关于java枚举类型的疑问
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关于java枚举类型的疑问

先上一段能编译通过的程序:

enum Direction {
    EAST,
    WEST,
    SOUTH,
    NORTH;
}

public class SimpleEnum {
    public static void mainString args[]{
        Direction d = Direction.EAST;
        switchd {
        case EAST:
            System.out.println"Dragon";
            break;
        case WEST:
            System.out.println"Tiger";
            break;
        case SOUTH:
            System.out.println"Peacock";
            break;
        case NORTH:
            System.out.println"Tortoise";
        }
    }
}

我的疑问是: 为什么程序中对 enum 常量的引用不一致?

main函数中,

Direction d = Direction.EAST;

如果写成

Direction d = EAST;

javac 会报错,说找不到符号 EAST.

而switch case的代码块中必须直接跟枚举常量, 如果把 case EAST: 改成 case Direction.EAST:, javac 会报告说: 枚举 switch case 标签必须为枚举常量的非限定名称。

这种形式的不一致让人有些不爽。为什么会有这种不一致呢?

enum是jdk5引入的语法糖,定义一个enum类实际上也是定义一个class,只是通过enum定义这个特殊class的时候,编译器会帮你做些事情:

  1. 所有的枚举类会默认继承Enum类
  2. 所有的枚举类是final的,不可扩展子类
  3. 所有定义的枚举常量,会生成定义的枚举类中生成public static final常量

所以,枚举类和普通类的用法没有太大的区别,譬如:

case1: 
public enum TrafficLight  {
  RED"红灯",
  GREEN"绿灯",
  YELLOW"黄灯",
  ;
  private final String desc;
  TrafficLight String desc { this.desc = desc; }
  public String getDesc { return desc; }
}

case2: 
public enum TrafficLight {
  RED"红灯" {
    public TrafficLight next { return YELLOW; }
  },
  GREEN"绿灯" {
    public TrafficLight  next { return RED; }
  },
  YELLOW"黄灯" {
    public TrafficLight next { return GREEN; }
  },
  ;
  private final String desc;
  TrafficLight String desc { this.desc = desc; }
  public String getDesc { return desc; }
  public abstract TrafficLight next;
}

根据上面的描述:

  • 第一个问题:Direction d = Direction.EAST;的答案就很显然了,赋值枚举变量的时候,当然要带前缀了,因为这些枚举常量是指定枚举类中的常量,必须加上类限定前缀

java的switch语法,是通过jvm的tableswitch和lookupswitch两个指令实现。简单说一下实现原理:java编译器为switch语句编译成一个局部变量数组,每个case对应一个数组的索引,指令的执行是通过不同的数组索引找到不同的入口指令。所以原则上switch...case只能处理int型的变量。

enum能用在switch语句中,也是一个语法糖,我们知道所有枚举类的父类Enum中有一个private final int ordinal;,java编译器检测到switch语句中变量是一个枚举类,则会利用之前枚举类的ordinal属性,编译一个局部变量数组,后续在进行case分支比较的时候,就是简单通过tableswitch或lookupswitch指令来进行跳转,需要注意的一点:这个局部变量数组的构建过程是在编译器在编译阶段完成的
给一个简单的实例:

package com.lee.test;   
public class Traffic {
    public static void mainString[] args {
        Light light = Light.RED;
        switchlight {
        case RED:
            System.out.println"红灯";
            break;
        case GREEN:
            System.out.println"绿灯";
            break;
        case YELLOW:
            System.out.println"黄灯";
            break;
        }
    }
    enum Light { RED, GREEN, YELLOW }
    }

    javap -c 反编译后的字节码:


    public class com.lee.test.Traffic extends java.lang.Object{
public com.lee.test.Traffic;
  Code:
   0:   aload_0
   1:   invokespecial   #10; //Method java/lang/Object."<init>":V
   4:   return

public static void mainjava.lang.String[];
  Code:
   0:   getstatic       #18; //Field com/lee/test/Traffic$Light.RED:Lcom/lee/test/Traffic$Light;
   3:   astore_1
   4:   invokestatic    #24; //Method $SWITCH_TABLE$com$lee$test$Traffic$Light:[I
   7:   aload_1
   8:   invokevirtual   #27; //Method com/lee/test/Traffic$Light.ordinal:I
   11:  iaload
   12:  tableswitch{ //1 to 3
                1: 40;
                2: 51;
                3: 62;
                default: 70 }
   40:  getstatic       #31; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   43:  ldc     #37; //String 红灯
   45:  invokevirtual   #39; //Method java/io/PrintStream.println:Ljava/lang/String;V
   48:  goto    70
   51:  getstatic       #31; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   54:  ldc     #45; //String 绿灯
   56:  invokevirtual   #39; //Method java/io/PrintStream.println:Ljava/lang/String;V
   59:  goto    70
   62:  getstatic       #31; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   65:  ldc     #47; //String 黄灯
   67:  invokevirtual   #39; //Method java/io/PrintStream.println:Ljava/lang/String;V
   70:  return

static int[] $SWITCH_TABLE$com$lee$test$Traffic$Light;
  Code:
   0:   getstatic       #53; //Field $SWITCH_TABLE$com$lee$test$Traffic$Light:[I
   3:   dup
   4:   ifnull  8
   7:   areturn
   8:   pop
   9:   invokestatic    #55; //Method com/lee/test/Traffic$Light.values:[Lcom/lee/test/Traffic$Light;
   12:  arraylength
   13:  newarray int
   15:  astore_0
   16:  aload_0
   17:  getstatic       #59; //Field com/lee/test/Traffic$Light.GREEN:Lcom/lee/test/Traffic$Light;
   20:  invokevirtual   #27; //Method com/lee/test/Traffic$Light.ordinal:I
   23:  iconst_2
   24:  iastore
   25:  goto    29
   28:  pop
   29:  aload_0
   30:  getstatic       #18; //Field com/lee/test/Traffic$Light.RED:Lcom/lee/test/Traffic$Light;
   33:  invokevirtual   #27; //Method com/lee/test/Traffic$Light.ordinal:I
   36:  iconst_1
   37:  iastore
   38:  goto    42
   41:  pop
   42:  aload_0
   43:  getstatic       #62; //Field com/lee/test/Traffic$Light.YELLOW:Lcom/lee/test/Traffic$Light;
   46:  invokevirtual   #27; //Method com/lee/test/Traffic$Light.ordinal:I
   49:  iconst_3
   50:  iastore
   51:  goto    55
   54:  pop
   55:  aload_0
   56:  dup
   57:  putstatic       #53; //Field $SWITCH_TABLE$com$lee$test$Traffic$Light:[I
   60:  areturn
  Exception table:
   from   to  target type
    16    25    28   Class java/lang/NoSuchFieldError
    29    38    41   Class java/lang/NoSuchFieldError
    42    51    54   Class java/lang/NoSuchFieldError
}
}

根据上述的描述:

  • 枚举变量的定义、赋值是运行时jvm强制要求类型必须一致,所以必须加上类限定前缀;而在switch...case中使用枚举变量,则只是java提供的语法糖,这个特色并不是在运行时通过JVM来保证的,而只是java编译器在编译阶段完成的,在编译过程中的一旦判断switch语句中的变量是enum类型,即只需要以其ordinal属性为索引,通过tableswitch查找局部变量数组这在反编译后的7~12行字节码可以体现出。在此时case语句不需要类限定前缀,完全是java编译器的限制编译器是不需要枚举类的前缀,只需要枚举类编译的static int[] $SWITCH_TABLE

PS: JDK7中switch...case语法新增支持string字面量是差不多同样的道理,java编译器根据string常量的hashcode值,在编译阶段构建局部常量数组。

规范是这么定义的,应该有他的原因,虽然我还没有找到,但是可以猜测一下。

如果在主函数中写 Direction d = EAST; 那么 EAST 枚举容易和类里面的变量(或者常量)混淆。

而在 switch 块里面则没有这个问题。

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