关于Java中枚举Enum的深入剖析

2019-11-14 09:25:10

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供稿：网友

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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。

什么是Enum

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。

// ColorEnum.javapublic enum ColorEmun {    RED,    GREEN,    YELLOW}public void setColorEnum(ColorEmun colorEnum) {    //some code here}setColorEnum(ColorEmun.GREEN);为什么会有Enum
在Enum之前的我们使用类似如下的代码实现枚举的功能.
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}//调用setColor(COLOR_RED)然而上面的还是有不尽完美的地方
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概括而言,传统枚举有如下两个弊端
安全性可读性,尤其是打印日志时因此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.
枚举原理是什么
Java中Enum的本质其实是在编译时期转换成对应的类的形式。
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.
public enum Season {    SPRING,    SUMMER,    AUTUMN,    WINTER}然后我们使用javac编译上面的类,得到class文件.
javac Season.java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.
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 {};}从上反编译结果可知
java代码中的Season转换成了继承自的java.lang.enum的类既然隐式继承自java.lang.enum,也就意味java代码中,Season不能再继承其他的类Season被标记成了final,意味着它不能被继承static代码块
使用javap具体反编译class文件,得到静态代码块相关的结果为
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 $VALUES:[Lcom/company/Season;      83: return}其中
0~52为实例化SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER53~83为创建Season[]数组$VALUES,并将上面的四个对象放入数组的操作.values方法
values方法的的返回值实际上就是上面$VALUES数组对象
swtich中的枚举
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.
比如下面的代码是完全正常编译,正常运行的.
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,我们反编译上述方法看一下字节码的真实情况.
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注意上面代码块有这样的一段代码
8: invokevirtual #4                  // Method com/company/Season.ordinal:()I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)
枚举与混淆
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.
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.
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
# For enumeration classes, see http://proguard.sourceforge.net/manual/examples.html#enumerations-keepclassmembers enum * {    public static **[] values();    public static ** valueOf(java.lang.String);}关于为什么要保留values()方法和valueOf()方法，请参考文章读懂 Android 中的代码混淆 关于枚举的部分
使用proguard优化
使用Proguard进行优化，可以将枚举尽可能的转换成int。配置如下
-optimizations class/unboxing/enum确保上述代码生效，需要确proguard配置文件不包含-dontoptimize指令。
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。
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)枚举单例
单例模式是我们在日常开发中可谓是最常用的设计模式.
然后要设计好单例模式,无非考虑一下几点
确保只有唯一实例,不多创建多余实例确保实例按需创建.因此传统的做法想要实现单例,大致有一下几种
饿汉式加载懒汉式synchronize和双重检查利用java的静态加载机制相比上述的方法,使用枚举也可以实现单例,而且还更加简单.
public enum AppManager {    INSTANCE;    private String tagName;    public void setTag(String tagName) {        this.tagName = tagName;    }    public String getTag() {        return tagName;    }}调用起来也更加简单
AppManager.INSTANCE.getTag();枚举如何确保唯一实例
因为获得实例只能通过AppManager.INSTANCE
下面的方式是不可以的
AppManager appManager = new AppManager(); //compile error关于单例模式，可以阅读单例这种设计模式了解更多。
(Android中)该不该用枚举
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
增加了dex包的大小，理论上dex包越大，加载速度越慢同时使用枚举，运行时的内存占用也会相对变大关于上面两点的验证，秋百万已经做了详细的论证，大家可以参考这篇文章《Android 中的 Enum 到底占多少内存？该如何用？》
关于枚举是否使用的结论，大家可以参考
如果你开发的是Framework不建议使用enum如果是简单的enum，可以使用int很轻松代替，则不建议使用enum另外，如果是Android中，可以使用下面介绍的枚举注解来实现。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，从中进行做出折中在Android中的替代
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.
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;}声明必要的int常量声明一个注解为LightColors使用@IntDef修饰LightColors,参数设置为待枚举的集合使用@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)指定注解仅存在与源码中,不加入到class文件中比如我们用来标注方法的参数
private void setColor(@Colors.LightColors int color) {        Log.d("MainActivity", "setColor color=" + color);}调用的该方法的时候
setColor(Colors.GREEN);以上就是我对Java中enum的一些深入的剖析，欢迎大家不吝赐教。
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