深入理解Java枚举

重新认识Java枚举

老实说，挺羞愧的，这么久了，一直不知道Java枚举的本质是啥，虽然也在用，但是真不知道它的底层是个啥样的

直到2020年4月28日的晚上20点左右，我才真的揭开了Java枚举的面纱，看到了它的真面目，但是我哭了

缘起

在几个月以前，遇到需要自定义一个mybatis枚举类型的TypeHandler，当时有多个枚举类型，想写一个Handler搞定的，实践中发现，这些枚举类型得有一个共同的父类，才能实现，缺父类？没问题，给它们安排上！

创建好父类，让小崽子们来认父？

然而，我以为小崽子没有爸爸的，谁知道编译器告诉我，它已经有了爸爸！！！

那就是java.lang.Enum这个类，它是一个抽象类，其Java Doc明确写到

This is the common base class of all Java language enumeration types.

当时也没在意，有就有了，有了还得我麻烦了。

前两天群里有个人问，说重写了枚举类的toString方法，怎么没有生效呢？

先是怀疑他哪里没搞对，不可能重写toString不起作用的。

我的第一动作是进行自洽解释，从结果去推导原因

这是大忌，代码的事情，就让代码来说

给出了一个十分可笑的解释

枚举类里的枚举常量是继承自java.lang.Enum，而你重写的是枚举类的toString()，是java.lang.Object的toString()被重写了，所以不起作用

还别说，我当时还挺高兴的，发现一个知识盲点，打算写下来，现在想来，那不是盲点，是瞎了

不过虽然想把上面的知识盲点写下来，但是还是有些好奇，想弄明白怎么回事

因为当时讨论的时候，我好像提到过java.lang.Enum是Java中所有枚举类的父类，当时说到了是在编译器，给它整个爸爸的，所以想看看一个枚举类编译后是什么样的。

这一看不当紧，才知道当时说那话是多么的可笑

顿悟

废话不多说，上涩图

上图是枚举类Java源代码

下图是上图编译后的Class文件反编译后的

javap -c classFilePath

反编译后的内容可能很多人都看不懂，我也不咋懂，不过我们主要看前面几行就差不多了。

第一行就是表明父子关系的类继承，这里就证实，编译器做了手脚的，强行给enum修饰的的类安排了一个爸爸

下面几行就有意思了

  public static final com.example.demo.enu.DemoEnum ONE;

  public static final com.example.demo.enu.DemoEnum TWO;

  public static final com.example.demo.enu.DemoEnum THREE;

  int num;

然后就很容易想到这个

   ONE(1),

  TWO(2),

  THREE(3);

  int num;

是多么多么多么的相似！

可以看到，我们在Java源码中写的ONE(1) 在编译后的实际上是一个DemoEnum类型的常量

ONE == public static final com.example.demo.enu.DemoEnum ONE

编译器帮我们做了这个操作

也就是说我们所写的枚举类，其实可以这么来写，效果等同

public class EqualEnum {

    public static final EqualEnum ONE = new EqualEnum(1);

    public static final EqualEnum TWO = new EqualEnum(2);

    public static final EqualEnum THREE = new EqualEnum(3);

    int num ;

    public EqualEnum (int num) {

        this.num = num;

    }

}

这个普通的的Java类，和我们上面写的

public enum DemoEnum {

   ONE(1),

   TWO(2),

   THREE(3);

   int num;

   DemoEnum (int num) {

       this.num = num;

   }

}

它们真的一样啊，哇槽！

这个同时也解释了我的一个疑问

为啥我枚举类型，如果想表示别的信息数据时，一定要有相应的成员变量，以及一个对应的构造器？

这个构造器谁来调用呢？

它来调用，这个静态块的内容实际上就是<clinit>构造器的内容

Tps: 之前分不清类初始化构造器，和实例初始化构造器，可以这么理解可以理解为classloadInit，类构造器在类加载的过程中被调用，而则是初始化一个对象的。

 static {};

    Code:

       // 创建一个DemoEnum对象

       0: new           #4                  // class com/example/demo/enu/DemoEnum

       // 操作数栈顶复制并且入栈

       3: dup

       // 把String ONE 入栈

       4: ldc           #14                 // String ONE

       // int常量值0入栈

       6: iconst_0

       7: iconst_1

       // 调用实例初始化方法

       8: invokespecial #15                 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;II)V

      // 对类成员变量ONE赋值

      11: putstatic     #16                 // Field ONE:Lcom/example/demo/enu/DemoEnum;

      // 下面两个分别是初始化TWO 和THREE的，过程一样

      14: new           #4                  // class com/example/demo/enu/DemoEnum

      17: dup

      18: ldc           #17                 // String TWO

      20: iconst_1

      21: iconst_2

      22: invokespecial #15                 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;II)V

      25: putstatic     #18                 // Field TWO:Lcom/example/demo/enu/DemoEnum;

      28: new           #4                  // class com/example/demo/enu/DemoEnum

      31: dup

      32: ldc           #19                 // String THREE

      34: iconst_2

      35: iconst_3

      36: invokespecial #15                 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;II)V

      39: putstatic     #20                 // Field THREE:Lcom/example/demo/enu/DemoEnum;

      42: iconst_3

      // 这里是新建一个DemoEnum类型的数组

      // 推测是直接在栈顶的

      43: anewarray     #4                  // class com/example/demo/enu/DemoEnum

      46: dup

      47: iconst_0

      // 获取Field ONE，

      48: getstatic     #16                 // Field ONE:Lcom/example/demo/enu/DemoEnum;

      // 存入数组中

      51: aastore

      52: dup

      53: iconst_1

      // 获取 Field TWO

      54: getstatic     #18                 // Field TWO:Lcom/example/demo/enu/DemoEnum;

      // 存入数组

      57: aastore

      58: dup

      59: iconst_2

      // 获取Field THREE

      60: getstatic     #20                 // Field THREE:Lcom/example/demo/enu/DemoEnum;

      // 存入数组

      63: aastore

      // 栈顶元素 赋值给Field DemoEnum[] $VALUES

      64: putstatic     #1                  // Field $VALUES:[Lcom/example/demo/enu/DemoEnum;

      67: return

}

这就是为啥需要对应的有参构造器的原因

到这里还是存有一些疑问

我们定义了一个枚举类，肯定是需要拿来使用的，尤其是当我们的枚举类还有一些其他有意义的字段的时候

比如我们上面的例子ONE(1)，通过1这个数值，去获得枚举值 ONE，这是很常见的一个需求。

方式也很简单

DemoEnum[] vals = DemoEnum.values()

for(int i=0; i< vals.length; i++){

  if(vals[i].num == 1){

    return vals[i];

  }

}

通过上面就可以找到枚举值ONE

可是找遍了我们自己写的枚举类DemoEnum和它的强行安排的父类Enum，都没有找到静态方法values

如果你细心的看到这里，应该是能明白的

我们上面通过分析反编译后的字节码，看到两处可疑目标

下面这段在开始的截图有出现

 public static com.example.demo.enu.DemoEnum[] values();

    Code:

       // 获取静态域 $VALUES的值

       0: getstatic     #1  // Field $VALUES:[Lcom/example/demo/enu/DemoEnum;

       // 调用clone()方法

       3: invokevirtual #2	// Method "[Lcom/example/demo/enu/DemoEnum;".clone:()Ljava/lang/Object;

       // 类型检查

       6: checkcast     #3  // class "[Lcom/example/demo/enu/DemoEnum;"

       // 返回clone()后的方法

       9: areturn

上面之所以要使用clone()，是避免调用values()，将内部的数组暴露出去，从而有被修改的分险，也存在线程安全问题

后面一处，就是在static{}块最后那部分

从这两处反编译后的字节码，我们能很清晰明了的知道这个套路了

编译器自己给我们强行插入一个静态方法values()，而且还有一个 T[] $VALUES数组，不过这个静态域在源码没找到，估计是编译器编译时加进去的

到这里还没完，我们再来看个有意思的java.lang.Class#getEnumConstantsShared，在java.lang.Class中有这么个方法，访问修饰符是default，包访问级别的

T[] getEnumConstantsShared() {

    if (enumConstants == null) {

        if (!isEnum()) return null;

        try {

            // 看这里 看这里 看这里

            final Method values = getMethod("values");

            java.security.AccessController.doPrivileged(

                new java.security.PrivilegedAction<Void>() {

                    public Void run() {

                            values.setAccessible(true);

                            return null;

                        }

                    });

            @SuppressWarnings("unchecked")

            // 还有这里 这里 这里

            T[] temporaryConstants = (T[])values.invoke(null);

            enumConstants = temporaryConstants;

        }

        // These can happen when users concoct enum-like classes

        // that don't comply with the enum spec.

        // 这里是一个安全保护，防止自己写了一个类似enum的类，但是没有values方法

        catch (InvocationTargetException | NoSuchMethodException |

               IllegalAccessException ex) { return null; }

    }

    return enumConstants;

}

我们的valuesOf方法，在底层就是调用它来实现的，很遗憾的是，这个valuesOf方法，仅仅实现了通过枚举类型的name来查找对应的枚举值。

也就是我们只能通过变量名 name = "ONE"这种方式，来查找到DemoEnum.ONE这个枚举值

后记

以前因为枚举用的少，也就仅仅停留在使用的层面，其实在使用的过程中，也有很多疑惑产生，但是并没有真正像现在这样去深究它的实现。

也许是之前动力不足，也许是对未知的恐惧，也许是其他方面的知识准备还不够。

总之，到现在才算真的理解Java枚举

关于其他方面的知识准备不足，这个我觉得还是值得说一下的，之前我就写过一次说这个事的，因为有些知识点，它并不是孤立的，是网状的，我们在看某一个点的时候，往往就像在一个蜘蛛网上，但是这个网上太多我们不知道的东西了，所以就很容易出现去不断的补充和它相关的知识点的情况，这个时候就会很累，而且，你最开始想学的那个知识点，也没怎么搞懂。

我也不知道这种方式对不对，对我来说，我是这样做的，其实不利于快速吸收知识，但是长久下来，会让自己的广度拓展开来，并且遇到一些新的知识点的时候，可以更容易理解它。

拿这次决定看反编译的字节码这个事，如果放在一个月前，我是不敢的，真的不敢，看不懂，头大，不会有这个想法的。

前段时间想把Java的动态代理搞一搞，很多框架都用了动态代理，不整明白，看源码很糊涂。

因此决定看看，然后找到了梁飞关于在设计Dubbo时对动态代理的选择的一篇文章，里面贴出了几种动态代理生成的字节码的对比，看不到懂，满脑子问号。

后来决定，了解下字节码吧，把《深入理解Java虚拟机》这本书翻出来，翻到最后的附录部分，看了一遍

初看虽然很多，但是共性很大，实际的那些操作码并不是很多，多记几遍就可以了

我喜欢这种明了的感觉，虽然快感后是索然无味，不过这也能正向激励去不断的探索未知，而不是因为恐惧而退却！

一览无余的感觉真爽！

巴特西

深入理解Java枚举

深入理解Java枚举

缘起

顿悟

后记

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