Java源码分析--Enum

Enum类是java.lang包中一个类，他是Java语言中所有枚举类型的公共基类

定义

public abstract class Enum<E extends Enum<E>> implements Comparable<E>, Serializable

抽象类

• 首先，抽象类不能被实例化，所以我们在java程序中不能使用new关键字来声明一个Enum，如果想要定义可以使用这样的语法：

enum enumName{
    value1,value2
    method1(){}
    method2(){}
}

• 其次，看到抽象类，第一印象是肯定有类继承他。至少我们应该是可以继承他的，所以：

/**
 * @author hollis
 */
public class testEnum extends Enum{
}
public class testEnum extends Enum<Enum<E>>{
}
public class testEnum<E> extends Enum<Enum<E>>{
}

• 尝试了以上三种方式之后，得出以下结论：Enum类无法被继承

• 为什么一个抽象类不让继承？enum定义的枚举是怎么来的？难道不是对Enum的一种继承吗？带着这些疑问我们来反编译以下代码：

 enum Color {RED, BLUE, GREEN}

• 编译器将会把他转成如下内容：

/**
 * @author hollis
 */
public final class Color extends Enum<Color> {
  public static final Color[] values() { return (Color[])$VALUES.clone(); }
  public static Color valueOf(String name) { ... }

  private Color(String s, int i) { super(s, i); }

  public static final Color RED;
  public static final Color BLUE;
  public static final Color GREEN;

  private static final Color $VALUES[];

  static {
    RED = new Color("RED", 0);
    BLUE = new Color("BLUE", 1);
    GREEN = new Color("GREEN", 2);
    $VALUES = (new Color[] { RED, BLUE, GREEN });
  }
} 

• 短短的一行代码，被编译器处理过之后竟然变得这么多，看来，enmu关键字是java提供给我们的一个语法糖啊。。。从反编译之后的代码中，我们发现，编译器不让我们继承Enum，但是当我们使用enum关键字定义一个枚举的时候，他会帮我们在编译后默认继承java.lang.Enum类，而不像其他的类一样默认继承Object类。且采用enum声明后，该类会被编译器加上final声明，故该类是无法继承的。 PS：由于JVM类初始化是线程安全的，所以可以采用枚举类实现一个线程安全的单例模式

实现Comparable和Serializable接口

• Enum实现了Serializable接口，可以序列化。 Enum实现了Comparable接口，可以进行比较，默认情况下，只有同类型的enum才进行比较（原因见后文），要实现不同类型的enum之间的比较，只能复写compareTo方法

泛型 “<”E extends Enum”<”E>>

• 怎么理解 “<”E extends Enum”<”E>>

首先，这样写只是为了让Java的API更有弹性，他主要是限定形态参数实例化的对象，故要求只能是Enum，这样才能对 compareTo 之类的方法所传入的参数进行形态检查。所以，我们完全可以不必去关心他为什么这么设计

• 首先我们先来“翻译”一下这个Enum

/**
 * @author hollis
 */
enum Color{
    RED,GREEN,YELLOW
}
enum Season{
    SPRING,SUMMER,WINTER
}
public class EnumTest{
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Color.RED.ordinal());
        System.out.println(Season.SPRING.ordinal());
    }
}

• 代码中两处输出内容都是 0 ，因为枚举类型的默认的序号都是从零开始的

• 要理解这个问题，首先我们来看一个Enum类中的方法（暂时忽略其他成员变量和方法）：

/**
 * @author hollis
 */
public abstract class Enum<E extends Enum<E>> implements Comparable<E>, Serializable {
        private final int ordinal;

        public final int compareTo(E o) {
        Enum other = (Enum)o;
        Enum self = this;
        if (self.getClass() != other.getClass() && // optimization
            self.getDeclaringClass() != other.getDeclaringClass())
            throw new ClassCastException();
        return self.ordinal - other.ordinal;
    }
}

• 首先我们认为Enum的定义中没有使用Enum

public final int compareTo(Object o) 

• 当我们调用compareTo方法的时候依然传入两个枚举类型，在compareTo方法的实现中，比较两个枚举的过程是先将参数转化成Enum类型，然后再比较他们的序号是否相等。那么我们这样比较：

Color.RED.compareTo(Color.RED);
Color.RED.compareTo(Season.SPRING);

• 如果在compareTo方法中不做任何处理的话，那么以上这段代码返回内容将都是true（因为Season.SPRING的序号和Color.RED的序号都是 0 ）。但是，很明显， Color.RED和Season.SPRING并不相等

• 但是Java使用Enum

The method compareTo(Color) in the type Enum is not applicable for the arguments (Season)

• 他说明，compareTo方法只接受Enum类型

• Java为了限定形态参数实例化的对象，故要求只能是Enum，这样才能对 compareTo之类的方法所传入的参数进行形态检查。 因为“红色”只有和“绿色”比较才有意义，用“红色”和“春天”比较毫无意义，所以，Java用这种方式一劳永逸的保证像compareTo这样的方法可以正常的使用而不用考虑类型

PS：在Java中，其实也可以实现“红色”和“春天”比较，因为Enum实现了Comparable接口，可以重写compareTo方法来实现不同的enum之间的比较

成员变量

• 在Enum中，有两个成员变量，一个是名字(name)，一个是序号(ordinal)。 序号是一个枚举常量，表示在枚举中的位置，从0开始，依次递增

/**
 * @author hollis
 */
private final String name；
public final String name() {
    return name;
}
private final int ordinal;
public final int ordinal() {
    return ordinal;
}

构造函数

• 前面我们说过，Enum是一个抽象类，不能被实例化，但是他也有构造函数，从前面我们反编译出来的代码中，我们也发现了Enum的构造函数，在Enum中只有一个保护类型的构造函数：

protected Enum(String name, int ordinal) {
    this.name = name;
    this.ordinal = ordinal;
}

• 文章开头反编译的代码中private Color(String s, int i) { super(s, i); }中的super(s, i);就是调用Enum中的这个保护类型的构造函数来初始化name和ordinal

其他方法

• Enum当中有以下这么几个常用方法，调用方式就是使用Color.RED.methodName（params…）的方式调用

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 self = this;
    if (self.getClass() != other.getClass() && // optimization
        self.getDeclaringClass() != other.getDeclaringClass())
        throw new ClassCastException();
    return self.ordinal - other.ordinal;
}

public final Class getDeclaringClass() {
    Class clazz = getClass();
    Class zuper = clazz.getSuperclass();
    return (zuper == Enum.class) ? clazz : zuper;
}

public static > T valueOf(Class enumType,String name) {
    T result = enumType.enumConstantDirectory().get(name);
    if (result != null)
        return result;
    if (name == null)
        throw new NullPointerException("Name is null");
    throw new IllegalArgumentException(
        "No enum constant " + enumType.getCanonicalName() + "." + name);
}

参考资料

• Java 7 源码学习系列（二）——Enum