通过反编译字节码来理解 Java 枚举

来源：互联网发布：淘宝网上的海之蓝假酒编辑：程序博客网时间：2024/06/16 21:54

枚举的声明很简单, 像 enum Gender { Male, Female }, 其余事情就是 Java 编译器帮我们干的了，所以 enum 也就是一块语法糖。有了枚举确实是很方便，避免了传统常量的无范围性。那么编译器到底在后面做了什么呢？以及理解了这个之后我们可以怎么去使用 Java 的枚举, 下面就从这个例子说起：

public enum Gender {    Male,    Female}

把上面的编译成 Gender.class, 然后用 javap -c Gender 反编译出来就是

public final class Gender extends java.lang.Enum {  public static final Gender Male;   public static final Gender Female;   public static Gender[] values();    Code:       0: getstatic     #1                  // Field $VALUES:[LGender;       3: invokevirtual #2                  // Method "[LGender;".clone:()Ljava/lang/Object;       6: checkcast     #3                  // class "[LGender;"       9: areturn   public static Gender valueOf(java.lang.String);    Code:       0: ldc_w         #4                  // class Gender       3: aload_0       4: invokestatic  #5                  // Method java/lang/Enum.valueOf:(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Enum;       7: checkcast     #4                  // class Gender      10: areturn   static {};    Code:       0: new           #4                  // class Gender       3: dup       4: ldc           #7                  // String Male       6: iconst_0       7: invokespecial #8                  // Method "":(Ljava/lang/String;I)V      10: putstatic     #9                  // Field Male:LGender;      13: new           #4                  // class Gender      16: dup      17: ldc           #10                 // String Female      19: iconst_1      20: invokespecial #8                  // Method "":(Ljava/lang/String;I)V      23: putstatic     #11                 // Field Female:LGender;      26: iconst_2      27: anewarray     #4                  // class Gender      30: dup      31: iconst_0      32: getstatic     #9                  // Field Male:LGender;      35: aastore      36: dup      37: iconst_1      38: getstatic     #11                 // Field Female:LGender;      41: aastore      42: putstatic     #1                  // Field $VALUES:[LGender;      45: return}

从上面的字节码能够粗略的知道以下几点

Gender 是 final 的
Gender 继承自 java.lang.Enum 类
声明了字段对应的两个 static final Gender 的实例
实现了 values() 和 valueOf(String) 静态方法
static{} 对所有成员进行初始化

有了以上的字节码，我们作进一步还原出 Gender 的普通类大概是这样的：

public final class Gender extends java.lang.Enum {   public static final Gender Male;  public static final Gender Female;   private static final Gender[] $VALUES;   static {    Male = new Gender("Male", 0);    Female = new Gender("Female", 1);     $VALUES = new Gender[] {Male, Female};  }   private Gender(String name, int original) {    super(name, original)  }   public static Gender[] values() {    return $VALUE.clone();  }   public static Gender valueOf(String name) {    return Enum.valueOf(Gender.class, name);  }}

private Gender(String name, int origianl) 是我加上去的，是为了模拟枚举实例的创建，其实实例都是在 static 块中创建的。

当然上面的那个类是无法被编译的，因为 Java 编译器限制了我们显式的继承自 java.Lang.Enum 类, 报错 "The type Gender may not subclass Enum explicitly", 虽然 java.Lang.Enum 声明的是

public abstract class Enum>        implements Comparable, Serializable

这样看来枚举类其实用了多例模式，枚举类的实例是有范围限制的。它同样像我们的传统常量类，只是它的元素是有限的枚举类本身的实例。它继承自 java.lang.Enum, 所以可以直接调用 java.lang.Enum 的方法，如 name(), original() 等，name 就是常量名称, original 与 C 的枚举一样的编号。

可以在枚举类中自定义构造方法，但必须是 private 或 package protected, 因为枚举本质上是不允许在外面用 new Gender() 方式来构造实例的(Cannot instantiate the type Gender)，否则也是要乱了套的。

我们可以在枚举中定义自己的类，或实例方法，比如对于 enum Gender, 方法会直接定义给 Gender 类或实例上去。

由于 enum 隐式继承自 java.lang.Enum 类，且 Java 不接受类的多重继承，所以我们不能让 enum 再继承别的类，下面那样写是错误的

enum Gender extends Security {} //Syntax error on token "extends", implements expected

不能类多重继承，那枚举可以实现接口啊，因此下面的写法是正确的

public enum Gender implements Behavior {}

让枚举实现接口有时候可以让设计变得巧妙。

结合枚举实现接口以及自定义方法，可以写出下面那样的代码：

interface Behavior {  void print();} public enum Gender implements Behavior {  Male {    @Override    public void print() {      System.out.println("Male special behavior");    }  },  Female;     @Override  public void print() {    System.out.println("Common behavior");  }     public static void main(String[] args) {    Gender.Male.print(); //Male special behavior    Gender.Female.print();  //Common behavior  }}

方法可以定义成所有实例公有，也可以让个别元素独有。

需要特别注明一下，上面在 Male {} 声明一个 print() 方法后实际产生一个 Gender 的匿名子类，编译后的 Gender$1，反编译它 javap -c Gender\$1：

final class Gender$1 extends Gender {  Gender$1(java.lang.String, int);    Code:       0: aload_0       1: aload_1       2: iload_2       3: aconst_null       4: invokespecial #1                  // Method Gender."":(Ljava/lang/String;ILGender$1;)V       7: return   public void print();    Code:       0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;       3: ldc           #3                  // String Male special behavior       5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V       8: return}

所以在 emum Gender 那个枚举中的成员 Male 相当于是

public static final Male = new Gender$1("Male", 0); //而不是 new Gender("Male", 0)

上面 4: Invokespecial #1 要调用到下面的 Gender(java.lang.String, int, Gender$1) 方法。

若要研究完整的 Male 元素的初始化过程就得 javap -c Gender 看 Gender.java 产生的所有字节码，在此列出片断

Gender(java.lang.String, int, Gender$1);    Code:       0: aload_0       1: aload_1       2: iload_2       3: invokespecial #1                  // Method "":(Ljava/lang/String;I)V       6: return   static {};    Code:       0: new           #14                 // class Gender$1       3: dup       4: ldc           #15                 // String Male       6: iconst_0       7: invokespecial #16                 // Method Gender$1."":(Ljava/lang/String;I)V      10: putstatic     #11                 // Field Male:LGender;

在 static{} 中大致看下 Male 的初始过程：加载 Gender$1, 并调用它的 Gender$1(java.lang.String, int) 构造函数生成一个 Gender$1 实例赋给 Male 属性。

JDK 提供有两个关于枚举的工具类 EnumSet 和 EnumMap, 实际中可以好好发掘发掘一下。

附：1. Java enum的用法详解
2. Java 语言中 Enum 类型的使用介绍
3. Guide for understanding enum in java

本文链接 http://unmi.cc/understand-java-enum-with-bytecode/, 来自隔叶黄莺 Unmi Blog

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