一、枚举

1.1 概览

enum关键字在 java5 中引入，表示一种特殊类型的类，其总是继承java.lang.Enum类，更多内容可以自行查看其官方文档。
枚举在很多时候会和常量拿来对比，可能因为本身我们大量实际使用枚举的地方就是为了替代常量。那么这种方式由什么优势呢？
以这种方式定义的常量使代码更具可读性，允许进行编译时检查，预先记录可接受值的列表，并避免由于传入无效值而引起的意外行为。
下面示例定义一个简单的枚举类型 pizza 订单的状态，共有三种 ORDERED, READY, DELIVERED状态:

package shuang.kou.enumdemo.enumtest;
public enum PizzaStatus {
    ORDERED,
    READY, 
    DELIVERED; 
}

简单来说，我们通过上面的代码避免了定义常量，我们将所有和 pizza 订单的状态的常量都统一放到了一个枚举类型里面。

System.out.println(PizzaStatus.ORDERED.name());//ORDERED
System.out.println(PizzaStatus.ORDERED);//ORDERED
System.out.println(PizzaStatus.ORDERED.name().getClass());//class java.lang.String
System.out.println(PizzaStatus.ORDERED.getClass());//class shuang.kou.enumdemo.enumtest.Pizz

1.2 自定义枚举方法

现在我们对枚举是什么以及如何使用它们有了基本的了解，让我们通过在枚举上定义一些额外的API方法，将上一个示例提升到一个新的水平：

public class Pizza {
    private PizzaStatus status;
    public enum PizzaStatus {
        ORDERED,
        READY,
        DELIVERED;
    }
    public boolean isDeliverable() {
        return getStatus() == PizzaStatus.READY;
    }
    // Methods that set and get the status variable.
}

1.3 使用==比较枚举类型

由于枚举类型确保JVM中仅存在一个常量实例，因此我们可以安全地使用 == 运算符比较两个变量，如上例所示；此外，== 运算符可提供编译时和运行时的安全性。
首先，让我们看一下以下代码段中的运行时安全性，其中 == 运算符用于比较状态，并且如果两个值均为null 都不会引发 NullPointerException。相反，如果使用equals方法，将抛出 NullPointerException：

Pizza.PizzaStatus pizza = null;
System.out.println(pizza.equals(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED));//空指针异常
System.out.println(pizza == Pizza.PizzaStatus.DELIVERED);//正常运行

对于编译时安全性，我们看另一个示例，两个不同枚举类型进行比较：

if (Pizza.PizzaStatus.DELIVERED.equals(TestColor.GREEN)); // 编译正常
if (Pizza.PizzaStatus.DELIVERED == TestColor.GREEN);      // 编译失败，类型不匹配

1.4 在switch语句中使用枚举类型

public int getDeliveryTimeInDays() {
    switch (status) {
        case ORDERED:
            return 5;
        case READY:
            return 2;
        case DELIVERED:
            return 0;
    }
    return 0;
}

1.5 枚举类型的属性，方法和构造函数

你可以通过在枚举类型中定义属性,方法和构造函数让它变得更加强大。
下面，让我们扩展上面的示例，实现从比萨的一个阶段到另一个阶段的过渡，并了解如何摆脱之前使用的if语句和switch语句：

public class Pizza {
    private PizzaStatus status;
    public enum PizzaStatus {
        ORDERED (5){
            @Override
            public boolean isOrdered() {
                return true;
            }
        },
        READY (2){
            @Override
            public boolean isReady() {
                return true;
            }
        },
        DELIVERED (0){
            @Override
            public boolean isDelivered() {
                return true;
            }
        };
        private int timeToDelivery;
        public boolean isOrdered() {return false;}
        public boolean isReady() {return false;}
        public boolean isDelivered(){return false;}
        public int getTimeToDelivery() {
            return timeToDelivery;
        }
        PizzaStatus (int timeToDelivery) {
            this.timeToDelivery = timeToDelivery;
        }
    }
    public boolean isDeliverable() {
        return this.status.isReady();
    }
    public void printTimeToDeliver() {
        System.out.println("Time to delivery is " + 
          this.getStatus().getTimeToDelivery());
    }
    // Methods that set and get the status variable.
}

下面这段代码展示它是如何 work 的：

@Test
public void givenPizaOrder_whenReady_thenDeliverable() {
    Pizza testPz = new Pizza();
    testPz.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);
    assertTrue(testPz.isDeliverable());
}

1.6 EnumSet和EnumMap

1.6.1 EnumSet

EnumSet 是一种专门为枚举类型所设计的 Set 类型。
与HashSet相比，由于使用了内部位向量表示，因此它是特定 Enum 常量集的非常有效且紧凑的表示形式。
它提供了类型安全的替代方法，以替代传统的基于int的“位标志”，使我们能够编写更易读和易于维护的简洁代码。
EnumSet 是抽象类，其有两个实现：RegularEnumSet 、JumboEnumSet，选择哪一个取决于实例化时枚举中常量的数量。
在很多场景中的枚举常量集合操作（如：取子集、增加、删除、containsAll和removeAll批操作）使用EnumSet非常合适；如果需要迭代所有可能的常量则使用Enum.values()。

public class Pizza {
    private static EnumSet<PizzaStatus> undeliveredPizzaStatuses =
      EnumSet.of(PizzaStatus.ORDERED, PizzaStatus.READY);
    private PizzaStatus status;
    public enum PizzaStatus {
        ...
    }
    public boolean isDeliverable() {
        return this.status.isReady();
    }
    public void printTimeToDeliver() {
        System.out.println("Time to delivery is " + 
          this.getStatus().getTimeToDelivery() + " days");
    }
    public static List<Pizza> getAllUndeliveredPizzas(List<Pizza> input) {
        return input.stream().filter(
          (s) -> undeliveredPizzaStatuses.contains(s.getStatus()))
            .collect(Collectors.toList());
    }
    public void deliver() { 
        if (isDeliverable()) { 
            PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance().getDeliveryStrategy()
              .deliver(this); 
            this.setStatus(PizzaStatus.DELIVERED); 
        } 
    }
    // Methods that set and get the status variable.
}

下面的测试演示了展示了 EnumSet 在某些场景下的强大功能：

@Test
public void givenPizaOrders_whenRetrievingUnDeliveredPzs_thenCorrectlyRetrieved() {
    List<Pizza> pzList = new ArrayList<>();
    Pizza pz1 = new Pizza();
    pz1.setStatus(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED);
    Pizza pz2 = new Pizza();
    pz2.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);
    Pizza pz3 = new Pizza();
    pz3.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);
    Pizza pz4 = new Pizza();
    pz4.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);
    pzList.add(pz1);
    pzList.add(pz2);
    pzList.add(pz3);
    pzList.add(pz4);
    List<Pizza> undeliveredPzs = Pizza.getAllUndeliveredPizzas(pzList); 
    assertTrue(undeliveredPzs.size() == 3); 
}

1.6.2 EnumMap

EnumMap是一个专门化的映射实现，用于将枚举常量用作键。与对应的 HashMap 相比，它是一个高效紧凑的实现，并且在内部表示为一个数组:

EnumMap<Pizza.PizzaStatus, Pizza> map;

让我们快速看一个真实的示例，该示例演示如何在实践中使用它：

Iterator<Pizza> iterator = pizzaList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    Pizza pz = iterator.next();
    PizzaStatus status = pz.getStatus();
    if (pzByStatus.containsKey(status)) {
      pzByStatus.get(status).add(pz);
    } else {
      List<Pizza> newPzList = new ArrayList<>();
      newPzList.add(pz);
      pzByStatus.put(status, newPzList);
    }
}

下面的测试演示了展示了 EnumMap 在某些场景下的强大功能：

@Test
public void givenPizaOrders_whenGroupByStatusCalled_thenCorrectlyGrouped() {
    List<Pizza> pzList = new ArrayList<>();
    Pizza pz1 = new Pizza();
    pz1.setStatus(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED);
    Pizza pz2 = new Pizza();
    pz2.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);
    Pizza pz3 = new Pizza();
    pz3.setStatus(Pizza.PizzaStatus.ORDERED);
    Pizza pz4 = new Pizza();
    pz4.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);
    pzList.add(pz1);
    pzList.add(pz2);
    pzList.add(pz3);
    pzList.add(pz4);
    EnumMap<Pizza.PizzaStatus,List<Pizza>> map = Pizza.groupPizzaByStatus(pzList);
    assertTrue(map.get(Pizza.PizzaStatus.DELIVERED).size() == 1);
    assertTrue(map.get(Pizza.PizzaStatus.ORDERED).size() == 2);
    assertTrue(map.get(Pizza.PizzaStatus.READY).size() == 1);
}

1.7 通过枚举实现一些设计模式

1.7.1 单例模式

通常，使用类实现 Singleton 模式并非易事，枚举提供了一种实现单例的简便方法。
《Effective Java 》和《Java与模式》都非常推荐这种方式，使用这种方式方式实现枚举可以有什么好处呢？
《Effective Java》

这种方法在功能上与公有域方法相近，但是它更加简洁，无偿提供了序列化机制，绝对防止多次实例化，即使是在面对复杂序列化或者反射攻击的时候。虽然这种方法还没有广泛采用，但是单元素的枚举类型已经成为实现 Singleton的最佳方法。 —-《Effective Java 中文版第二版》

《Java与模式》

《Java与模式》中，作者这样写道，使用枚举来实现单实例控制会更加简洁，而且无偿地提供了序列化机制，并由JVM从根本上提供保障，绝对防止多次实例化，是更简洁、高效、安全的实现单例的方式。

下面的代码段显示了如何使用枚举实现单例模式：

public enum PizzaDeliverySystemConfiguration {
    INSTANCE;
    PizzaDeliverySystemConfiguration() {
        // Initialization configuration which involves
        // overriding defaults like delivery strategy
    }
    private PizzaDeliveryStrategy deliveryStrategy = PizzaDeliveryStrategy.NORMAL;
    public static PizzaDeliverySystemConfiguration getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
    public PizzaDeliveryStrategy getDeliveryStrategy() {
        return deliveryStrategy;
    }
}

如何使用呢？请看下面的代码：

PizzaDeliveryStrategy deliveryStrategy = PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance().getDeliveryStrategy();Copy to clipboardErrorCopied

通过 PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance() 获取的就是单例的 PizzaDeliverySystemConfiguration

1.7.2 策略模式

通常，策略模式由不同类实现同一个接口来实现的。
这也就意味着添加新策略意味着添加新的实现类。使用枚举，可以轻松完成此任务，添加新的实现意味着只定义具有某个实现的另一个实例。
下面的代码段显示了如何使用枚举实现策略模式：

public enum PizzaDeliveryStrategy {
    EXPRESS {
        @Override
        public void deliver(Pizza pz) {
            System.out.println("Pizza will be delivered in express mode");
        }
    },
    NORMAL {
        @Override
        public void deliver(Pizza pz) {
            System.out.println("Pizza will be delivered in normal mode");
        }
    };
    public abstract void deliver(Pizza pz);
}

给 Pizza增加下面的方法：

public void deliver() {
    if (isDeliverable()) {
        PizzaDeliverySystemConfiguration.getInstance().getDeliveryStrategy()
          .deliver(this);
        this.setStatus(PizzaStatus.DELIVERED);
    }
}

如何使用呢？请看下面的代码：

@Test
public void givenPizaOrder_whenDelivered_thenPizzaGetsDeliveredAndStatusChanges() {
    Pizza pz = new Pizza();
    pz.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);
    pz.deliver();
    assertTrue(pz.getStatus() == Pizza.PizzaStatus.DELIVERED);
}

1.8 Java8与枚举

Pizza 类可以用Java 8重写，您可以看到方法 lambda 和Stream API如何使 getAllUndeliveredPizzas（）和groupPizzaByStatus（）方法变得如此简洁：
getAllUndeliveredPizzas（）:

public static List<Pizza> getAllUndeliveredPizzas(List<Pizza> input) {
    return input.stream().filter(
      (s) -> !deliveredPizzaStatuses.contains(s.getStatus()))
        .collect(Collectors.toList());
}

groupPizzaByStatus（） :

public static EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>> 
  groupPizzaByStatus(List<Pizza> pzList) {
    EnumMap<PizzaStatus, List<Pizza>> map = pzList.stream().collect(
      Collectors.groupingBy(Pizza::getStatus,
      () -> new EnumMap<>(PizzaStatus.class), Collectors.toList()));
    return map;
}

1.9 Enum类型的JSON表现形式

使用Jackson库，可以将枚举类型的JSON表示为POJO。下面的代码段显示了可以用于同一目的的Jackson批注：

@JsonFormat(shape = JsonFormat.Shape.OBJECT)
public enum PizzaStatus {
    ORDERED (5){
        @Override
        public boolean isOrdered() {
            return true;
        }
    },
    READY (2){
        @Override
        public boolean isReady() {
            return true;
        }
    },
    DELIVERED (0){
        @Override
        public boolean isDelivered() {
            return true;
        }
    };
    private int timeToDelivery;
    public boolean isOrdered() {return false;}
    public boolean isReady() {return false;}
    public boolean isDelivered(){return false;}
    @JsonProperty("timeToDelivery")
    public int getTimeToDelivery() {
        return timeToDelivery;
    }
    private PizzaStatus (int timeToDelivery) {
        this.timeToDelivery = timeToDelivery;
    }
}

我们可以按如下方式使用 Pizza 和 PizzaStatus：

Pizza pz = new Pizza();
pz.setStatus(Pizza.PizzaStatus.READY);
System.out.println(Pizza.getJsonString(pz));

生成 Pizza 状态以以下JSON展示：

{
  "status" : {
    "timeToDelivery" : 2,
    "ready" : true,
    "ordered" : false,
    "delivered" : false
  },
  "deliverable" : true
}

有关枚举类型的JSON序列化/反序列化（包括自定义）的更多信息，请参阅Jackson-将枚举序列化为JSON对象。

1.10 补充

我们在上面讲到了，我们可以通过在枚举类型中定义属性,方法和构造函数让它变得更加强大。
下面我通过一个实际的例子展示一下，当我们调用短信验证码的时候可能有几种不同的用途，我们在下面这样定义：

public enum PinType {
    REGISTER(100000, "注册使用"),
    FORGET_PASSWORD(100001, "忘记密码使用"),
    UPDATE_PHONE_NUMBER(100002, "更新手机号码使用");
    private final int code;
    private final String message;
    PinType(int code, String message) {
        this.code = code;
        this.message = message;
    }
    public int getCode() {
        return code;
    }
    public String getMessage() {
        return message;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "PinType{" +
                "code=" + code +
                ", message='" + message + '\'' +
                '}';
    }
}

实际使用：

System.out.println(PinType.FORGET_PASSWORD.getCode());
System.out.println(PinType.FORGET_PASSWORD.getMessage());
System.out.println(PinType.FORGET_PASSWORD.toString());

Output:

100001
忘记密码使用
PinType{code=100001, message='忘记密码使用'}

这样的话，在实际使用起来就会非常灵活方便！

二、final，static，this，super关键字总结

2.1 final关键字

final关键字，意思是最终的、不可修改的，最见不得变化，用来修饰类、方法和变量，具有以下特点：

final修饰的类不能被继承，final类中的所有成员方法都会被隐式的指定为final方法；
final修饰的方法不能被重写；
final修饰的变量是常量，如果是基本数据类型的变量，则其数值一旦在初始化之后便不能更改；如果是引用类型的变量，则在对其初始化之后便不能让其指向另一个对象。

说明：使用final方法的原因有两个。第一个原因是把方法锁定，以防任何继承类修改它的含义；第二个原因是效率。在早期的Java实现版本中，会将final方法转为内嵌调用。但是如果方法过于庞大，可能看不到内嵌调用带来的任何性能提升（现在的Java版本已经不需要使用final方法进行这些优化了）。类中所有的private方法都隐式地指定为final。

2.2 static关键字

static 关键字主要有以下四种使用场景：

修饰成员变量和成员方法: 被 static 修饰的成员属于类，不属于单个这个类的某个对象，被类中所有对象共享，可以并且建议通过类名调用。被static 声明的成员变量属于静态成员变量，静态变量存放在 Java 内存区域的方法区。调用格式：类名.静态变量名 类名.静态方法名()方法区与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做 Non-Heap（非堆），目的应该是与 Java 堆区分开来。HotSpot 虚拟机中方法区也常被称为 “永久代”，本质上两者并不等价。仅仅是因为 HotSpot 虚拟机设计团队用永久代来实现方法区而已，这样 HotSpot 虚拟机的垃圾收集器就可以像管理 Java 堆一样管理这部分内存了。但是这并不是一个好主意，因为这样更容易遇到内存溢出问题。
静态代码块: 静态代码块定义在类中方法外, 静态代码块在非静态代码块之前执行(静态代码块—>非静态代码块—>构造方法)。该类不管创建多少对象，静态代码块只执行一次.

静态代码块的格式是

static {    
语句体;   
}

一个类中的静态代码块可以有多个，位置可以随便放，它不在任何的方法体内，JVM加载类时会执行这些静态的代码块，如果静态代码块有多个，JVM将按照它们在类中出现的先后顺序依次执行它们，每个代码块只会被执行一次。
重要知识点详解 - 图1
静态代码块对于定义在它之后的静态变量，可以赋值，但是不能访问.
Example：

public class Test {
    public Test() {
        System.out.print("默认构造方法！--");
    }
    //非静态代码块
    {
        System.out.print("非静态代码块！--");
    }
    //静态代码块
    static {
        System.out.print("静态代码块！--");
    }
    private static void test() {
        System.out.print("静态方法中的内容! --");
        {
            System.out.print("静态方法中的代码块！--");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        Test.test();//静态代码块！--静态方法中的内容! --静态方法中的代码块！--
    }
}

上述代码输出：

静态代码块！--非静态代码块！--默认构造方法！--静态方法中的内容! --静态方法中的代码块！--

当只执行 Test.test(); 时输出：

静态代码块！--静态方法中的内容! --静态方法中的代码块！--

当只执行 Test test = new Test(); 时输出：

静态代码块！--非静态代码块！--默认构造方法！--

非静态代码块与构造函数的区别是：非静态代码块是给所有对象进行统一初始化，而构造函数是给对应的对象初始化，因为构造函数是可以多个的，运行哪个构造函数就会建立什么样的对象，但无论建立哪个对象，都会先执行相同的构造代码块。也就是说，构造代码块中定义的是不同对象共性的初始化内容。

静态内部类（static修饰类的话只能修饰内部类）： 静态内部类与非静态内部类之间存在一个最大的区别: 非静态内部类在编译完成之后会隐含地保存着一个引用，该引用是指向创建它的外围类，但是静态内部类却没有。没有这个引用就意味着：1. 它的创建是不需要依赖外围类的创建。2. 它不能使用任何外围类的非static成员变量和方法。

Example（静态内部类实现单例模式）

public class Singleton {
    //声明为 private 避免调用默认构造方法创建对象
    private Singleton() {
    }
   // 声明为 private 表明静态内部该类只能在该 Singleton 类中被访问
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    public static Singleton getUniqueInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

当 Singleton 类加载时，静态内部类 SingletonHolder 没有被加载进内存。只有当调用 getUniqueInstance()方法从而触发 SingletonHolder.INSTANCE 时 SingletonHolder 才会被加载，此时初始化 INSTANCE 实例，并且 JVM 能确保 INSTANCE 只被实例化一次。
这种方式不仅具有延迟初始化的好处，而且由 JVM 提供了对线程安全的支持。

静态导包(用来导入类中的静态资源，1.5之后的新特性): 格式为：import static 这两个关键字连用可以指定导入某个类中的指定静态资源，并且不需要使用类名调用类中静态成员，可以直接使用类中静态成员变量和成员方法。

2.3 this关键字
this关键字用于引用类的当前实例。例如：
```
class Manager {
 Employees[] employees;
 void manageEmployees() {
     int totalEmp = this.employees.length;
     System.out.println("Total employees: " + totalEmp);
     this.report();
 }
 void report() { }
}
```
在上面的示例中，this关键字用于两个地方：

this.employees.length：访问类Manager的当前实例的变量。
this.report（）：调用类Manager的当前实例的方法。

此关键字是可选的，这意味着如果上面的示例在不使用此关键字的情况下表现相同。但是，使用此关键字可能会使代码更易读或易懂。

2.4 super关键字

super关键字用于从子类访问父类的变量和方法。例如：

public class Super {
    protected int number;
    protected showNumber() {
        System.out.println("number = " + number);
    }
}
public class Sub extends Super {
    void bar() {
        super.number = 10;
        super.showNumber();
    }
}

在上面的例子中，Sub 类访问父类成员变量 number 并调用其其父类 Super 的 showNumber（） 方法。
使用 this 和 super 要注意的问题：

在构造器中使用 super() 调用父类中的其他构造方法时，该语句必须处于构造器的首行，否则编译器会报错。另外，this 调用本类中的其他构造方法时，也要放在首行。
this、super不能用在static方法中。

简单解释一下：
被 static 修饰的成员属于类，不属于单个这个类的某个对象，被类中所有对象共享。而 this 代表对本类对象的引用，指向本类对象；而 super 代表对父类对象的引用，指向父类对象；所以， this和super是属于对象范畴的东西，而静态方法是属于类范畴的东西。

重要知识点详解