java集合Set集合之EnumSet详解

Posted 2021-03-21 yuexiaoyun

1.定义：

添加枚举类元素的专用集合类

2.与其他集合类区别：

EnumSet内部实现不使用常见的数据结构，比如数组（ArrayList）,链表（LinkedList）,哈系表（HashMap、Hashtable、HashSet）,红黑树（TreeMap、TreeSet）而是使用位运算完成集合的基本操作

EnumSet是抽象类，只能通过静态工厂方法构造EnumSet对象，具体如下：

EnumSet<E> noneOf(Class<E> elementType):构造一个空的集合
EnumSet<E> allOf(Class<E> elementType):构造一个包含枚举类中所有枚举项的集合
EnumSet<E> of(E e):构造包含１个元素的集合
EnumSet<E> of(E e1, E e2):构造包含２个元素的集合
EnumSet<E> of(E e1, E e2, E e3):构造包含３个元素的集合
EnumSet<E> of(E e1, E e2, E e3, E e4):构造包含４个元素的集合
EnumSet<E> of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5):构造包含５个元素的集合
EnumSet<E> of(E first, E... rest):构造包含多个元素的集合（使用可变参数）
EnumSet<E> copyOf(EnumSet<E> s):构造包含参数中所有元素的集合
EnumSet<E> copyOf(Collection<E> c):构造包含参数中所有元素的集合

3.EnumSet作为集合类基本操作方法实现原理（位运算）：

说明：

• 从EnumSet的noneOf可以看出，当枚举类中的枚举项少于64时，返回的是RegularEnumSet类（EnumSet的实现类）对象，大于64，返回的是JumboEnumSet类对象，为了方便分析，后面同一使用RegularEnumSet类解释原理
  

  // EnumSet#noneOf
  public static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> noneOf(Class<E> elementType) {
      Enum<?>[] universe = getUniverse(elementType);
      if (universe == null)
          throw new ClassCastException(elementType + " not an enum");
  
      if (universe.length <= 64)
          return new RegularEnumSet<>(elementType, universe);
      else
          return new JumboEnumSet<>(elementType, universe);
  }

• 测试用的枚举类
  

  enum Color{
      RED("RED"),
      BLUE("BLUE"),
      YELLOW("YELLOW"),
      BLACK("BLACK");
  
      String name;
  
      Color(String name){
          this.name = name;
      }
  
      @Override
      public String toString(){
          return this.name;
      }
  }

3.1 add方法

public boolean add(E e) {
    typeCheck(e);
    long oldElements = elements;
    elements |= (1L << ((Enum<?>)e).ordinal());
    return elements != oldElements;
}

ordinal()为每个枚举项的序号，从０开始，按声明顺序排列，如[RED,BLUE,YELLOW,BLACK]对应[0,1,2,3]；1L << ((Enum<?>)e).ordinal()（为了方便，这里称之为枚举值）则表示1*2^(e.ordinal())，Color.RED的ordianl()为0,对应枚举值为１*2^0＝１，其实就是第ordinal()＋１位（从右往左数，个位为第１位）为１其它位为０的十进制数，对应十进制数为00000001（这里假设是8bit，实际是long型32bit）；
则每个枚举项表示如下：

枚举项 序号 1L << ((Enum<?>)e).ordinal() 枚举值

枚举项	序号	1L << ((Enum<?>)e).ordinal()	枚举值
Color.RED	0	00000001	1
Color.BLUE	1	00000010	2
Color.YELLOW	2	00000100	4
Color.BLACK	3	00001000	8

elements |=就是对添加的不同元素的枚举值进行求和，相同元素相或时保持不变

3.2 remove方法

public boolean remove(Object e) {
    if (e == null)
        return false;
    Class<?> eClass = e.getClass();
    if (eClass != elementType && eClass.getSuperclass() != elementType)
        return false;

    long oldElements = elements;
    elements &= ~(1L << ((Enum<?>)e).ordinal());
    return elements != oldElements;
}

按照之前的枚举值相加的想法，remove就是从总枚举值中减去待删除元素的枚举值，因为是位运算，没有直接相减，使用位操作elements &= ~(1L << ((Enum<?>)e).ordinal());
完成相减操作

 

3.3 contains方法

public boolean contains(Object e) {
    if (e == null)
        return false;
    Class<?> eClass = e.getClass();
    if (eClass != elementType && eClass.getSuperclass() != elementType)
        return false;

    return (elements & (1L << ((Enum<?>)e).ordinal())) != 0;
}

contains方法就更好理解，每个枚举项的枚举值的值都不一样，且相互之间进行相与操作为０，使用总枚举值与要查询的枚举项的枚举值进行相与操作，如果为０，说明不存在该枚举项，否则存在