Java枚舉enum以及應用：枚舉實現單例模式

枚舉作為一個常規的語言概念，一直到Java5才誕生不得不說有點奇怪，以至於到現在為止很多程序員仍然更喜歡用static final的形式去命名常量而不使用，一般情況下，Java程序員用這種方式去實現枚舉：

class EnumByClass{
    public static final int RED=0;
    public static final int GREEN=1;
    public static final int BLUE=2;
}

這種方式實現的枚舉也叫int枚舉模式，盡管很常用，但是由int實現的枚舉很難保證安全性，即當調用不在枚舉范圍內的數值時，需要額外的維護。另外 ，也不利於查看log和測試。

此時，我們需要開始使用Java的枚舉類型，例如上面的int枚舉模式類如果用enum實現，那么代碼如下：

enum Color{
    RED,GREEN,BLUE;
}

上述是將枚舉作為常量集合的簡單用法，實際上，枚舉更多的還是用於switch，也是在這時才能發現枚舉相對於int枚舉模式的好處，這里面舉一個用enum實現switch的例子：

enum Color{
    RED,GREEN,BLUE;
}
public class Hello {
    public static void main(String[] args){
        Color color=Color.RED;
        int counter=10;
        while (counter-->0){
            switch (color){
                case RED:
                    System.out.println("Red");
                    color=Color.BLUE;
                    break;
                case BLUE:
                    System.out.println("Blue");
                    color=Color.GREEN;
                    break;
                case GREEN:
                    System.out.println("Green");
                    color=Color.RED;
                    break;
            }
        }
    }
}

如果我們用int枚舉模式的話，誠然可以用一些類似++，——的語法糖，但是也要更多的考慮到安全性的問題。

如果僅此而已，那么枚舉也沒什么單獨拿出來寫博客的價值。

我個人對enum感興趣主要是因為之前在介紹Singleton時有一個非常經驗的枚舉實現的單例，代碼如下：

enum SingletonDemo{
    INSTANCE;
    public void otherMethods(){
        System.out.println("Something");
    }
}

簡簡單單的一點代碼就實現了一個線程安全的單例，與其說是寫法鬼斧神工，不如說是恰如其分地應用了enum的性質。

在用enum實現Singleton時我曾介紹過三個特性，自由序列化，線程安全，保證單例。這里我們就要探討一下why的問題。

首先，我們都知道enum是由class實現的，換言之，enum可以實現很多class的內容，包括可以有member和member function，這也是我們可以用enum作為一個類來實現單例的基礎。另外，由於enum是通過繼承了Enum類實現的，enum結構不能夠作為子類繼承其他類，但是可以用來實現接口。此外，enum類也不能夠被繼承，在反編譯中，我們會發現該類是final的。

其次，enum有且僅有private的構造器，防止外部的額外構造，這恰好和單例模式吻合，也為保證單例性做了一個鋪墊。這里展開說下這個private構造器，如果我們不去手寫構造器，則會有一個默認的空參構造器，我們也可以通過給枚舉變量參量來實現類的初始化。這里舉一個例子。

enum Color{
    RED(1),GREEN(2),BLUE(3);
    private int code;
    Color(int code){
        this.code=code;
    }
    public int getCode(){
        return code;
    }
}

需要注意的是，private修飾符對於構造器是可以省略的，但這不代表構造器的權限是默認權限。

目前我們對enum的結構和特性有了初步的了解，接下來探究一下原理層次的特性。

想要了解enum是如何工作的，就要對其進行反編譯。

反編譯后就會發現，使用枚舉其實和使用靜態類內部加載方法原理類似。枚舉會被編譯成如下形式：

public final class T extends Enum{

...

}

其中，Enum是Java提供給編譯器的一個用於繼承的類。枚舉量的實現其實是public static final T 類型的未初始化變量，之后，會在靜態代碼中對枚舉量進行初始化。所以，如果用枚舉去實現一個單例，這樣的加載時間其實有點類似於餓漢模式，並沒有起到lazy-loading的作用。

對於序列化和反序列化，因為每一個枚舉類型和枚舉變量在JVM中都是唯一的，即Java在序列化和反序列化枚舉時做了特殊的規定，枚舉的writeObject、readObject、readObjectNoData、writeReplace和readResolve等方法是被編譯器禁用的，因此也不存在實現序列化接口后調用readObject會破壞單例的問題。

對於線程安全方面，類似於普通的餓漢模式，通過在第一次調用時的靜態初始化創建的對象是線程安全的。

因此，選擇枚舉作為Singleton的實現方式，相對於其他方式尤其是類似的餓漢模式主要有以下優點：

1. 代碼簡單

2. 自由序列化

至於lazy-loading，考慮到一般情況不存在調用單例類又不需要實例化單例的情況，所以即便不能做到很好的lazy-loading，也並不是大問題。換言之，除了枚舉這種方案，餓漢模式也在單例設計中廣泛的被應用。例如，Hibernate默認的單例，獲取sessionFactory用的HibernateUtil類建立方式如下：

public class HibernateUtil {
    private static final SessionFactory ourSessionFactory;

    static {
        try {
            Configuration configuration = new Configuration();
            configuration.configure();

            ourSessionFactory = configuration.buildSessionFactory();
        } catch (Throwable ex) {
            throw new ExceptionInInitializerError(ex);
        }
    }

    public static Session getSession() throws HibernateException {
        return ourSessionFactory.openSession();
    }
}

這是一個典型的餓漢模式，考慮到這個單例只有一個方法即getSession，顯然這種模式本身就是最優的且簡潔的。這里面由於SessionFactory的創建並不是用系統默認的方式，如果想要用enum去實現反而麻煩且無必要。不過至少說明這樣做也許需要一個解決自由序列化的問題。