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Java 枚举新特性

article 2024/9/19 21:50:13

Java 枚举（enum）自JDK 1.5引入以来，随着版本的升级不断增强。本文将回顾枚举的演进，尤其是结合switch语句的应用，展示枚举如何在现代Java中变得更加灵活。
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1. JDK 1.5：Java 枚举的诞生

在JDK 1.5之前，Java中没有直接支持枚举的机制。开发者通常会通过定义一系列static final常量来表示一组有限的值，例如表示一周的天数：

public class Day {
    public static final int MONDAY = 1;
    public static final int TUESDAY = 2;
    // 依此类推
}

这样的方式不仅不直观，而且容易出错。为了弥补这一点，Java在JDK 1.5中引入了enum关键字，允许开发者定义一个固定的常量集合：

public enum Day {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY;
}

这不仅让代码更加简洁，也带来了类型安全。枚举值是Day类型，不再是简单的整型常量。

2. JDK 1.5：枚举的更多能力

除了基本的枚举值，enum类型还可以包含字段、方法和构造函数，这让枚举变得更加灵活。例如，你可以为每一天关联一个代表工作的小时数：

public enum Day {
    MONDAY(8), TUESDAY(8), WEDNESDAY(8), THURSDAY(8), FRIDAY(8), SATURDAY(0), SUNDAY(0);

    private int workHours;

    Day(int workHours) {
        this.workHours = workHours;
    }

    public int getWorkHours() {
        return workHours;
    }
}

这种设计让枚举不仅仅是常量的集合，还可以是具有行为的复杂对象。

3. JDK 1.5：switch与枚举的结合

在JDK 1.5之前，switch语句仅支持int类型及其包装类、char和String。随着enum的引入，Java允许我们在switch语句中使用枚举类型，这使得代码更加简洁和易读。

例子：

假设我们要根据一周中的某一天执行不同的操作，使用枚举结合switch语句可以显著简化逻辑代码：

public enum Day {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY;
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Day day = Day.MONDAY;

        switch (day) {
            case MONDAY:
                System.out.println("Start of the work week");
                break;
            case FRIDAY:
                System.out.println("End of the work week");
                break;
            case SATURDAY: 
            case SUNDAY:
                System.out.println("Weekend");
                break;
            default:
                System.out.println("Midweek");
        }
    }
}

上面的代码展示了如何在switch语句中使用枚举，不仅简化了逻辑，还确保了类型安全。我们再也不需要使用常量来控制switch，而是可以直接使用枚举的名称。

4. JDK 1.6：枚举与`EnumSet`和`EnumMap`

在JDK 1.6 中，引入了两个重要的枚举相关工具类：EnumSet 和 EnumMap。

EnumSet：一个专门为枚举设计的高效Set实现，内部使用位向量来存储枚举值，因此比传统的HashSet更加高效。它特别适用于需要存储枚举类型的集合。
```
EnumSet<Day> weekend = EnumSet.of(Day.SATURDAY, Day.SUNDAY);
```
EnumMap：与EnumSet类似，EnumMap是一种使用枚举类型作为键的高效Map实现。它内部使用数组来存储值，因此在内存和性能上有很大优势。
```
EnumMap<Day, String> dayDescriptions = new EnumMap<>(Day.class);
dayDescriptions.put(Day.MONDAY, "Start of the work week");
```

5. JDK 1.8：枚举与`Stream` API

JDK 1.8最重要的特性之一就是引入了Stream API，它极大地简化了对集合的操作。枚举也可以很方便地与Stream结合使用。例如，我们可以通过Stream对所有枚举值进行过滤和操作：

Arrays.stream(Day.values())
    .filter(day -> day.getWorkHours() > 0)
    .forEach(System.out::println);

这种结合让枚举的使用更加灵活，并且能够与现代Java API无缝集成。

6. JDK 14：switch表达式和枚举

在JDK 12引入预览版的switch表达式后，JDK 14正式将switch表达式作为语言特性之一。传统的switch语句是控制流语句，而**switch表达式**则可以直接返回值，使代码更加简洁、优雅。这一特性也可以与枚举结合使用。

例子：

假设我们需要根据一天的枚举类型来返回当天的描述。在JDK 14之前，代码可能看起来如下：

public String getDayDescription(Day day) {
    switch (day) {
        case MONDAY:
            return "Start of the work week";
        case FRIDAY:
            return "End of the work week";
        case SATURDAY:
        case SUNDAY:
            return "Weekend";
        default:
            return "Midweek";
    }
}

在JDK 14之后，我们可以使用switch表达式，让代码更简洁：

public String getDayDescription(Day day) {
    return switch (day) {
        case MONDAY -> "Start of the work week";
        case FRIDAY -> "End of the work week";
        case SATURDAY, SUNDAY -> "Weekend";
        default -> "Midweek";
    };
}

switch表达式不仅让代码更加紧凑，还引入了箭头语法（->），避免了冗余的break语句，减少了错误的可能性。

7. JDK 17：switch与`null`值

在传统的switch语句中，传入null会导致NullPointerException，因此开发者必须在进入switch语句前显式检查null值。然而，在JDK 17中，Java开始支持在switch中直接处理null值。

在JDK 17之前，处理null的代码如下：

public String getDayDescription(Day day) {
    if (day == null) {
        return "Invalid day";
    }
    
    switch (day) {
        case MONDAY:
            return "Start of the work week";
        case FRIDAY:
            return "End of the work week";
        case SATURDAY:
        case SUNDAY:
            return "Weekend";
        default:
            return "Midweek";
    }
}

而在JDK 17中，我们可以在switch语句中直接处理null：

public String getDayDescription(Day day) {
    return switch (day) {
        case null -> "Invalid day";
        case MONDAY -> "Start of the work week";
        case FRIDAY -> "End of the work week";
        case SATURDAY, SUNDAY -> "Weekend";
        default -> "Midweek";
    };
}