通过反编译字节码来理解 Java 枚举
枚举的声明很简单, 像 enum Gender { Male, Female }, 其余事情就是 Java 编译器帮我们干的了，所以 enum 也就是一块语法糖。有了枚举确实是很方便，避免了传统常量的无范围性。那么编译器到底在后面做了什么呢？以及理解了这个之后我们可以怎么去使用 Java 的枚举, 下面就从这个例子说起：
public enum Gender {
Male,
Female
}
把上面的编译成 Gender.class, 然后用 javap -c Gender 反编译出来就是
1public final class Gender extends java.lang.Enum {
2 public static final Gender Male;
3
4 public static final Gender Female;
5
6 public static Gender[] values();
7 Code:
8 0: getstatic #1 // Field $VALUES:[LGender;
9 3: invokevirtual #2 // Method "[LGender;".clone:()Ljava/lang/Object;
10 6: checkcast #3 // class "[LGender;"
11 9: areturn
12
13 public static Gender valueOf(java.lang.String);
14 Code:
15 0: ldc_w #4 // class Gender
16 3: aload_0
17 4: invokestatic #5 // Method java/lang/Enum.valueOf:(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Enum;
18 7: checkcast #4 // class Gender
19 10: areturn
20
21 static {};
22 Code:
23 0: new #4 // class Gender
24 3: dup
25 4: ldc #7 // String Male
26 6: iconst_0
27 7: invokespecial #8 // Method "":(Ljava/lang/String;I)V
28 10: putstatic #9 // Field Male:LGender;
29 13: new #4 // class Gender
30 16: dup
31 17: ldc #10 // String Female
32 19: iconst_1
33 20: invokespecial #8 // Method "":(Ljava/lang/String;I)V
34 23: putstatic #11 // Field Female:LGender;
35 26: iconst_2
36 27: anewarray #4 // class Gender
37 30: dup
38 31: iconst_0
39 32: getstatic #9 // Field Male:LGender;
40 35: aastore
41 36: dup
42 37: iconst_1
43 38: getstatic #11 // Field Female:LGender;
44 41: aastore
45 42: putstatic #1 // Field $VALUES:[LGender;
46 45: return
47}从上面的字节码能够粗略的知道以下几点
- Gender 是 final 的
- Gender 继承自 java.lang.Enum 类
- 声明了字段对应的两个 static final Gender 的实例
- 实现了 values() 和 valueOf(String) 静态方法
- static{} 对所有成员进行初始化
有了以上的字节码，我们作进一步还原出 Gender 的普通类大概是这样的：
1public final class Gender extends java.lang.Enum {
2
3 public static final Gender Male;
4 public static final Gender Female;
5
6 private static final Gender[] $VALUES;
7
8 static {
9 Male = new Gender("Male", 0);
10 Female = new Gender("Female", 1);
11
12 $VALUES = new Gender[] {Male, Female};
13 }
14
15 private Gender(String name, int original) {
16 super(name, original)
17 }
18
19 public static Gender[] values() {
20 return $VALUE.clone();
21 }
22
23 public static Gender valueOf(String name) {
24 return Enum.valueOf(Gender.class, name);
25 }
26}private Gender(String name, int origianl) 是我加上去的，是为了模拟枚举实例的创建，其实实例都是在 static 块中创建的。
当然上面的那个类是无法被编译的，因为 Java 编译器限制了我们显式的继承自 java.Lang.Enum 类, 报错 "The type Gender may not subclass Enum explicitly", 虽然 java.Lang.Enum 声明的是
public abstract class Enum>
implements Comparable, Serializable
这样看来枚举类其实用了多例模式，枚举类的实例是有范围限制的。它同样像我们的传统常量类，只是它的元素是有限的枚举类本身的实例。它继承自 java.lang.Enum, 所以可以直接调用 java.lang.Enum 的方法，如 name(), original() 等，name 就是常量名称, original 与 C 的枚举一样的编号。
可以在枚举类中自定义构造方法，但必须是 private 或 package protected, 因为枚举本质上是不允许在外面用 new Gender() 方式来构造实例的(Cannot instantiate the type Gender)，否则也是要乱了套的。
我们可以在枚举中定义自己的类，或实例方法，比如对于 enum Gender, 方法会直接定义给 Gender 类或实例上去。
由于 enum 隐式继承自 java.lang.Enum 类，且 Java 不接受类的多重继承，所以我们不能让 enum 再继承别的类，下面那样写是错误的
enum Gender extends Security {} //Syntax error on token "extends", implements expected
不能类多重继承，那枚举可以实现接口啊，因此下面的写法是正确的
public enum Gender implements Behavior {}
让枚举实现接口有时候可以让设计变得巧妙。
结合枚举实现接口以及自定义方法，可以写出下面那样的代码：
1interface Behavior {
2 void print();
3}
4
5public enum Gender implements Behavior {
6 Male {
7 @Override
8 public void print() {
9 System.out.println("Male special behavior");
10 }
11 },
12 Female;
13
14 @Override
15 public void print() {
16 System.out.println("Common behavior");
17 }
18
19 public static void main(String[] args) {
20 Gender.Male.print(); //Male special behavior
21 Gender.Female.print(); //Common behavior
22 }
23}方法可以定义成所有实例公有，也可以让个别元素独有。
需要特别注明一下，上面在 Male {} 声明一个 print() 方法后实际产生一个 Gender 的匿名子类，编译后的 Gender$1，反编译它 javap -c Gender\$1：
1final class Gender$1 extends Gender {
2 Gender$1(java.lang.String, int);
3 Code:
4 0: aload_0
5 1: aload_1
6 2: iload_2
7 3: aconst_null
8 4: invokespecial #1 // Method Gender."":(Ljava/lang/String;ILGender$1;)V
9 7: return
10
11 public void print();
12 Code:
13 0: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
14 3: ldc #3 // String Male special behavior
15 5: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
16 8: return
17}所以在 emum Gender 那个枚举中的成员 Male 相当于是
1public static final Male = new Gender$1("Male", 0); //而不是 new Gender("Male", 0)上面 4: Invokespecial #1 要调用到下面的 Gender(java.lang.String, int, Gender$1) 方法。
若要研究完整的 Male 元素的初始化过程就得 javap -c Gender 看 Gender.java 产生的所有字节码，在此列出片断
1 Gender(java.lang.String, int, Gender$1);
2 Code:
3 0: aload_0
4 1: aload_1
5 2: iload_2
6 3: invokespecial #1 // Method "":(Ljava/lang/String;I)V
7 6: return
8
9 static {};
10 Code:
11 0: new #14 // class Gender$1
12 3: dup
13 4: ldc #15 // String Male
14 6: iconst_0
15 7: invokespecial #16 // Method Gender$1."":(Ljava/lang/String;I)V
16 10: putstatic #11 // Field Male:LGender;在 static{} 中大致看下 Male 的初始过程：加载 Gender$1, 并调用它的 Gender$1(java.lang.String, int) 构造函数生成一个 Gender$1 实例赋给 Male 属性。
JDK 提供有两个关于枚举的工具类 EnumSet 和 EnumMap, 实际中可以好好发掘发掘一下。
附：1. Java enum的用法详解
2. Java 语言中 Enum 类型的使用介绍
3. Guide for understanding enum in java
[版权声明]
本文采用 署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际 (CC BY-NC-SA 4.0) 进行许可。