Výčtové typy

Tomáš Pitner, Radek Ošlejšek, Marek Šabo, Jakub Čecháček pitner@muni.cz

Motivace k výčtovému typu

Chceme reprezentovat dny v týdnu.

public static final int MONDAY = 0;
public static final int TUESDAY = 1;
public static final int WEDNESDAY = 2;

  • Problémem je, že nemáme žádnou kontrolu:

    • typovou: metoda přijímající den má parametr typu int, takže bere libovolné číslo, třeba 2000, a to nebude fungovat.

    • hodnotovou: dva dny v týdnu mohou omylem mít stejnou hodnotu a překladač nám to taky neodchytí.

Výčtový typ enum

  • Typově bezpečná cesta, jak vyjmenovat a používat pojmenované konečné výčty prvků.

  • Proměnná určitého výčtového typu může pak nabývat vždy jedné hodnoty z daného výčtu.

  • Definice výčtového typu "den v týdnu":

public enum Day {
  MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}

Jak to bylo v Pythonu?

  • Zde bylo třeba podědit ze třídy Enum a ručně ohodnotit jednotlivé prvky výčtu:

class State(Enum):
    INIT = 1
    RUNNING = 2
    STOPPED = 3

Příklad použití výčtu

  • Velmi příjemné použití ve větvení switch

public String tellItLikeItIs(Day day) {
  switch (day) {
    case MONDAY:
      return "Mondays are bad.";
    case FRIDAY:
      return "Fridays are better.";
    case SATURDAY, SUNDAY:
      return "Weekends are best.";
    default:
      return "Midweek days are so-so.";
  }
}

  • Klíčové slovo break může být vynecháno, protože return způsobí okamžitý návrat z funkce.

Porovnání enum

Lze snadno a bezpečně testovat rovnost pomocí ==:

  • day == MONDAY

  • day.equals(MONDAY) - funguje stejně, pouze selže při day == null

  • MONDAY.equals(day) - bezpečněji, ale stejně lépe psát day == MONDAY

Díky tomu, že každý výčet implementuje Comparable<E>, lze prvky i řadit. Platí tedy, že MONDAY je před TUESDAY atd.

Výčty vs. třídy

  • Výčtový typ se koncepčně velmi podobá třídě, de facto je to třída.

  • Výčet má však jen pevně daný počet prvků (instancí).

  • Pro každý prvek daného typu enum je získatelné jeho ordinální číslo (pořadí) metodou int ordinal().

  • Každý námi definovaný výčtový typ je potomkem třídy java.lang.Enum.

  • Podobně jako jiné třídy má vestavěné metody a může mít další metody, konstruktory apod.

Výčtový typ s dalšími vlastnostmi

  • Využijeme, že enum je de facto třída.

  • Přidáme atributy, případně metody nebo i konstruktor.

  • Dobře se využije možnost definovat jednotlivé prvky výčtu s inicializací jeho atributů.

  • Lze i překrýt metody jako toString a vracet jiné textové reprezentace

  • Nelze však překrýt equals, porovnání proto zůstává takové, že x.equals(y) <⇒ x == y

Příklad (1)

enum OrderStatus {
    // 3 instances and no more ever
    // they might by initialized with parameters
    ORDERED(5), PREPARING(2), READY(0);
    // enum may have attributes (not necessarily final)
    int timeToReady;
    OrderStatus(int timeToReady) {
        this.timeToReady = timeToReady;
    }
    // may override toString
    @Override public String toString() { return "ready in " + timeToReady; }
    // this would not compile! must NOT override equals
    @Override public boolean equals(Object o) {
        if(o instanceof OrderStatus status)
            return timeToReady == status.timeToReady;
        return false;
    }
}

Příklad (2)

OrderStatus status = OrderStatus.PREPARING;
System.out.println(status);
// may even directly modify status properties
OrderStatus.PREPARING.timeToReady = 1;
System.out.println(status);
// status is still == (though modified inside)
System.out.println(status == OrderStatus.PREPARING);

Výčty mají předem přesně daný počet instancí

  • Toto se nezkompiluje, duplicitní identifikátor ORDERED.

  • Že pokaždé jinak inicializovaný, nehraje roli.

  • Parametry v závorce nezpůsobí vytvoření nových prvků jako new.

enum OrderStatus {
  ORDERED(5), ORDERED(15), PREPARING(2), READY(0);
}

Prvky jsou uspořádané

  • Jsou uspořádané dle pořadí, v jakém jsou uvedeny, aniž bychom cokoli definovali.

  • Nelze ovšem psát OrderStatus.ORDERED < OrderStatus.PREPARING, ale je nutno využít compareTo:

  • OrderStatus.ORDERED.compareTo(OrderStatus.PREPARING)

Množina prvků výčtu EnumSet

  • Jelikož prvků výčtu je konečný (a většinou nevelký) počet, je dobré, že pro ně máme speciální typ množiny - java.util.EnumSet.

  • EnumSet je abstraktní podtřídou AbstractSet a má dvě neabstraktní implementace:

    RegularEnumSet

    vnitřně implementován jako bitové pole do velikosti 64 bitů, a to pomocí jednoho long

    JumboEnumSet

    jako bitový vektor libovolné, tzn. i větší velikosti

Příklad EnumSet

EnumSet<OrderStatus> set = EnumSet.of(OrderStatus.ORDERED, OrderStatus.READY);
// prints [ready in 5, ready in 0]:
System.out.println(set);
// prints [ready in 2]:
System.out.println(EnumSet.complementOf(set));
// prints class java.util.RegularEnumSet:
System.out.println(set.getClass());

  • další použitelné (statické) metody EnumSet:

    • EnumSet.noneOf() → vytvoří prázdnou množinu ** EnumSet.range(LOWER, UPPER) → vytvoří množinu prvků od LOWER po UPPER

Mapa s klíči prvky výčtu EnumMap

  • Z obdobného důvodu se nabízí rovněž mapa EnumMap.

  • Klíčem jsou prvky výčtu (tzn. jsou pevně předem dány a většinou jich není moc).

EnumMap<OrderStatus, Integer> countOrders
  = new EnumMap<OrderStatus, Integer>(OrderStatus.class);
countOrders.put(OrderStatus.ORDERED, 4);
countOrders.put(OrderStatus.READY, 2);
System.out.println(countOrders);

Repl.it demo k výčtovým typům

Další zdroje