枚举类型

前置知识

在阅读本章前，你需要了解：Java 基础语法，类和对象的概念，基本的集合框架使用。

为什么需要枚举类型？

想象一下，你在写一个程序，需要用代码表示一年中的几个月、车辆的几种颜色，或者订单的状态。用普通的 int 或 String 来代表这些状态看似简单，但问题来了——你怎么保证不会写错？比如，写成 "Bleu" 代替 "Blue"？或者用 3 来表示未定义的状态？

枚举（enum）就是为了解决这类问题的。它帮我们定义一组固定的常量，每个常量都有名字，而且类型安全。这样，编译器就能帮你检查错误，代码更健壮，更易读。

不止如此，Java 的枚举比一般语言中的枚举更强大——它们其实是带有方法和字段的特殊类。学习好枚举，将让你写出更加优雅和灵活的代码。

具体章节

1. 什么是枚举？怎么定义？

简单来说，枚举就是一组事先定义好的“有限选择”。用人话说，枚举就是给相关常量命名的“专属容器”。

最简单的定义方式是：

// 定义一个表示星期几的枚举
public enum DayOfWeek {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}

这段代码定义了一个名字叫 DayOfWeek 的枚举，它包含了7个可选项。每个都是 DayOfWeek 类型的实例。

这段代码做了什么：

• DayOfWeek 是一个特殊的类，预设了7个实例。
• 你不能再添加新的“星期几”，这就是枚举“固定选择”的体现。
• 编译器会帮你限制使用范围。

如何用它？

public class EnumBasicExample {
    public static void main(String[] args) {
        DayOfWeek today = DayOfWeek.WEDNESDAY;

        if (today == DayOfWeek.SATURDAY || today == DayOfWeek.SUNDAY) {
            System.out.println("周末，放松时光！");
        } else {
            System.out.println("工作日，加油！");
        }
    }
}

这段代码做了什么：

• 我们定义变量 today 类型是 DayOfWeek。
• 判断是否是周末，打印不同的消息。
• 类型安全，不能传入非枚举定义的值。

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2. 枚举里能干啥？构造器和方法

这里开始有趣了：Java 的枚举其实是类，你可以给它定义字段、构造器，甚至重写方法。举个常见例子——给枚举加属性。

public enum Planet {
    MERCURY(3.303e+23, 2.4397e6),
    VENUS  (4.869e+24, 6.0518e6),
    EARTH  (5.976e+24, 6.37814e6),
    MARS   (6.421e+23, 3.3972e6);

    private final double mass;   // 单位：千克
    private final double radius; // 单位：米

    Planet(double mass, double radius) {
        this.mass = mass;
        this.radius = radius;
    }

    public double mass() { return mass; }
    public double radius() { return radius; }

    // 计算星球表面重力加速度
    public double surfaceGravity() {
        final double G = 6.67300E-11;
        return G * mass / (radius * radius);
    }
}

这段代码做了什么：

• Planet 枚举每个实例都带着质量和半径两个数据。
• 构造函数声明成私有（枚举隐式私有），给每个常量初始化属性。
• 定义方法 surfaceGravity() 计算物理量。

使用示例：

public class EnumWithFieldsAndMethods {
    public static void main(String[] args) {
        Planet earth = Planet.EARTH;
        System.out.printf("地球的表面重力是：%.2f m/s²%n", earth.surfaceGravity());
    }
}

这段代码做了什么：

• 创建引用指向 EARTH 实例。
• 调用自定义方法获得计算值。

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3. 枚举的抽象方法：个性化行为

有时候，我们想让每个枚举实例表现得不完全一样，这时 Java 支持在枚举中声明抽象方法，并由每个枚举实例单独实现。

public enum Operation {
    PLUS {
        @Override
        public double apply(double x, double y) {
            return x + y;
        }
    },
    MINUS {
        @Override
        public double apply(double x, double y) {
            return x - y;
        }
    },
    TIMES {
        @Override
        public double apply(double x, double y) {
            return x * y;
        }
    },
    DIVIDE {
        @Override
        public double apply(double x, double y) {
            return x / y;
        }
    };

    public abstract double apply(double x, double y);
}

这段代码做了什么：

• 声明 Operation 枚举代表操作。
• 每个常量都实现了抽象方法 apply 来完成对应运算。
• 枚举实例有自己的行为逻辑。

试用它：

public class EnumAbstractMethodExample {
    public static void main(String[] args) {
        double x = 10, y = 5;
        for (Operation op : Operation.values()) {
            System.out.printf("%f %s %f = %f%n", x, op, y, op.apply(x, y));
        }
    }
}

这段代码做了什么：

• 遍历所有操作。
• 调用每个实例的 apply，打印运算结果。

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4. 枚举专属集合：EnumSet 和 EnumMap

使用枚举时，你会发现手写 Set<DayOfWeek> 或 Map<DayOfWeek, String> 很常见。Java 专门提供了 EnumSet 和 EnumMap，它们是基于枚举优化过的集合，性能和内存比常规集合要优秀不少。

EnumSet 用于存储枚举类型的集合，内部底层通常使用位运算，非常高效。

import java.util.EnumSet;

public class EnumSetExample {
    enum Color {
        RED, GREEN, BLUE
    }

    public static void main(String[] args) {
        EnumSet<Color> primaryColors = EnumSet.of(Color.RED, Color.BLUE);

        System.out.println("Primary colors:");
        for (Color color : primaryColors) {
            System.out.println(color);
        }
    }
}

这段代码做了什么：

• 创建一个只包含部分枚举值的集合。
• 遍历输出。

EnumMap 用于键是枚举的映射，内部使用数组实现，查找速度极快。

import java.util.EnumMap;

public class EnumMapExample {
    enum Day {
        MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY
    }

    public static void main(String[] args) {
        EnumMap<Day, String> schedule = new EnumMap<>(Day.class);

        schedule.put(Day.MONDAY, "开会");
        schedule.put(Day.TUESDAY, "编写代码");
        schedule.put(Day.WEDNESDAY, "测试");

        for (Day day : schedule.keySet()) {
            System.out.println(day + ": " + schedule.get(day));
        }
    }
}

这段代码做了什么：

• 创建以 Day 枚举为键的映射。
• 给每天安排活动。
• 依次打印。

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⚠️ 常见陷阱

• 不要在枚举中声明 public 构造器
  枚举隐含私有构造器，显式写成 public 会导致编译错误。

• 避免使用 == 比较非同一个枚举类型实例
  == 比较时，必须保证两者都是同一个枚举类型的实例，否则会逻辑混乱。

• 不要尝试继承枚举
  枚举类隐式继承 java.lang.Enum，且不能被继承。你不能写 class X extends Enum。

• 枚举常量定义顺序很重要
  枚举实例初始化顺序是固定的，和代码出现顺序一致，某些依赖顺序初始化的逻辑可能会被打乱。

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💡 实战建议

• 在设计状态机、事件类型、配置常量时优先考虑使用枚举，能让代码更安全、易维护。
• 利用枚举的字段和方法，可以把状态相关的行为封装得更清晰，避免大量 if-else 或 switch。
• EnumSet 和 EnumMap 能极大提升对枚举集合操作的效率，建议代替常规的 HashSet 或 HashMap 。
• 不推荐将枚举长时间序列化为数据库中的数字存储，应该存储枚举的名字（name()），避免代码重排导致的序号错乱。
• 枚举实现接口时，接口方法可以被所有实例共享，也可以为特定枚举实例单独实现，灵活性强。

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🔍 深入理解 枚举类型的本质

Java 中的枚举类是 java.lang.Enum 的子类。其实枚举是有限个对象的集合，这些对象在编译时就被固定下来。每个枚举实例是 public static final 的。这样设计避免了不一致性。

此外，枚举还提供了 .values() 静态方法返回枚举所有实例列表，.valueOf(String name) 静态方法依据名字获取对应实例，极大便捷。

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小结

• 枚举就是一组固定常量，实现类型安全的有限状态集。
• Java 枚举本质是类，可以有字段、构造器和方法。
• 可以为每个枚举实例实现不同的行为（抽象方法）。
• 使用 EnumSet 和 EnumMap 操作枚举集合性能更好。
• 设计枚举时要避免常见坑点，并利用它的强大特性写出优雅代码。

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