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关于Java中枚举Enum的深入剖析

智云科技发布于 2023年2月28日评论关闭阅读(92)

Java

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 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 {};

}

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, WINTER

  • 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.

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 #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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文章来源：智云一二三科技

文章标题：关于Java中枚举Enum的深入剖析

文章地址：https://www.zhihuclub.com/192795.shtml

关于作者: 智云科技

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