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反编译理解java枚举类型

1.什么是枚举类型

枚举类型: 就是由一组具有名的值的有限集合组成新的类型。(即新的类)。

好像还是不懂,别急,咱们先来看一下 为什么要引入枚举类型

在没有引入枚举类型前,当我们想要维护一组 常量集合时,我们是这样做的,看下面的例子:

class FavouriteColor_class{    public static final  int RED   = 1;    public static final  int BLACK = 3;    public static final  int GREEN = 2;    public static final  int BLUE  = 4;    public static final  int WHITE = 5;    public static final  int BROWN = 6;}复制代码

当我们有枚举类型后,便可以简写成:

//枚举类型public enum FavouriteColor {    //枚举成员    RED,GREEN,BLACK,BLUE,WHITE,BROWN}复制代码

是不是很简单,很清晰。这样就可以省掉大量重复的代码,使得代码更加易于维护。

现在有点明白枚举类型的定义了吧!在说的再仔细一点,就是 使用关键字enum来用 一组由常量组成的有限集合 来创建一个新的class类 。至于新的class类型,请继续往下看。

二、 深入分析枚举的特性与实现原理

  上面仅仅简单地介绍了枚举类型的最简单的用法,下面我们将逐步深入,掌握枚举类型的复杂的用法,以及其原理。

1. 枚举成员

  上面的枚举类FavouriteColor里面的成员便都是枚举成员,换句话说,枚举成员 就是枚举类中,没有任何类型修饰,只有变量名,也不能赋值的成员。

到这里还是对枚举成员很疑惑,我们先将上面的例子进行反编译一下:

public final class FavouriteColor extends Enum {    public static final FavouriteColor RED;    public static final FavouriteColor GREEN;    public static final FavouriteColor BLACK;    public static final FavouriteColor BLUE;    public static final FavouriteColor WHITE;    public static final FavouriteColor BROWN;}复制代码

  从反编译的结果可以看出,枚举成员都被处理成 public static final 的静态枚举常量。即上面例子的枚举成员都是 枚举类FavouriteColor 的实例。

2. 为枚举类型添加方法、构造器、非枚举的成员

枚举类型在添加方法、构造器、非枚举成员时,与普通类是没有多大的区别,除了以下几个限制:

  • 枚举成员必须是最先声明,且只能用一行声明(相互间以逗号隔开,分号结束声明)。

  • 构造器的访问权限只能是private(可以不写,默认强制是private),不能是public、protected。

public enum FavouriteColor {   //枚举成员    RED, GREEN(2), BLACK(3), BLUE, WHITE, BROWN;// 必须要有分号    // 非枚举类型的成员    private int colorValue;    public int aa;    // 静态常量也可以    public static final int cc = 2;    //无参构造器    private FavouriteColor() {    }       //有参构造器    FavouriteColor(int colorValue) {         this.colorValue = colorValue;    }    //方法    public void print() {        System.out.println(cc);    }}复制代码

可以看出,我们其实是可以使用Eunm类型做很多事情,虽然,我们一般只使用普通的枚举类型。

仔细看一下所有的枚举成员,我们会发现GREEN(2), BLACK(3) 这两个枚举成员有点奇怪!其实也很简答,前面说了,枚举成员其实就是枚举类型的实例,所以,GREEN(2), BLACK(3) 就是指明了用带参构造器,并传入参数,即可以理解成 FavouriteColor GREEN = new FavouriteColor(2)。其他几个枚举类型则表示使用无参构造器来创建对象。( 事实上,编译器会重新创建每个构造器,为每个构造器多加两个参数)。

3. 包含抽象方法的枚举类型

枚举类型也是允许包含抽象方法的(除了几个小限制外,枚举类几乎与普通类一样),那么包含抽象方法的枚举类型的枚举成员是怎么样的,编译器又是怎么处理的?

我们知道,上面的例子 FavouriteColor 类经过反编译后得到的类是一个继承了Enum的final类:

public final class FavouriteColor extends Enum 复制代码

那么包含抽象方法的枚举类型是不是也是被编译器处理成 final类,如果是这样,那有怎么被子类继承呢? 还是处理成 abstract 类呢?

我们看个包含抽象方法的枚举类的例子,Fruit 类中有三种水果,希望能为每种水果输出对应的信息:

public enum Frutit {    APPLE {        @Override        public void printFruitInfo() {           System.out.println("This is apple");        }    },BANANA {        @Override        public void printFruitInfo() {            System.out.println("This is apple");        }    },WATERMELON {        @Override        public void printFruitInfo() {            System.out.println("This is apple");        }    };    //抽象方法    public abstract void printFruitInfo();    public static void main(String[] arg) {        Frutit.APPLE.printFruitInfo();    }}复制代码

运行结果:

This is apple

对于上面的枚举成员的形式也很容易理解,因为枚举成员是一个枚举类型的实例,上面的这种形式就是一种匿名内部类的形式,即每个枚举成员的创建可以理解成:

    BANANA = new Frutit("BANANA", 1) {//此构造器是编译器生成的,下面会说        public void printFruitInfo() {//匿名内部类的抽象方法实现。            System.out.println("This is apple");        }    };复制代码

事实上,编译器确实就是这样处理的,即上面的例子中,创建了三个匿名内部类,同时也会多创建三个class文件.

最后,我们反编译一下fruit类,看fruit类的定义:

public abstract class Frutit extends Enum复制代码

Fruit类被处理成抽象类,所以可以说,枚举类型经过编译器的处理,含抽象方法的将被处理成抽象类,否则处理成final类

4. 枚举类型的父类 -- Enum

  每一个枚举类型都继承了Enum,所以是很有必要来了解一下Enum;

public abstract class Enum<E extends Enum<E>>        implements Comparable<E>, Serializable {//枚举成员的名称private final String name;//枚举成员的顺序,是按照定义的顺序,从0开始private final int ordinal;//构造方法protected Enum(String name, int ordinal) {        this.name = name;        this.ordinal = ordinal;    } public final int ordinal() {//返回枚举常量的序数        return ordinal;    } } public final String name() {//返回此枚举常量的名称,在其枚举声明中对其进行声明。        return name;    } public final boolean equals(Object other) {        return this==other;//比较地址    }public final int hashCode() {        return super.hashCode(); }public final int compareTo(E o) {//返回枚举常量的序数    //是按照次序 ordinal来比较的} public static <T extends Enum<T>> T valueOf(Class<T> enumType,  String name) { } public String toString() {        return name;    }复制代码

以上都是一些可能会用到的方法,我们从上面可以发现两个有趣的地方:

  • Enum类实现了 Serializable 接口,也就是说可以枚举类型可以进行序列化。

  • Enum的几乎所有方法都是final方法,也就是说,枚举类型只能重写toString()方法,其他方法不能重写,连hashcode()、equal()等方法也不行。

5. 真正掌握枚举类型的原理

  上面说了这么多,都是片面地、简单地理解了枚举类型,但还没有完全掌握枚举类型的本质,有了上面的基础,我们将如鱼得水。

想要真正理解枚举类型的本质,就得了解编译器是如何处理枚举类型的,也就是老办法 -- 反编译。这次看一个完整的反编译代码,先看一个例子:

public enum Fruit {    APPLE ,BANANA ,WATERMELON ;    private int value;    private Fruit() {//默认构造器       this.value = 0;       }     private Fruit(int value) {//带参数的构造器        this.value = value;    }}复制代码

反编译的结果:

public final class Fruit extends Enum {   //3个枚举成员实例    public static final Fruit APPLE;    public static final Fruit BANANA;    public static final Fruit WATERMELON;    private int value;//普通变量    private static final Fruit ENUM$VALUES[];//存储枚举常量的枚举数组    static {//静态域,初始化枚举常量,枚举数组        APPLE = new Fruit("APPLE", 0);        BANANA = new Fruit("BANANA", 1);        WATERMELON = new Fruit("WATERMELON", 2);        ENUM$VALUES = (new Fruit[]{APPLE, BANANA, WATERMELON});    }    private Fruit(String s, int i) {//编译器改造了默认构造器        super(s, i);        value = 0;    }    private Fruit(String s, int i, int value) {//编译器改造了带参数的构造器        super(s, i);        this.value = value;    }    public static Fruit[] values() {//编译器添加了静态方法values()        Fruit afruit[];        int i;        Fruit afruit1[];        System.arraycopy(afruit = ENUM$VALUES, 0, afruit1 = new Fruit[i = afruit.length], 0, i);        return afruit1;    }    public static Fruit valueOf(String s) {//编译器添加了静态方法valueOf()        return (Fruit) Enum.valueOf(Test_2018_1_16 / Fruit, s);    }}复制代码

  从反编译的结果可以看出,编译器为我们创建出来的枚举类做了很多工作:

- 对枚举成员的处理
  编译器对所有的枚举成员处理成public static final的枚举常量,并在静态域中进行初始化。
- 构造器
  编译器重新定义了构造器,不仅为每个构造器都增加了两个参数,还添加父类了的构造方法调用。
- 添加了两个类方法
   编译器为枚举类添加了 values()valueOf()values()方法返回一个枚举类型的数组,可用于遍历枚举类型。valueOf()方法也是新增的,而且是重载了父类的valueOf()方法

注意了: 正因为枚举类型的真正构造器是再编译时才生成的,所以我们没法创建枚举类型的实例,以及继承扩展枚举类型(即使是被处理成abstract类)。枚举类型的实例只能由编译器来处理创建

三、 枚举类型的使用

1. switch

    Fruit fruit = Fruit.APPLE;    switch (fruit) {    case APPLE:        System.out.println("APPLE");        break;    case BANANA:        System.out.println("BANANA");        break;    case WATERMELON:        System.out.println("WATERMELON");        break;    }复制代码

2. 实现接口

  实现接口就不多说了。枚举类型继承了Enum类,所以不能再继承其他类,但可以实现接口。

3. 使用接口组织枚举

前面说了,枚举类型是无法被子类继承扩展的,这就造成无法满足以下两种情况的需求:

  • 希望扩展原来的枚举类型中的元素;

  • 希望使用子类对枚举类型中的元素进行分组;

看一个例子:对食物进行分类,大类是 Food,Food下面有好几种食物类别,类别上才是具体的食物;

public interface Food {    enum Appetizer implements Food {        SALAD, SOUP, SPRING_ROLLS    }    enum Coffee implements Food {        BLACK_COFFEE, DECAF_COFFEE, ESPERSSO, TEA;    }    enum Dessert implements Food {        FRUIT, GELATO, TIRAMISU;    }   }复制代码

接口Food作为一个大类,3种枚举类型做为接口的子类;Food管理着这些枚举类型。对于枚举而言,实现接口是使其子类化的唯一办法,所以嵌套在Food中的每个枚举类都实现了Food接口。从而“所有这东西都是某种类型的Food”。

Food food = Food.Coffee.ESPERSSO;//ESPERSSO不仅是coffee,也属于大类Food,达到分类的效果复制代码

4. 使用枚举来实现单例模式

对于序列化和反序列化,因为每一个枚举类型和枚举变量在JVM中都是唯一的,即Java在序列化和反序列化枚举时做了特殊的规定,枚举的writeObject、readObject、readObjectNoData、writeReplace和readResolve等方法是被编译器禁用的,因此,对于枚举单例,是不存在实现序列化接口后调用readObject会破坏单例的问题。所以,枚举单例是单利模式的最佳实现方式。

public enum  EnumSingletonDemo {    SINGLETON;    //其他方法、成员等    public int otherMethod() {        return 0;    }}复制代码

单例的使用方式:

int a = EnumSingletonDemo.SINGLETON.otherMethod();复制代码

四、EnumSet、EnumMap

  此处只是简单地介绍这两个类的使用,并不深入分析其实现原理。

1、EnumSet

EnumSet是一个抽象类,继承了AbstractSet类,其本质上就是一个Set。只不过,Enumset是要与枚举类型一起使用的专用 Set 实现。枚举 set 中所有键都必须来自单个枚举类型,该枚举类型在创建 set 时显式或隐式地指定

public abstract class EnumSet<E extends Enum<E>> extends AbstractSet<E>复制代码

尽管JDK没有提供EnumSet的实现子类,但是EnumSet新增的方法都是static方法,而且这些方法都是用来创建一个EnumSet的对象。因此可以看做是一个对枚举中的元素进行操作的Set,而且性能也很高。看下面的例子:

public static void main(String[] args) {    //创建对象,并指定EnumSet存储的枚举类型    EnumSet<FavouriteColor> set = EnumSet.allOf(FavouriteColor.class);    //移除枚举元素    set.remove(FavouriteColor.BLACK);    set.remove(FavouriteColor.BLUE);    for(FavouriteColor color : set) {//遍历set        System.out.println(color);    }}复制代码

运行结果:

RED
GREEN
WHITE
BROWN

EnumSet不支持同步访问。实现线程安全的方式是:

Set<MyEnum> s = Collections.synchronizedSet(EnumSet.noneOf(MyEnum.class));复制代码

2. EnumMap

EnumMap是一个类,同样也是与枚举类型键一起使用的专用 Map 实现。枚举映射中所有键都必须来自单个枚举类型,该枚举类型在创建映射时显式或隐式地指定。枚举映射在内部表示为数组。此表示形式非常紧凑且高效。

public class EnumMap<K extends Enum<K>, V> extends AbstractMap<K, V>复制代码

简单使用的例子:

public static void main(String[] args) {    EnumMap< FavouriteColor,Integer> map = new EnumMap<>(FavouriteColor.class);     map.put(FavouriteColor.BLACK,1 );    map.put(FavouriteColor.BLUE, 2);    map.put(FavouriteColor.BROWN, 3);    System.out.println(map.get(FavouriteColor.BLACK));}复制代码

同样,防止意外的同步操作:

     Map<EnumKey, V> m         = Collections.synchronizedMap(new EnumMap<EnumKey, V>(...));复制代码

总结:

  • 枚举类型继承于Enum类,所以只能用实现接口,不能再继承其他类。

  • 枚举类型会编译器处理成 抽象类(含抽象方法)或 final类。

  • 枚举成员都是public static final 的枚举实例常量。枚举成员必须是最先声明,且只能声明一行(逗号隔开,分号结束)。

  • 构造方法必须是 private,如果定义了有参的构造器,就要注意枚举成员的声明。没有定义构造方法时,编译器为枚举类自动添加的是一个带两个参数的构造方法,并不是无参构造器。

  • 编译器会为枚举类添加 values() 和 valueOf()两个方法。

  • 没有抽象方法的枚举类,被编译器处理成 final 类。如果是包含抽象方法的枚举类则被处理成抽象abstract类。

  • Enum实现了Serializable接口,并且几乎所有方法都是 final方法

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