Java 枚举绑定值详解 | Baeldung中文网

1. 概述

Java 的 enum 类型为创建和使用常量提供了一种语言级别的支持。相比 String 或 int 这类字面量常量，enum 更加类型安全，因为它的取值被限定在一个有限集合中。

但 enum 的值必须是合法的标识符（identifier），并且按照惯例我们通常使用全大写的蛇形命名法（SCREAMING_SNAKE_CASE）来表示。

由于这些限制，单靠 enum 的名称无法很好地表示人类可读的字符串或非字符串类型的值。

本文将探讨如何通过将 enum 当作一个类来使用，从而为其绑定我们需要的额外值。

**2. 将 Java Enum 作为类来使用**

我们经常将 enum 简单地写成一组值的列表。例如，下面是周期表前两行元素的一个简单 enum：

public enum Element {
    H, HE, LI, BE, B, C, N, O, F, NE
}

使用上述语法，我们创建了十个名为 Element 的静态、不可变的 enum 实例。虽然这种方式非常高效，但它只包含了元素符号。虽然大写形式符合 Java 常量命名规范，但并不符合我们日常书写元素符号的习惯。

此外，我们还缺少了元素的其他属性，如元素名称和原子量。

虽然 enum 在 Java 中有特殊的行为，但我们仍然可以像普通类一样为其添加构造函数、字段和方法。因此，我们可以通过增强 enum 来绑定我们需要的值。

3. 添加构造函数和 final 字段

我们从绑定元素名称开始。

我们通过构造函数将名称赋值给一个 final 字段：

public enum Element {
    H("Hydrogen"),
    HE("Helium"),
    // ...
    NE("Neon");

    public final String label;

    private Element(String label) {
        this.label = label;
    }
}

首先，我们注意到声明列表中的特殊语法。这是为 enum 类型调用构造函数的方式。虽然不能使用 new 操作符来创建 enum 实例，但我们可以在声明列表中传递构造函数参数。

接着我们声明了一个实例变量 label。需要注意以下几点：

*首先，我们使用 label 而不是 name 作为字段名。虽然 name 是可用的字段名，但为了避免与预定义的 Enum.name() 方法混淆，我们选择使用 label。*

其次，我们的 label 字段是 final 的。虽然 enum 的字段不一定要是 final 的，但在大多数情况下我们不希望这些标签被修改。 这与 enum 值本身不可变的语义一致。

最后，label 字段是 public 的，因此我们可以直接访问它：

System.out.println(BE.label);

当然，也可以将字段设为 private，并通过 getLabel() 方法访问。为了简洁起见，本文后续示例将使用 public 字段的方式。

**4. 查找 Java Enum 值**

Java 为所有 enum 类型提供了 valueOf(String) 方法。

因此，我们可以根据声明的名称获取 enum 值：

assertSame(Element.LI, Element.valueOf("LI"));

但有时我们也希望根据 label 字段来查找 enum 值。

为此，我们可以添加一个 static 方法：

public static Element valueOfLabel(String label) {
    for (Element e : values()) {
        if (e.label.equals(label)) {
            return e;
        }
    }
    return null;
}

这个 static 的 valueOfLabel() 方法会遍历所有 Element 值，直到找到匹配项。如果未找到，则返回 null。当然，也可以选择抛出异常而不是返回 null。

下面是一个使用 valueOfLabel() 方法的示例：

assertSame(Element.LI, Element.valueOfLabel("Lithium"));

5. 缓存查找值

为了避免每次都遍历 enum 值，我们可以使用 Map 来缓存标签。

为此，我们定义一个 static final Map，并在类加载时填充它：

public enum Element {

    // ... enum values

    private static final Map<String, Element> BY_LABEL = new HashMap<>();
    
    static {
        for (Element e: values()) {
            BY_LABEL.put(e.label, e);
        }
    }

   // ... fields, constructor, methods

    public static Element valueOfLabel(String label) {
        return BY_LABEL.get(label);
    }
}

由于缓存的存在，enum 值只在类加载时遍历一次，valueOfLabel() 方法也因此简化。

作为替代方案，我们也可以在首次访问时懒加载缓存。这时，必须对 map 的访问进行同步，以避免并发问题。

6. 绑定多个值

枚举的构造函数可以接受多个参数。

为了说明这一点，我们再添加原子序号（int）和原子量（float）：

public enum Element {
    H("Hydrogen", 1, 1.008f),
    HE("Helium", 2, 4.0026f),
    // ...
    NE("Neon", 10, 20.180f);

    private static final Map<String, Element> BY_LABEL = new HashMap<>();
    private static final Map<Integer, Element> BY_ATOMIC_NUMBER = new HashMap<>();
    private static final Map<Float, Element> BY_ATOMIC_WEIGHT = new HashMap<>();
    
    static {
        for (Element e : values()) {
            BY_LABEL.put(e.label, e);
            BY_ATOMIC_NUMBER.put(e.atomicNumber, e);
            BY_ATOMIC_WEIGHT.put(e.atomicWeight, e);
        }
    }

    public final String label;
    public final int atomicNumber;
    public final float atomicWeight;

    private Element(String label, int atomicNumber, float atomicWeight) {
        this.label = label;
        this.atomicNumber = atomicNumber;
        this.atomicWeight = atomicWeight;
    }

    public static Element valueOfLabel(String label) {
        return BY_LABEL.get(label);
    }

    public static Element valueOfAtomicNumber(int number) {
        return BY_ATOMIC_NUMBER.get(number);
    }

    public static Element valueOfAtomicWeight(float weight) {
        return BY_ATOMIC_WEIGHT.get(weight);
    }
}

同样地，我们可以在 enum 中添加任何我们需要的值，例如规范格式的元素符号（如“He”、“Li”、“Be”等）。

此外，我们还可以通过添加方法来实现一些计算逻辑，为 enum 添加计算值。

7. 控制接口设计

由于我们为 enum 添加了字段和方法，它的公共接口也发生了变化。而使用核心 Enum 的 name() 和 valueOf() 方法的代码，不会感知到我们新增的字段。

Java 语言已经为我们定义了 static 的 valueOf() 方法，因此我们无法自定义自己的 valueOf() 实现。

同样地，因为 Enum.name() 方法是 final 的，我们也不能覆盖它。

因此，我们无法通过标准的 Enum API 来使用我们新增的字段。下面来看几种暴露字段的方式。

7.1. 覆盖 toString()

覆盖 toString() 可以作为替代 name() 的方式：

@Override 
public String toString() { 
    return this.label; 
}

默认情况下，Enum.toString() 返回的值与 Enum.name() 相同。

7.2. 实现接口

✅ Java 中的 enum 类型可以实现接口。 虽然这种方式不如 Enum API 通用，但接口可以帮助我们抽象出通用行为。

考虑以下接口：

public interface Labeled {
    String label();
}

为了与 Enum.name() 方法保持一致，我们的 label() 方法没有使用 get 前缀。

由于 valueOfLabel() 是 static 方法，我们不在接口中定义它。

最后，我们在 enum 中实现该接口：

public enum Element implements Labeled {

    // ...

    @Override
    public String label() {
        return label;
    }

    // ...
}

这种做法的好处是，Labeled 接口可以应用到任何类，而不仅限于 enum 类型。相比依赖通用的 Enum API，我们现在有了更具上下文语义的接口。

8. 总结

本文深入探讨了 Java Enum 的多种特性。通过添加构造函数、字段和方法，我们发现 enum 的能力远不止于简单的字面常量。

✅ enum 不仅能封装常量，还能携带额外数据、提供查找逻辑、甚至实现接口，是一个功能强大的类型。

如需获取完整源码，请访问 GitHub。

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