Java集合框架:EnumMap

Posted 朱小厮

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Java集合框架:EnumMap相关的知识,希望对你有一定的参考价值。


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欢迎跳转到本文的原文链接:https://honeypps.com/java/java-collection-enummap/

##EnumMap定义

package java.util;

import java.util.Map.Entry;
import sun.misc.SharedSecrets;
public class EnumMap<K extends Enum<K>, V> extends AbstractMap<K, V>
    implements java.io.Serializable, Cloneable
    private final Class<K> keyType;
    private transient K[] keyUniverse;
    private transient Object[] vals;
    private transient int size = 0;

  keyType变量是EnumMap的key泛型的类对象,EnumMap根据这个类型,可以获得keyUniverse的内容,vals存放的是与keyUniverse映射的值,如果没有映射则为null,如果映射为null则会特殊处理成NULL,NULL的定义如下:

 private static final Object NULL = new Object() 
        public int hashCode() 
            return 0;
        

        public String toString() 
            return "java.util.EnumMap.NULL";
        
    ;

  对于值NULL的处理类似WeakHashMap的特殊处理,会有两个方法:

    private Object maskNull(Object value) 
        return (value == null ? NULL : value);
    

    private V unmaskNull(Object value) 
        return (V) (value == NULL ? null : value);
    

  这样可以区分vals中是null(即没有映射)还是NULL(即映射为null);
  EnumMap的size是根据vals中的非null(包括NULL)的值的个数确定的,比如put方法:

    public V put(K key, V value) 
        typeCheck(key);

        int index = key.ordinal();
        Object oldValue = vals[index];
        vals[index] = maskNull(value);
        if (oldValue == null)
            size++;
        return unmaskNull(oldValue);
    

  typeCheck判断key的类对象或者父类对象是否与keyType相等,如果不相等则抛出ClassCastException异常。
  注意EnumMap并没有类似HashMap的resize的过程,也没有加载因子的概念,因为在一个EnumMap创建的时候,keyUniverse和vals的大小就固定。


##EnumMap使用
  先举个小例子:

package collections.map;

import java.util.EnumMap;
import java.util.Map;

public class EnumMapTest

    public enum Color
    
        RED,BLUE,BLACK,YELLOW,GREEN;
    
    public static void main(String[] args)
    
        EnumMap<Color,String> map = new EnumMap<>(Color.class);
        EnumMap<Color,String> map = new EnumMap<>(Color.class);
        map.put(Color.YELLOW, "黄色");
        map.put(Color.RED, "红色");
        map.put(Color.BLUE, null);
//        map.put(null, "无");   //会报NullPonitException的错误
        map.put(Color.BLACK, "黑色");
        map.put(Color.GREEN, "绿色");

        for(Map.Entry<Color,String> entry:map.entrySet())
        
            System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());
        
        System.out.println(map);
    

  运行结果:

RED:红色
BLUE:null
BLACK:黑色
YELLOW:黄色
GREEN:绿色
RED=红色, BLUE=null, BLACK=黑色, YELLOW=黄色, GREEN=绿色

  EnumMap的key不允许为null,value可以为null,按照key在enum中的顺序进行保存,非线程安全。可以用工具类Collections进行包装成线程安全的:

Map<EnumKey, V> m = Collections.synchronizedMap(new EnumMap<EnumKey, V>(...));

  有关enum的应用知识可以参考《Java枚举类型enum》。
  EnumMap的基本操作都比较快,都在常量时间内完成,基本上(但不保证)比HashMap快。
  EnumMap有三个构造函数:

  • public EnumMap(Class<K> keyType);
  • public EnumMap(EnumMap<K, ? extends V> m);
  • public EnumMap(Map<K, ? extends V> m) ;

  前两个构造函数一目了然,对第三个构造函数进行分析:

Map<Integer,Integer> map1 = new HashMap<>();
        map1.put(1, 1);
        map1.put(3, 3);
        map1.put(2, 2);
        Map<Integer,Integer> map2 = new EnumMap<>(map1);//编译器提示错误:Cannot infer type arguments for EnumMap<>

  这个是因为Integer并不是extends Enum;
  这里变换一下,采用Map<Enum,Integer> map1 = new HashMap<>();试试看呢:

Map<Enum,Integer> map1 = new HashMap<>();
        map1.put(Color.YELLOW, 1);
        map1.put(Color.RED, 3);
        map1.put(Color.BLUE, 2);
        Map<Enum,Integer> map2 = new EnumMap<>(map1);

        for(Map.Entry entry:map2.entrySet())
        
            System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());
        
        System.out.println(map2);
        System.out.println(map2.size());

  能够正常运行,输出结果:

RED:3
BLUE:2
YELLOW:1
RED=3, BLUE=2, YELLOW=1
3

  相信大家能够总结个一二了吧。


EnumMap用途

  《Effective Java》中作者建议用EnumMap代替叙述索引,最好不要用序数来索引数组,而要使用EnumMap
  这里采用《Effective Java》书中的例子来举例。

     public static class Herb
    
        public enum Type
        
            ANNUAL, PERENNIAL, BIENNTAL
        

        private final String name;
        private final Type type;

        public Herb(String name, Type type)
        
            this.name = name;
            this.type = type;
        

        public Type getType()
        
            return type;
        

        @Override
        public String toString()
        
            return name;
        
    

  现在用一座种满香草的花园,想要按照类型(一年生、多年生、两年生,即上面Type的类型)进行组织之后将这些植物列出来。如果使用数组实现的话,需要构建三个集合,每种类型一个,并且遍历整座花园,将每种香草放到相应的集合中。

Herb[] garden = new Herb[]new Herb("f1",Herb.Type.ANNUAL),new Herb("f2",Herb.Type.PERENNIAL),new Herb("f3",Herb.Type.BIENNTAL),
                new Herb("f4",Herb.Type.PERENNIAL),new Herb("f5",Herb.Type.ANNUAL),new Herb("f6",Herb.Type.BIENNTAL),
                new Herb("f7",Herb.Type.ANNUAL),new Herb("f8",Herb.Type.BIENNTAL),new Herb("f9",Herb.Type.PERENNIAL);

        Set<Herb>[] herbsByType = (Set<Herb>[]) new Set[Herb.Type.values().length];
        for(int i=0;i<herbsByType.length;i++)
        
            herbsByType[i] = new HashSet<Herb>();
        
        for(Herb h:garden)
        
            herbsByType[h.type.ordinal()].add(h);
        
        for(int i=0;i<herbsByType.length;i++)
        
            System.out.printf("%s:%s%n", Herb.Type.values()[i],herbsByType[i]);
        

  运行结果:

ANNUAL:[f5, f7, f1]
PERENNIAL:[f4, f2, f9]
BIENNTAL:[f8, f3, f6]

  这种方法确实可行,但是影藏着许多问题。因为数组不能和泛型兼容,程序需要进行未受检的转换,并且不能正确无误地进行编译。因为数组不知道它的索引代表着什么,你必须手工标注这些索引的输出。但是这种方法最严重的问题在于,当你访问一个按照枚举的叙述进行索引的数组时,使用正确的int值就是你的职责了,int不能提供枚举的类型安全。
  但是你可以用EnumMap改善这个程序:

Herb[] garden = new Herb[]new Herb("f1",Herb.Type.ANNUAL),new Herb("f2",Herb.Type.PERENNIAL),new Herb("f3",Herb.Type.BIENNTAL),
                new Herb("f4",Herb.Type.PERENNIAL),new Herb("f5",Herb.Type.ANNUAL),new Herb("f6",Herb.Type.BIENNTAL),
                new Herb("f7",Herb.Type.ANNUAL),new Herb("f8",Herb.Type.BIENNTAL),new Herb("f9",Herb.Type.PERENNIAL);
        Map<Herb.Type, Set<Herb>> herbsByType = new EnumMap<>(Herb.Type.class);
        for(Herb.Type t : Herb.Type.values())
        
            herbsByType.put(t, new HashSet<Herb>());
        
        for(Herb h:garden)
        
            herbsByType.get(h.type).add(h);
        
        System.out.println(herbsByType);

  运行结果:

ANNUAL=[f7, f1, f5], PERENNIAL=[f4, f2, f9], BIENNTAL=[f8, f6, f3]

  这段程序更剪短、更清楚,也更安全,运行速度方面可以与使用序数的数组相媲美。注意EnumMap构造器采用键类型的Class对象:这是一个有限制的类型令牌,它提供了运行时的泛型信息


总结

  EnumMap是专门为枚举类型量身定做的Map实现。虽然使用其它的Map实现(如HashMap)也能完成枚举类型实例到值得映射,但是使用EnumMap会更加高效:它只能接收同一枚举类型的实例作为键值,并且由于枚举类型实例的数量相对固定并且有限,所以EnumMap使用数组来存放与枚举类型对应的值。这使得EnumMap的效率非常高。EnumMap在内部使用枚举类型的ordinal()得到当前实例的声明次序,并使用这个次序维护枚举类型实例对应值在数组的位置。


参考资料:

  1. Java枚举类型enum
  2. 《Effective Java(Second Edition)》. Joshua Bloch.
  3. EnumMap与Enumset的使用

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以上是关于Java集合框架:EnumMap的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

使用 ENUMMAP 替代序数索引

Effective Java 读书笔记之五 枚举和注解

java集合Map集合之EnumMap详解

Java集合类汇总记录--guava篇

枚举类集对于枚举的支持

第10篇-JAVA 集合框架-JAVA 泛型