数据结构-----枚举、泛型进阶（通配符？)

文章目录

枚举
- 1 背景及定义
- 2 使用
- 3 枚举优点缺点
- 4 枚举和反射
- - 4.1 枚举是否可以通过反射，拿到实例对象呢？
- 5 总结
泛型进阶
- 1 通配符 ?
- - 1.1 通配符解决什么问题
  - 1.2 通配符上界
  - 1.3 通配符下界

枚举

1 背景及定义

枚举是在JDK1.5以后引入的。主要用途是：将一组常量组织起来，在这之前表示一组常量通常使用定义常量的方式：

public static  final int RED = 1;
public static  final int GREEN = 2;
public static  final int BLACK = 3;

但是常量举例有不好的地方，例如：可能碰巧有个数字1，但是他有可能误会为是RED，现在我们可以直接用枚举来进行组织，这样一来，就拥有了类型，枚举类型。而不是普通的整形1.

public enum TestEnum {
    RED,BLACK,GREEN;
}

优点：将常量组织起来统一进行管理

使用场景：错误状态码，消息类型，颜色的划分，状态机等等…

本质：是java.lang.Enum 的子类，也就是说，自己写的枚举类，就算没有显示的继承 Enum ，但是其默认继承了这个类。

2 使用

1、switch语句

        TestEnum color = TestEnum.RED;
        switch (color) {
            case RED:
                System.out.println("red");
                break;
            case BLUE:
                System.out.println("blue");
                break;
            case GREEN:
                System.out.println("green");
                break;
            default:
                System.out.println("error");
                break;
        }

2、Enum 类的常用方法

方法名称	描述
values()	以数组形式返回枚举类型的所有成员
ordinal()	获取枚举成员的索引位置
valueOf()	将普通字符串转换为枚举实例
compareTo() 比	较两个枚举成员在定义时的顺序

public enum TestEnum {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
    public static void main(String[] args) {
		//以数组形式返回枚举类型的所有成员
        TestEnum[] enums = TestEnum.values();
        for (int i = 0; i < enums.length; i++) {
            //获取枚举成员的索引位置
            System.out.println(enums[i].ordinal());
        }
        //将普通字符串转换为枚举实例
        TestEnum anEnum = TestEnum.valueOf("RED");
        System.out.println(anEnum);

        //比较两个枚举成员在定义时的顺序
        System.out.println(TestEnum.RED.compareTo(TestEnum.BLUE));
    }
}

代码运行结果：
在这里插入图片描述

public enum TestEnum {
    RED,BLACK,GREEN,WHITE;
    public static void main(String[] args) {
        //拿到枚举实例BLACK
        TestEnum testEnum = TestEnum.BLACK;
        //拿到枚举实例RED
        TestEnum testEnum21 = TestEnum.RED;
        System.out.println(testEnum.compareTo(testEnum21));
        System.out.println(BLACK.compareTo(RED));
        System.out.println(RED.compareTo(BLACK));
   }

上述方法中我们并没有实现，那么他是从哪里来的？为什么可以直接使用？

我们自定义的枚举类，默认继承枚举类Enum，这些方法是从Enum继承过来的

但是我们发现Enum中并没有values（）方法，为什么还可以使用：

values()方法是在编译器编译枚举类时自动添加的静态方法，用于返回枚举类中所有枚举常量的数组。所以，自定义的枚举类也可以使用values()方法来获取所有定义的枚举常量。这是Java编译器为了方便开发者使用枚举类而做的一种优化。

重要：枚举的构造方法默认是私有的

public enum TestEnum {
    RED("red",1),BLACK("black",2),WHITE("white",3);
    private  String name;
    private  int key;
 
    /**
     * 1、当枚举对象有参数后，需要提供相应的构造函数
     * 2、枚举的构造函数默认是私有的 这个一定要记住
     * @param name
     * @param key
     */
    private TestEnum (String name,int key) {
        this.name = name;
        this.key = key;
   }
 
    public static TestEnum getEnumKey (int key) {
           for (TestEnum t: TestEnum.values()) {
            if(t.key == key) {
                return t;
           }
       }
        return null;
   }
 
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getEnumKey(2));
   }
}

3 枚举优点缺点

优点：

枚举常量更简单安全。
枚举具有内置方法，代码更优雅

缺点：

不可继承，无法扩展

4 枚举和反射

4.1 枚举是否可以通过反射，拿到实例对象呢？

我们刚刚在反射里边看到了，任何一个类，哪怕其构造方法是私有的，我们也可以通过反射拿到他的实例对象，那么枚举的构造方法也是私有的，我们是否可以拿到呢？接下来，我们来实验一下：
同样利用上述提供的枚举类来进行举例：

public class Test {
    public static void fun() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Class<?> enumClass = null;

        enumClass = Class.forName("demo2.TestEnum");
        //注意传入对应的参数,获得对应的构造方法来构造对象,当前枚举类是提供了两个参数分别是String和int。
        Constructor<?> declaredConstructorStudent = enumClass.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        //设置为true后可修改访问权限
        declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
        TestEnum blue = (TestEnum) declaredConstructorStudent.newInstance("BLUE", 4);
        System.out.println("获得枚举的私有构造函数：" + blue);
    }
}

输出结果：
在这里插入图片描述
异常信息是： java.lang.NoSuchMethodException: TestEnum.(java.lang.String, int) ,什么意思是：就是没有对应的构造方法，我的天呐！我们提供的枚举的构造方法就是两个参数分别是 String 和 int啊！！！！问题出现在哪里呢？还记不记得我们说过的，我们所有的枚举类，都是默认继承与 java.lang.Enum ,说到继承，继承了什么？继承了父类除构造函数外的所有东西，并且子类要帮助父类进行构造！而我们写的类，并没有帮助父类构造！那意思是，我们要在自己的枚举类里面，提供super吗？不是的，枚举比较特殊，虽然我们写的是两个，但是默认他还添加了两个参数，哪两个参数呢？我们看一下Enum类的源码：
在这里插入图片描述
也就是说，我们自己的构造函数有两个参数一个是String一个是int，同时他默认后边还会给两个参数，一个是String一个是int。也就是说，这里我们正确给的是4个参数：

public class Test {
    public static void fun() throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
        Class<?> enumClass = null;

        enumClass = Class.forName("demo2.TestEnum");
        //注意传入对应的参数,获得对应的构造方法来构造对象,当前枚举类是提供了两个参数分别是String和int。
        Constructor<?> declaredConstructorStudent = enumClass.getDeclaredConstructor(String.class, int.class, String.class, int.class);
        //设置为true后可修改访问权限
        declaredConstructorStudent.setAccessible(true);
        TestEnum blue = (TestEnum) declaredConstructorStudent.newInstance("BLUE", 4);
        System.out.println("获得枚举的私有构造函数：" + blue);
    }
}

输出结果：
在这里插入图片描述
此时的异常信息显示，是我的一个方法这个方法是：newInstance() 报错了！没错，问题就是这里，我们来看一下这个方法的源码，为什么会抛出java.lang.IllegalArgumentException: 异常呢？

源码显示：
在这里插入图片描述
结论：枚举对象非常安全，就算是通过反射也不允许创建一个枚举对象的

【补充】：
枚举对象非常安全的原因有以下几点：

不可变性：枚举对象是不可变的，即一旦创建后，其值不可被修改，就算是通过反射也不允许创建一个枚举对象的。这样可以避免在程序运行过程中意外修改枚举对象的值。

单例模式：枚举对象是单例的，即在整个应用程序中只会存在一个枚举对象实例。这样可以确保在程序中使用枚举对象时始终是同一个实例，避免了多个实例之间的状态不一致性问题。

线程安全：由于枚举对象是不可变且单例的，因此在多线程环境下使用枚举对象是安全的，不需要额外的同步措施。

易于维护：枚举对象具有明确的取值范围，可以在编译期间进行检查，避免了使用其他类型的对象时可能出现的错误。

综上所述，枚举对象的不可变性、单例模式、线程安全性和易于维护性使其非常安全，适合在程序中作为常量或固定取值使用。

5 总结

1、枚举本身就是一个类，其构造方法默认为私有的，且都是默认继承与 java.lang.Enum
2、枚举可以避免反射和序列化问题
3、枚举的优点和缺点

优点：

简洁明了：枚举可以将一组相关的常量值集中在一起，使代码更加清晰易懂。
安全性高：枚举对象是不可变的、单例的，线程安全性较高，避免了一些潜在的错误。
易于维护：枚举对象具有明确的取值范围，可以在编译期间进行检查，有助于减少代码维护的难度。

缺点：

限制性强：枚举对象的取值是固定的，不灵活，无法动态添加新值，可能会导致代码可扩展性较差。
冗余代码：当枚举对象较多时，可能会导致代码冗余，增加代码量和维护成本。
无法继承：枚举对象无法继承其他类或被其他类继承，限制了其灵活性和扩展性。

综上所述，枚举的优点在于简洁明了、安全性高、易于维护，但缺点在于限制性强、可能导致冗余代码和无法继承等问题。在使用枚举时需要根据具体情况权衡其优缺点，选择合适的方式来设计和实现。

泛型进阶

1 通配符 ?

？用于在泛型的使用，即为通配符

1.1 通配符解决什么问题

示例：

class Message<T> { 
	private T message ; 
	public T getMessage() { 
		return message; 
	} 
	public void setMessage(T message) { 
		this.message = message; 
	} 
} 
public class TestDemo { 
	public static void main(String[] args) { 
		Message<String> message = new Message<>() ; 
		message.setMessage("这是一条消息"); 
		fun(message); 
	} 
	public static void fun(Message<String> temp){ 
		System.out.println(temp.getMessage());
	} 
}

以上程序会带来新的问题，如果现在泛型的类型设置的不是String，而是Integer.

public class TestDemo {
 	public static void main(String[] args) {
 		Message<Integer> message = new Message() ; 
 		message.setMessage(99);
 		fun(message); // 出现错误，只能接收String
 	}
	 public static void fun(Message<String> temp){
	 	System.out.println(temp.getMessage());
	 }
}

我们需要的解决方案：可以接收所有的泛型类型，但是又不能够让用户随意修改。这种情况就需要使用通配符"?"来处理

范例：使用通配符

public class TestDemo {
	 public static void main(String[] args) {
		 Message<Integer> message = new Message() ; 
		 message.setMessage(55);
		 fun(message); 
	 }
	 // 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改
	 public static void fun(Message<?> temp){
	   //temp.setMessage(100); 无法修改！
	 	 System.out.println(temp.getMessage());
	 }
}

在"?"的基础上又产生了两个子通配符：

? extends 类：设置通配符上限
? super 类：设置通配符下限

1.2 通配符上界

语法：

<? extends 上界>
<? extends Number>//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类

在这里插入图片描述

class Food {

}

class Fruit extends Food {

}

class Apple extends Fruit {

}

class Banana extends Fruit {

}

class Message<T> { // 设置泛型
    private T message;

    public T getMessage() {
        return message;
    }

    public void setMessage(T message) {
        this.message = message;
    }

}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Message<Apple> message = new Message<>();
        message.setMessage(new Apple());
        fun(message);

        Message<Banana> message2 = new Message<>();
        message2.setMessage(new Banana());
        fun(message2);

    }

    // 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改
    public static void fun(Message<? extends Fruit> temp) {
        //temp.setMessage(new Banana()); //仍然无法修改！
        //temp.setMessage(new Apple()); //仍然无法修改！
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
}

此时无法在fun函数中对temp进行添加元素，因为temp接收的是Fruit和他的子类，此时存储的元素应该是哪个子类无法确定。所以添加会报错！但是可以获取元素。

public static void fun(Message<? extends Fruit> temp){
    //temp.setMessage(new Banana()); //仍然无法修改！
 	//temp.setMessage(new Apple()); //仍然无法修改！
    Fruit b = temp.getMessage();
    System.out.println(b);
}

通配符的上界，不能进行写入数据，只能进行读取数据。

1.3 通配符下界

语法：

<? super 下界>
<? super Integer>//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型

在这里插入图片描述

class Food {
 
}
class Fruit extends Food {
 
}
class Apple extends Fruit {
 
}
class Plate<T> { 
    private T plate ;
 
    public T getPlate() {
        return plate;
   }
 
    public void setPlate(T plate) {
        this.plate = plate;
   }
}
public class TestDemo {
	 public static void main(String[] args) {
	 	Plate<Fruit> plate1 = new Plate<>();
        plate1.setPlate(new Fruit());
        fun(plate1);
 
        Plate<Food> plate2 = new Plate<>();
        plate2.setPlate(new Food());
        fun(plate2);
 	}
	 public static void fun(Plate<? super Fruit> temp){
		 // 此时可以修改！！添加的是Fruit 或者Fruit的子类
		 temp.setPlate(new Apple());//这个是Fruit的子类
		 temp.setPlate(new Fruit());//这个是Fruit的本身
		 //Fruit fruit = temp.getPlate(); 不能接收，这里无法确定是哪个父类
		 System.out.println(temp.getPlate());//只能直接输出
	 }
}