设计山寨枚举-编程知识

作者简介：大家好，我是smart哥，前中兴通讯、美团架构师，现某互联网公司CTO

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一个需求

在Employee类中，定义一个字段，用来表示在哪一天休息（星期几）。

最简单的设计是这样的：

@Data
public class Employee {/*** 指定员工在哪一天休息*/private Integer restDay;
}

使用时，只要传入1~7即可为employee对象指定具体的休息日：

public class EmployeeDemo {public static void main(String[] args) {Employee employee = new Employee();employee.setRestDay(1);}
}@Data
class Employee {/*** 指定员工在哪一天休息*/private Integer restDay;
}

用常量类改进

但是上面的代码有两个问题：

业务含义不明确，在一部分人的认知里，1代表周日，而不是周一，可能会传错
代码没有做任何限制，调用者可以传入任意数字，甚至是负数，这是不合逻辑的

有人可能想到了用接口常量或类常量来解决以上问题，比如：

public class EmployeeDemo {public static void main(String[] args) {Employee employee = new Employee();employee.setRestDay(WeekDay.MONDAY);}
}@Data
class Employee {/*** 指定员工在哪一天休息*/private Integer restDay;
}/*** 常量类*/
class WeekDay {public static final Integer MONDAY = 1;public static final Integer TUESDAY = 2;public static final Integer WEDNESDAY = 3;public static final Integer THURSDAY = 4;public static final Integer FRIDAY = 5;public static final Integer SATURDAY = 6;public static final Integer SUNDAY = 7;
}

自定义枚举改进

但实际上，常量类仅仅是解决了第一个问题：业务含义明确，代码可读性提高。但调用者仍然可以随意传参，比如仍然允许传入-1。

如果希望对入参进行限制，可以对POJO的set方法进行约束：

然而抛异常并不是最优解，虽然确实最终阻止了错误发生，但是太迟了！调用者在编写代码时仍然可能在毫不知情的情况下写出setRestDay(-1)这样的语句（IDEA只会提示传入Integer类型，却不会提示范围是1~7）。

《Effective Java》的作者说过：编译期错误优于运行期错误，如果一段代码注定会出错，应该尽早暴露以便在编译期就解决问题。但是Java编译器只会做语法检查，不会做逻辑运算。

怎么办？

要对方法的形参进行限制，无非从两个方面考虑：

变量类型（已约束）
变量范围（未约束）

变量类型已经被定为Integer，很大程度上阻止了String、Double等其他类型的参数传入，但变量的范围还没有得到约束。但是你想过为什么用户能传入-1吗？因为Integer本身的范围就是-2147483648 至 2147483647，包含了-1。

如果存在一种Xxx类型，它只有7个元素，分别代表周一到周日，那么我们把它作为setRestDay(Xxx xxx)的类型，不仅约束了变量类型（只能是Xxx类型），还约束了变量范围（只有7个）！

很明显，Java的8大基本类型都不符合。

基本类型	字节数	位数	最大值	最小值
byte	1byte	8bit	2^7 - 1	-2^7
short	2byte	16bit	2^15 - 1	-2^15
int	4byte	32bit	2^31 - 1	-2^31
long	8byte	64bit	2^63 - 1	-2^63
float	4byte	32bit	3.4028235E38	1.4E - 45
double	8byte	64bit	1.7976931348623157E308	4.9E - 324
char	2byte	16bit	2^16 - 1	0

最重要的不是范围太大，而是基本类型的范围不能按我们的需要改变。即，可选范围不能根据业务定制。

那我们只剩一条路：根据业务自定义类型。

基本类型无法自定义，所以我们只能新建引用类型。再具体点，就是新建一个类：

怎样才能限制Xxx类只有7个元素呢？

不要走回头路：

Xxx.MONDAY和WeekDay.MONDAY本质上没啥区别，就是换了个类名而已。

但是IDEA的错误提示却给了我们灵感：

也就是说，此时restDay需要的是Xxx类型的变量，而不是Xxx.MONDAY。解决问题的一个思路是想办法把Xxx.MONDAY变成Xxx类型。

这听起来很诡异，Xxx.MONDAY竟然是Xxx类型？！

先别想这么多，按这个思路写一下。是不是这样：

class Xxx {public Xxx MONDAY;
}

也即是说，字段类型是Xxx。

所以原先的代码可以改成这样：

OK，employee.setRestDay(Xxx.MONDAY)总算通过了。

我们再把类名改一下，换个有意义的名字：

初步完成，但别急，停下来仔细看看图中的代码，尝试理解。

理解了吧？

现在我告诉你，上面的代码还是有问题。

类型确实限制为WeekDay，但并没有限制范围。我们完全可以不从WeekDay拿，自己在外面new一个即可：

如何限制外部随意创建某个类的呢？对，单例模式：

外界只能从WeekDay取出设定好的7个对象，这下restDay字段的类型和范围都限制住了。

为枚举添加字段，让含义更明确

通过单例模式，我们新建了WeekDay，既解决了业务含义不明确的问题（MONDAY见名知意），又对入参做了限制（只能从WeekDay获取设定的7个元素）。但我总觉得原先的MONDAY=1更顺眼，MONDAY=new WeekDay()看起来怪怪的。

是的，直面你内心的疑惑：restDay字段的值是WeekDay对象，存入数据库后会变成什么？

我们原本打算用1~7代表一周七天，只不过为了可读性和限定范围，才搞了单例模式，但心里还是希望数据库存的是1~7。

所以我们必须让MONDAY、TUESDAY这些对象具备特征，最终和1~7形成对应关系。

由于在我们的项目中，1就代表周一，不希望被更改，所以我们可以给WeekDay加上final修饰的属性：

为什么提示我属性可能没有初始化呢？这就要看大家final掌握得如何了。final关键字的赋值有以下几种方式：

显式赋值：private final Integer code = 1
静态代码块/代码块赋值
构造器赋值

因为final变量只能赋值一次（不可变），如果不赋值就是默认值，是没有意义的。就好比你想要一个水桶，希望可以存水，但是它的默认值是水泥，而且出厂以后就不能改了...结果你拿到一个装满水泥的水桶，毫无意义。

所以JDK会强制你给final字段赋值，以保证final字段存的是你期望的值。而创建对象时一定会经历显式赋值、代码块赋值、构造器赋值三个时期，只要在任意一个时期为final字段赋值即可保证对象创建后必然有初始值。

然而构造器有点特殊，因为一个对象可以同时拥有多个构造器。即使准备了Constructor A为final字段初始化，调用者仍可以使用无参构造或者Constructor B创建（假设B不给final字段赋值），如此一来final还是没有被赋值。

所以，当前案例使用final字段时必须禁用无参构造，强制走有参构造，确保final字段初始化。

代码修改如下：

去除空参构造、设置唯一的有参构造为private，禁止外界new对象并强制为final字段赋值
提供getter方法（不需要setter，因为反正字段是final，无法改变）

枚举与数据库

一部分人可能从来没试过用MyBatis向数据库插入带有复杂类型的POJO：

你们可能认为，最坏的结果是序列化存入JSON：

但实际上即使我把数据库Column设置为JSON类型也无法插入restDay：

因为如果不作任何配置，MyBatis默认只能处理简单类型和常见的引用类型，比如String、Integer等，对于复杂类型（自定义类、枚举）会自动忽略：

那么，如何处理POJO中复杂类型的字段呢？

通常来说我们会写一个转换器，不论存入还是取出，都要经过转换器：

存入：从restDay中取出code存入数据库
取出：根据code找到对应的WeekDay赋值给restDay

数据库实际存储的一般不会是整个WeekDay对象，而是WeekDay.code或者WeekDay.desc。

具体如何转换复杂对象，我们会在后续章节介绍。

但我个人有时懒得写转换器，都是直接用简单类型：

这个时候也就不存在什么转换了，你可以理解为就是以前的方式，就是Integer restDay。此时类型已经限制成Integer，但范围需要我们自己控制。可以在WeekDay中新增一个of()方法，用来校验前端传来的code是否合法：

@Getter
class WeekDay {public static final WeekDay MONDAY;public static final WeekDay TUESDAY;public static final WeekDay WEDNESDAY;public static final WeekDay THURSDAY;public static final WeekDay FRIDAY;public static final WeekDay SATURDAY;public static final WeekDay SUNDAY;private static final WeekDay[] VALUES;static {// 之前说过，final字段赋值有三种形式，现在我们换成静态代码块赋值MONDAY = new WeekDay(1, "星期一");TUESDAY = new WeekDay(2, "星期二");WEDNESDAY = new WeekDay(3, "星期三");THURSDAY = new WeekDay(4, "星期四");FRIDAY = new WeekDay(5, "星期五");SATURDAY = new WeekDay(6, "星期六");SUNDAY = new WeekDay(7, "星期日");// 在加载类时就收集所有的WeekDay对象VALUES = new WeekDay[]{MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY};}/*** 校验前端传入的code是否合法** @param code* @return*/public static WeekDay of(Integer code) {for (WeekDay weekDay : VALUES) {if (weekDay.code.equals(code)) {return weekDay;}}// 如果根据code找不到对应的WeekDay，说明code范围不对，是非法的throw new IllegalArgumentException("Invalid Enum code:" + code);}private WeekDay(Integer code, String desc) {this.code = code;this.desc = desc;}private final Integer code;private final String desc;
}

// 伪代码
public void saveUser(User user){// 校验一下WeekDay.of(user.getRestDay);// 插入userMapper.insertSelective(user);
}

请大家特别注意上面的新写法：用static静态代码块初始化final字段 + 用VALUE数组收集所有枚举单例对象。

这样我们就控制住了数值范围。当然，这个并不是编译期错误，本质上还是和一开始的处理方式一样：

讲完数据存入，接下来聊聊取出数据后怎么处理。

枚举与前端

比如我们从数据库查出一个Employee对象：

{"name": "bravo","department": "技术部","restDay": 1
}

难道前端这样写？

if (employee.restDay == 1) {$("#restDay").val("星期一");
} else if (employee.restDay == 2) {$("#restDay").val("星期二");
} else if (employee.restDay == 3) {$("#restDay").val("星期三");
} else if (employee.restDay == 4) {$("#restDay").val("星期四");
} else if (employee.restDay == 5) {$("#restDay").val("星期五");
} else if (employee.restDay == 6) {$("#restDay").val("星期六");
} else if (employee.restDay == 7) {$("#restDay").val("星期日");
}

这种转换工作最好在后端完成，理由是：后端更清楚各个状态的对应关系。所以我们应该在接口返回结果之前，就把转换工作完成，最终传递"星期一"而不是1。为此我们需要做两步：

Employee新增private String restDayDesc字段
新增 getDescByCode()方法

最终代码：

@Getter
class WeekDay {public static final WeekDay MONDAY;public static final WeekDay TUESDAY;public static final WeekDay WEDNESDAY;public static final WeekDay THURSDAY;public static final WeekDay FRIDAY;public static final WeekDay SATURDAY;public static final WeekDay SUNDAY;private WeekDay(Integer code, String desc) {this.code = code;this.desc = desc;}private static final WeekDay[] VALUES;static {MONDAY = new WeekDay(1, "星期一");TUESDAY = new WeekDay(2, "星期二");WEDNESDAY = new WeekDay(3, "星期三");THURSDAY = new WeekDay(4, "星期四");FRIDAY = new WeekDay(5, "星期五");SATURDAY = new WeekDay(6, "星期六");SUNDAY = new WeekDay(7, "星期日");VALUES = new WeekDay[]{MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY};}private final Integer code;private final String desc;// 返回所有的对象public static WeekDay[] values() {return VALUES;}// 遍历对象，根据code返回code对应的descpublic static String getDescByCode(Integer code) {WeekDay[] weekDays = WeekDay.values();for (WeekDay weekDay : weekDays) {if (weekDay.getCode().equals(code)) {return weekDay.getDesc();}}throw new IllegalArgumentException("Invalid Enum code:" + code);}
}

public User getUser(){User user = userMapper.selectByPrimaryKey(1L);// 为user设置restDayDesc，方便前端展示user.setRestDayDesc(WeekDay.getDescByCode(user.getCode()));return user;
}

打印结果

Employee{restDay=1, restDayDesc='星期一'}