Java枚举类

在某些情况下，一个类的对象是有限而且固定的，比如季节类，它只有4个对象；再比如行星类，目前只有8个对象。这种实例有限而且固定的类，在Java里被称为枚举类。

1.* 手动实现枚举类

如果需要手动实现枚举类，可以采用如下设计方式：

• 通过private将构造器隐藏起来。
• 把这个类的所有可能实例都使用public static final修饰的类变量来保存。
• 如果有必要，可以提供一些静态方法，允许其他程序根据特定参数来获取与之匹配的实例。

下面程序将定义一个Season类，这个类只能产生4个对象，该Season类被定义成一个枚举类：

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上面的Season类是一个不可变类，在上面的Season类中包含了4个static final常量Field，这4个常量Field就代表了该类所能创建的对象。当其他程序需要使用Season对象时，既可通过如Season.SPRING的方式来取得Season对象，也可通过getSeason()静态工厂方法来获得Season对象。

下面程序示范了如何使用Season类：

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从上面程序中不难看出，使用枚举类可以使程序更加健壮，避免创建对象的随意性。

在更早以前，程序员喜欢使用简单的静态常量来表示这种情况：

public static final int SEASON_SPRING = 1;
public static final int SEASON_SUMMER = 2;
public static final int SEASON_FALL = 3;
public static final int SEASON_WINTER = 4;

这种定义方法简单明了，但存在如下几个问题：

• 类型不安全：因为上面的每个季节实际上是一个int整数，因此完全可以把一个季节当成一个int整数使用，例如进行加法运算SEASON_SPRING+SEASON_SUMMER，这样的代码完全正常。
• 没有命名空间：当需要使用季节时，必须在SPRING前使用SEASON_前缀，否则程序可能与其他类中的静态常量混淆。
• 打印输出的意义不明确：当我们打印输出某个季节时，例如打印SEASON_SPRING，实际上输出的是1，这个1很难猜测它代表了春天。

从这个意义上来看，枚举类的存在确实很有意义，但手动定义枚举类的代码量比较大，实现起来也比较麻烦，所以Java从JDK 1.5后就增加了对枚举类的支持。

1.* 枚举类入门

Java 5新增了一个enum关键字（它与class、interface关键字的地位相同），用以定义枚举类。正如前面看到的，枚举类是一种特殊的类，它一样可以有自己的Field、方法，可以实现一个或者多个接口，也可以定义自己的构造器。一个Java源文件中最多只能定义一个public访问权限的枚举类，且该Java源文件也必须和该枚举类的类名相同。

但枚举类终究不是普通类，它与普通类有如下简单区别：

• 枚举类可以实现一个或多个接口，使用enum定义的枚举类默认继承了java.lang.Enum类，而不是继承Object类。其中java.lang.Enum类实现了java.lang.Serializable和java.lang.Comparable两个接口。
• 使用enum定义、非抽象的枚举类默认会使用final修饰，因此枚举类不能派生子类。
• 枚举类的构造器只能使用private访问控制符，如果省略了构造器的访问控制符，则默认使用private修饰；如果强制指定访问控制符，则只能指定private修饰符。
• 枚举类的所有实例必须在枚举类的第一行显式列出，否则这个枚举类永远都不能产生实例。列出这些实例时，系统会自动添加public static final修饰，无须程序员显式添加。

所有的枚举类都提供了一个values方法，该方法可以很方便地遍历所有的枚举值。

下面程序定义了一个SeasonEnum枚举类：

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编译上面Java程序，将生成一个SeasonEnum.class文件，这表明枚举类是一个特殊的Java类。由此可见，enum关键字和class、interface关键字的作用大致相似。

定义枚举类时，需要显式列出所有的枚举值，如上面的”SPRING,SUMMER,FALL,WINTER”所示，所有的枚举值之间以英文逗号,隔开，枚举值列举结束后以英文分号作为结束。这些枚举值代表了该枚举类的所有可能的实例。

如果需要使用该枚举类的某个实例，则可使用EnumClass.variable的形式，如SeasonEnum.SPRING：

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上面程序测试了SeasonEnum枚举类的用法，该类通过values方法返回了SeasonEnum枚举类的所有实例，并通过循环迭代输出了SeasonEnum枚举类的所有实例。

不仅如此，上面程序的switich表达式中还使用了SeasonEnum对象作为表达式，这是JDK 1.5增加枚举后对switch的扩展：switch的控制表达式可以是任何枚举类型。不仅如此，当switch控制表达式使用枚举类型时，后面case表达式中的值直接使用枚举值的名字，无须添加枚举类作为限定。

前面已经介绍过，所有的枚举类都继承了java.lang.Enum类，所以枚举类可以直接使用java.lang.Enum类中所包含的方法。java.lang.Enum类中提供了如下几个方法：

• int compareTo(E o)：该方法用于与指定枚举对象比较顺序，同一个枚举实例只能与相同类型的枚举实例进行比较。如果该枚举对象位于指定枚举对象之后，则返回正整数；如果该枚举对象位于指定枚举对象之前，则返回负整数，否则返回零。
• String name()：返回此枚举实例的名称，这个名称就是定义枚举类时列出的所有枚举值之一。与此方法相比，大多数程序员应该优先考虑使用toString()方法，因为toString()方法返回更加用户友好的名称。
• int ordinal()：返回枚举值在枚举类中的索引值（就是枚举值在枚举声明中的位置，第一个枚举值的索引值为零）。
• String toString()：返回枚举常量的名称，与name方法相似，但toString()方法更常用。
• public static <T extends Enum<T>> T valueOf(Class<T> enumType, String name)：这是一个静态方法，用于返回指定枚举类中指定名称的枚举值。名称必须与在该枚举类中声明枚举值时所用的标识符完全匹配，不允许使用额外的空白字符。

正如前面看到的，当我们使用System.out.println(s)语句来打印枚举值时，实际上输出的是该枚举值的toString()方法，也就是输出该枚举值的名字。

1.* 枚举类的Field、方法和构造器

枚举类也是一种类，只是它是一种比较特殊的类，因此它一样可以定义Field、方法。

下面程序将定义一个Gender枚举类，该枚举类里包含了一个name实例变量：

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上面的Gender枚举类里定义了一个名为name的实例变量，并且将它定义成一个public访问权限的。

下面通过如下程序来使用该枚举类：

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上面程序使用Gender枚举类时与使用一个普通类没有太大的差别，差别只是产生Gender对象的方式不同，枚举类的实例只能是枚举值，而不是随意地通过new来创建枚举类对象。

正如前面提到的，Java应该把所有类设计成良好封装的类，所以不应该允许直接访问Gender类的name成员变量，而是应该通过方法来控制对name的访问。否则可能出现很混乱的情形，例如上面程序，恰好我们设置了g.name=”女”，要是采用g.name=”男”，那程序就会非常混乱了，可能出现FEMALE代表男的局面。为此我们改进了Gender类的设计。

如下面程序所示：

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上面程序把name设置成private，从而避免其他程序直接访问该name成员变量，必须通过setName()方法来修改Gender实例的name变量，而setName()方法就可以保证不会产生混乱。

上面程序中setName(String name)部分保证FEMALE枚举值的name变量只能设置为”女”，而MALE枚举值的name变量则只能设置为”男”。

下面的测试程序说明了这点：

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上面代码中g.setName(“男”)试图将一个FEMALE枚举值的name变量设置为”男”，系统将会提示参数错误。

实际上这种做法依然不够好，枚举类通常应该设计成不可变类，也就是说，它的Field值不应该允许改变，这样会更安全，而且代码更加简洁。为此，我们应该将枚举类的Field都使用privatefinal修饰。

因为我们将所有的Field都使用了final修饰符来修饰，所以必须在构造器里为这些Field指定初始值（或者在定义Field时指定默认值，或者在初始化块中指定初始值，但这两种情况并不常见），因此应该为枚举类显式定义带参数的构造器。

一旦为枚举类显式定义了带参数的构造器，列出枚举值时就必须对应地传入参数：

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从上面程序中可以看出，当为Gender枚举类创建了一个Gender(String name)构造器之后，列出枚举值就应该采用[1]处的代码来完成。也就是说，在枚举类中列出枚举值时，实际上就是调用构造器创建枚举类对象，只是这里无须使用new关键字，也无须显式调用构造器。前面列出枚举值时无须传入参数，甚至无须使用括号，仅仅是因为前面的枚举类包含无参数的构造器。

不难看出，上面程序中“MALE(“男”), FEMALE(“女”)”实际上等同于如下两行代码：

public static final Gender MALE = new Gender("男");
public static final Gender FEMALE = new Gender("女");

1.* 实现接口的枚举类

枚举类也可以实现一个或多个接口。与普通类实现一个或多个接口完全一样，枚举类实现一个或多个接口时，也需要实现该接口所包含的方法。

下面程序定义了一个GenderDesc接口：

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在上面GenderDesc接口中定义了一个info方法，下面的Gender枚举类实现了该接口，并实现了该接口里包含的info方法。下面是Gender枚举类的代码：

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枚举类实现接口不过如此，与普通类实现接口完全一样：使用implements实现接口，实现接口里包含的抽象方法。

如果由枚举类来实现接口里的方法，则每个枚举值在调用该方法时都有相同的行为方式（因为方法体完全一样）。如果需要每个枚举值在调用该方法时呈现出不同的行为方式，则可以让每个枚举值分别来实现该方法，每个枚举值提供不同的实现方式，从而让不同的枚举值调用该方法时具有不同的行为方式。在下面的Gender枚举类中，不同的枚举值对info方法的实现各不相同：

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上面代码的[1]处部分看起来有些奇怪：当我们创建MALE和FEMALE两个枚举值时，后面又紧跟了一对花括号，这对花括号里包含了一个info方法定义。如果读者还记得匿名内部类语法的话，则可能对这样的语法有点印象了，花括号部分实际上就是一个类体部分，在这种情况下，当创建MALE、FEMALE枚举值时，并不是直接创建Gender枚举类的实例，而是相当于创建Gender的匿名子类的实例。因为花括号部分实际上是一个匿名内部类的类体部分，所以这个部分的代码语法与前面介绍的匿名内部类语法大致相似，只是它依然是枚举类的匿名内部子类。

此时可能产生疑问，枚举类不是用final修饰了吗？怎么还能派生子类呢？

但是实际上，并不是所有的枚举类都使用了final修饰！非抽象的枚举类才默认使用final修饰。对于一个抽象的枚举类而言——只要它包含了抽象方法，它就是抽象枚举类，系统会默认使用abstract修饰，而不是使用final修饰。

编译上面的程序，可以看到生成了三个文件：

• Gender.class
• Gender$1.class
• Gender$2.class

这样的三个class文件正好证明了上面的结论：MALE和FEMALE实际上是Gender匿名子类的实例，而不是Gender类的实例。这样，当我们调用MALE和FEMALE两个枚举值的方法时，就会看到两个枚举值的方法表现不同的行为方式。

1.* 包含抽象方法的枚举类

假设有一个Operation枚举类，它的4个枚举值“PLUS, MINUS, TIMES, DIVIDE”分别代表加、减、乘、除4种运算。为此，我们定义下面的Operation枚举类：

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这里枚举类基本可以运行良好，上面枚举类里的main方法分别使用了PLUS，MINUS，TIMES，DIVIDE4个枚举值进行加、减、乘、除运算，程序运行完全正常。

但我们看上面代码中default: return 0代码行，这行代码完全没有存在的必要：因为this代表了Operation枚举类的一个值，这个值只可能是PLUS，MINUS，TIMES，DIVIDE4个值，根本没有其他的值，但我们又不能不写default: return 0代码，否则无法编译通过。

仔细观察上面的Operation类不难发现，实际上PLUS，MINUS，TIMES，DIVIDE4个值对eval方法各有不同的实现。

为此，我们可以采用前面介绍的方法，让它们分别为4个枚举值提供eval的实现，然后在Operation类中定义一个eval的抽象方法：

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编译上面程序会生成5个class文件，其实Operation2对应一个class文件，它的4个匿名内部子类分别各对应一个class文件。

枚举类里定义抽象方法时不能使用abstract关键字将枚举类定义成抽象类（因为系统自动会为它添加abstract关键字），但因为枚举类需要显式创建枚举值，而不是作为父类，所以定义每个枚举值时必须为抽象方法提供实现，否则将出现编译错误。

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