关于java枚举类型的疑问

Question

先上一段能编译通过的程序：

enum Direction {
    EAST,
    WEST,
    SOUTH,
    NORTH;
}

public class SimpleEnum {
    public static void main(String args[]){
        Direction d = Direction.EAST;
        switch(d) {
        case EAST:
            System.out.println("Dragon");
            break;
        case WEST:
            System.out.println("Tiger");
            break;
        case SOUTH:
            System.out.println("Peacock");
            break;
        case NORTH:
            System.out.println("Tortoise");
        }
    }
}

我的疑问是： 为什么程序中对 enum 常量的引用不一致？

在 main函数中，

Direction d = Direction.EAST;

如果写成

Direction d = EAST;

javac 会报错，说找不到符号 EAST.

而switch case的代码块中必须直接跟枚举常量， 如果把 case EAST: 改成 case Direction.EAST:， javac 会报告说： 枚举 switch case 标签必须为枚举常量的非限定名称。

这种形式的不一致让人有些不爽。为什么会有这种不一致呢？

Answer 1

enum是jdk5引入的语法糖，定义一个enum类实际上也是定义一个class，只是通过enum定义这个特殊class的时候，编译器会帮你做些事情：

1. 所有的枚举类会默认继承Enum类
2. 所有的枚举类是final的，不可扩展子类
3. 所有定义的枚举常量，会生成定义的枚举类中生成public static final常量

所以，枚举类和普通类的用法没有太大的区别，譬如：

case1: 
public enum TrafficLight  {
  RED("红灯"),
  GREEN("绿灯"),
  YELLOW("黄灯"),
  ;
  private final String desc;
  TrafficLight (String desc) { this.desc = desc; }
  public String getDesc() { return desc; }
}

case2: 
public enum TrafficLight {
  RED("红灯") {
    public TrafficLight next() { return YELLOW; }
  },
  GREEN("绿灯") {
    public TrafficLight  next() { return RED; }
  },
  YELLOW("黄灯") {
    public TrafficLight next() { return GREEN; }
  },
  ;
  private final String desc;
  TrafficLight (String desc) { this.desc = desc; }
  public String getDesc() { return desc; }
  public abstract TrafficLight next();
}

根据上面的描述：

• 第一个问题：Direction d = Direction.EAST;的答案就很显然了，赋值枚举变量的时候，当然要带前缀了，因为这些枚举常量是指定枚举类中的常量，必须加上类限定前缀。

---

java的switch语法，是通过jvm的tableswitch和lookupswitch两个指令实现。简单说一下实现原理：java编译器为switch语句编译成一个局部变量数组，每个case对应一个数组的索引，指令的执行是通过不同的数组索引找到不同的入口指令。所以原则上switch...case只能处理int型的变量。

enum能用在switch语句中，也是一个语法糖，我们知道所有枚举类的父类Enum中有一个private final int ordinal;，java编译器检测到switch语句中变量是一个枚举类，则会利用之前枚举类的ordinal属性，编译一个局部变量数组，后续在进行case分支比较的时候，就是简单通过tableswitch或lookupswitch指令来进行跳转，需要注意的一点：这个局部变量数组的构建过程是在编译器在编译阶段完成的。
给一个简单的实例：

package com.lee.test;   
public class Traffic {
    public static void main(String[] args) {
        Light light = Light.RED;
        switch(light) {
        case RED:
            System.out.println("红灯");
            break;
        case GREEN:
            System.out.println("绿灯");
            break;
        case YELLOW:
            System.out.println("黄灯");
            break;
        }
    }
    enum Light { RED, GREEN, YELLOW }
    }

    javap -c 反编译后的字节码：


    public class com.lee.test.Traffic extends java.lang.Object{
public com.lee.test.Traffic();
  Code:
   0:   aload_0
   1:   invokespecial   #10; //Method java/lang/Object."<init>":()V
   4:   return

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
   0:   getstatic       #18; //Field com/lee/test/Traffic$Light.RED:Lcom/lee/test/Traffic$Light;
   3:   astore_1
   4:   invokestatic    #24; //Method $SWITCH_TABLE$com$lee$test$Traffic$Light:()[I
   7:   aload_1
   8:   invokevirtual   #27; //Method com/lee/test/Traffic$Light.ordinal:()I
   11:  iaload
   12:  tableswitch{ //1 to 3
                1: 40;
                2: 51;
                3: 62;
                default: 70 }
   40:  getstatic       #31; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   43:  ldc     #37; //String 红灯
   45:  invokevirtual   #39; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   48:  goto    70
   51:  getstatic       #31; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   54:  ldc     #45; //String 绿灯
   56:  invokevirtual   #39; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   59:  goto    70
   62:  getstatic       #31; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   65:  ldc     #47; //String 黄灯
   67:  invokevirtual   #39; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   70:  return

static int[] $SWITCH_TABLE$com$lee$test$Traffic$Light();
  Code:
   0:   getstatic       #53; //Field $SWITCH_TABLE$com$lee$test$Traffic$Light:[I
   3:   dup
   4:   ifnull  8
   7:   areturn
   8:   pop
   9:   invokestatic    #55; //Method com/lee/test/Traffic$Light.values:()[Lcom/lee/test/Traffic$Light;
   12:  arraylength
   13:  newarray int
   15:  astore_0
   16:  aload_0
   17:  getstatic       #59; //Field com/lee/test/Traffic$Light.GREEN:Lcom/lee/test/Traffic$Light;
   20:  invokevirtual   #27; //Method com/lee/test/Traffic$Light.ordinal:()I
   23:  iconst_2
   24:  iastore
   25:  goto    29
   28:  pop
   29:  aload_0
   30:  getstatic       #18; //Field com/lee/test/Traffic$Light.RED:Lcom/lee/test/Traffic$Light;
   33:  invokevirtual   #27; //Method com/lee/test/Traffic$Light.ordinal:()I
   36:  iconst_1
   37:  iastore
   38:  goto    42
   41:  pop
   42:  aload_0
   43:  getstatic       #62; //Field com/lee/test/Traffic$Light.YELLOW:Lcom/lee/test/Traffic$Light;
   46:  invokevirtual   #27; //Method com/lee/test/Traffic$Light.ordinal:()I
   49:  iconst_3
   50:  iastore
   51:  goto    55
   54:  pop
   55:  aload_0
   56:  dup
   57:  putstatic       #53; //Field $SWITCH_TABLE$com$lee$test$Traffic$Light:[I
   60:  areturn
  Exception table:
   from   to  target type
    16    25    28   Class java/lang/NoSuchFieldError
    29    38    41   Class java/lang/NoSuchFieldError
    42    51    54   Class java/lang/NoSuchFieldError
}
}

根据上述的描述：

• 枚举变量的定义、赋值是运行时jvm强制要求类型必须一致，所以必须加上类限定前缀；而在switch...case中使用枚举变量，则只是java提供的语法糖，这个特色并不是在运行时通过JVM来保证的，而只是java编译器在编译阶段完成的，在编译过程中的一旦判断switch语句中的变量是enum类型，即只需要以其ordinal属性为索引，通过tableswitch查找局部变量数组(这在反编译后的7~12行字节码可以体现出)。在此时case语句不需要类限定前缀，完全是java编译器的限制(编译器是不需要枚举类的前缀，只需要枚举类编译的static int[] $SWITCH_TABLE)。

PS: JDK7中switch...case语法新增支持string字面量是差不多同样的道理，java编译器根据string常量的hashcode值，在编译阶段构建局部常量数组。

Answer 2

规范是这么定义的，应该有他的原因，虽然我还没有找到，但是可以猜测一下。

如果在主函数中写 Direction d = EAST; 那么 EAST 枚举容易和类里面的变量（或者常量）混淆。

而在 switch 块里面则没有这个问题。