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《Effective Java》学习日志(五)36:使用 EnumSet 替代bit字段

2018-11-19

如果枚举类型的元素主要用于集合中,一般来说使用int枚举模式.


学习资料主要参考: 《Effective Java Third Edition》,作者:Joshua Bloch



下面将2的不同倍数赋值给每个常量:

// Bit field enumeration constants - OBSOLETE!
public class Text {
    public static final int STYLE_BOLD          = 1 << 0;  // 1
    public static final int STYLE_ITALIC        = 1 << 1;  // 2
    public static final int STYLE_UNDERLINE     = 1 << 2;  // 4
    public static final int STYLE_STRIKETHROUGH = 1 << 3;  // 8

    // Parameter is bitwise OR of zero or more STYLE_ constants
    public void applyStyles(int styles) { ... }
}

这种表示方式允许你使用按位或(or)运算将几个常量合并到一个称为位属性(bit field)的集合中:

text.applyStyles(STYLE_BOLD | STYLE_ITALIC);

位属性表示还允许你使用按位算术有效地执行集合运算,如并集和交集。

但是位属性具有int枚举常量等的所有缺点。

  • 当打印为数字时,解释位属性比简单的int枚举常量更难理解。 没有简单的方法遍历所有由位属性表示的元素。
  • 必须预测在编写API时需要的最大位数,并相应地为位属性(通常为int或long)选择一种类型。 一旦你选择了一个类型,你就不能超过它的宽度(32或64位)而不改变API。

一些程序员使用枚举优于int常量,当他们需要传递常量集合时仍然使用位属性。 没有理由这样做,因为存在更好的选择。

java.util包提供了 EnumSet 类来有效地表示从单个枚举类型中提取的值集合。 这个类实现了Set接口,提供了所有其他Set实现的丰富性,类型安全性和互操作性。 但是在内部,每个EnumSet都表示为一个位矢量(bit vector)。

如果底层的枚举类型有64个或更少的元素,并且大多数情况下,整个EnumSet用单个long表示,所以它的性能与位属性的性能相当。 批量操作(如removeAll和retainAll)是使用按位算术实现的,就像你为位属性手动操作一样。 但是完全避免了手动位混乱的丑陋和错误倾向:EnumSet为你做了很大的努力。

下面是前一个使用枚举和枚举集合替代位属性的示例。 它更短,更清晰,更安全:

// EnumSet - a modern replacement for bit fields
public class Text {
    public enum Style { BOLD, ITALIC, UNDERLINE, STRIKETHROUGH }

    // Any Set could be passed in, but EnumSet is clearly best
    public void applyStyles(Set<Style> styles) { ... }
}

这里是将EnumSet实例传递给applyStyles方法的客户端代码。 EnumSet类提供了一组丰富的静态工厂,可以轻松创建集合,其中一个代码如下所示:

text.applyStyles(EnumSet.of(Style.BOLD, Style.ITALIC));

请注意,applyStyles方法采用Set

总之,仅仅因为枚举类型将被用于集合中,所以没有理由用位属性来表示它。 EnumSet类将位属性的简洁性和性能与条目 34中所述的枚举类型的所有优点相结合。 EnumSet的一个真正缺点是,它不像Java 9那样创建一个不可变的EnumSet,但是在即将发布的版本中可能会得到补救。 同时,你可以用Collections.unmodifiableSet封装一个EnumSet,但是简洁性和性能会受到影响。


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