + arg2;
    case SUBTRACT:
      return arg1 - arg2;
    case MULTIPLY:
      return arg1 * arg2;
    default:
      throw new UnsupportedOperationException();
  }
}
  

像這樣使用:Operation.ADD.apply(2, 3);

看起來變好了。現在讓我們更進一步,通過使用函數式編程完全消除switch語句。

enum Operation {
              ADD((x, y) -> x + y),
              SUBTRACT((x, y) -> x - y),
              MULTIPLY((x, y) -> x * y);
  
              Operation(BiFunction<Integer, Integer, Integer> operation) {
                      this.operation = operation;
              }
  
              private final BiFunction<Integer, Integer, Integer> operation;
  
              public int apply(int x, int y) {
                      return operation.apply(x, y);
              }
  
  }
  
  

這裏我做的是:

  • 添加了一個字段 BiFunction<Integer, Integer, Integer> operation
  • 用BiFunction創建了用於Operation的構造函數。
  • 調用枚舉定義中的構造函數,並用lambda指定BiFunction<Integer, Integer, Integer>。

這個java.util.function.BiFunction operation字段是對採用兩個參數的函數(方法)的引用。

在我們的例子中,兩個參數都是int型,返回值也是int型。不幸的是,Java參數化類型不支持原語,所以我們必須使用Integer。

因爲BiFunction是用@functioninterface註釋的,所以我們可以使用Lambda表示法定義一個。

因爲我們的函數接受兩個參數,所以我們可以使用(x,y)來指定它們。

然後我們定義了一個單行方法,它使用 ->x+y 返回一個值。這相當於下面的方法,只是更簡潔而已。

  class Adder implements BiFunction<Integer, Integer, Integer> {
          @Override
          public Integer apply(Integer x, Integer y) {
                  return x + y;
    }
  }

我們的新Operation實現採用相同的方式:Operation.ADD.apply(2, 3);.

但是,這種實現更好,因爲編譯器會告訴我們何時添加了新Operation,這要求我們更新新函數。如果沒有這一點,如果我們在添加新Operation時還不記得更新switch語句,就有可能得到UnsupportedOperationException()。

關鍵要點

  • Enum枚舉是Enum的擴展類。

  • Enum枚舉可以有字段、構造函數和實例方法。

  • Enum枚舉字段可以存儲函數。與lambdas配合使用,可以創建乾淨、安全的特定於枚舉的函數實現,並在編譯時強制執行它們(而不是使用switch)。

下面是這個示例的GitHub地址。(https://github.com/alex-power/java-enum-example)

本文參考:https://medium.com/javarevisited/advanced-java-enum-features-you-need-to-know-b516a191c7e2

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