枚举与常用标准库

学习目标

使用 enum 表达固定选项集合。
为枚举添加字段、构造器和业务方法。
使用 Optional<T> 表达可能不存在的查询结果。
使用 Objects.requireNonNull 做必填参数校验。
使用 StringJoiner 生成稳定摘要文本。
使用 Comparator 描述排序规则。
使用 EnumMap 按枚举键统计数据。

前置知识

已完成Lambda 与 Stream API，能够阅读 stream、filter、sorted、Optional、方法引用和 JUnit 断言。

为什么需要枚举

学习任务有固定状态：

待开始。
进行中。
已完成。
受阻。

如果用字符串表达状态，代码很容易写错：

java

String status = "todo";
String anotherStatus = "TODO";
String typo = "todoo";

这些值都能编译通过，但业务含义并不一致。枚举把固定选项写进类型系统：

java

StudyTaskStatus status = StudyTaskStatus.TODO;

这样调用者只能从定义好的常量中选择，拼写错误会在编译期暴露。

定义枚举

枚举使用 enum 定义：

java

public enum StudyTaskStatus {
    TODO,
    IN_PROGRESS,
    DONE,
    BLOCKED
}

枚举常量通常使用全大写命名。它们不是普通字符串，而是 StudyTaskStatus 类型的固定对象。

枚举字段和方法

枚举也可以有字段、构造器和方法：

java

public enum StudyTaskStatus {
    TODO("待开始"),
    IN_PROGRESS("进行中"),
    DONE("已完成"),
    BLOCKED("受阻");

    private final String displayName;

    StudyTaskStatus(String displayName) {
        this.displayName = displayName;
    }

    public String displayName() {
        return displayName;
    }

    public boolean open() {
        return this != DONE;
    }
}

这里 displayName 用于展示中文名称，open 用于判断任务是否仍需要处理。把行为放进枚举，比在各处写 status != DONE 更集中。

优先级也可以建模成枚举：

java

public enum StudyTaskPriority {
    LOW(1, "低"),
    MEDIUM(2, "中"),
    HIGH(3, "高");
}

weight 可以用于排序，displayName 可以用于摘要文本。

Objects：必填参数校验

Objects.requireNonNull 是常见空值校验工具：

java

this.status = Objects.requireNonNull(status, "status must not be null");
this.priority = Objects.requireNonNull(priority, "priority must not be null");

它会在参数为 null 时抛出 NullPointerException，并带上你提供的消息。前面课程常用 IllegalArgumentException 表达业务输入不合法；这里用 Objects.requireNonNull 表达“这个引用必须存在”。

不要把它当成所有校验的替代品。标题为空白仍然需要业务校验：

java

if (title == null || title.isBlank()) {
    throw new IllegalArgumentException("title must not be blank");
}

Optional：可能没有结果

查询任务时，可能找得到，也可能找不到。返回 null 会把风险推给调用者。Optional<T> 可以明确表达“可能没有”：

java

public Optional<StudyTask> findByTitle(String title) {
    String normalizedTitle = normalizeTitle(title);
    return tasks.stream()
            .filter(task -> task.title().equalsIgnoreCase(normalizedTitle))
            .findFirst();
}

调用者可以判断：

java

Optional<StudyTask> task = board.findByTitle("Optional");
task.ifPresent(found -> System.out.println(found.summary()));

本章只使用 Optional 表达查询结果，不把它作为字段保存。StudyTask 内部可以保存一个可空 dueDate，对外再返回 Optional<LocalDate>：

java

public Optional<LocalDate> dueDate() {
    return Optional.ofNullable(dueDate);
}

StringJoiner：稳定拼接文本

当摘要由多个部分组成时，StringJoiner 比手动处理分隔符更清楚：

java

StringJoiner joiner = new StringJoiner(" | ");
joiner.add(priority.displayName())
        .add(status.displayName())
        .add(title);
dueDate().ifPresent(date -> joiner.add("due " + date));
return joiner.toString();

输出示例：

text

高 | 待开始 | Stream 复盘 | due 2026-07-05

如果任务没有截止日期，最后一段不会出现，也不会留下多余分隔符。

Comparator：描述排序规则

任务看板需要把开放任务排在一起，先看优先级，再看截止日期，最后看标题：

java

private static Comparator<StudyTask> taskOrder() {
    return Comparator
            .comparing(StudyTask::priority,
                    Comparator.comparingInt(StudyTaskPriority::weight).reversed())
            .thenComparing(task -> task.dueDate().orElse(LocalDate.MAX))
            .thenComparing(StudyTask::title);
}

这段规则可以读成：

按优先级权重降序。
优先级相同时，截止日期更早的排前面。
仍然相同时，按标题排序。

LocalDate.MAX 表示“没有截止日期时放到较晚位置”。这比写很多嵌套 if 更容易维护。

EnumMap：按枚举统计

如果键是枚举，EnumMap 是专门为枚举键设计的 Map：

java

Map<StudyTaskStatus, Integer> counts = new EnumMap<>(StudyTaskStatus.class);
for (StudyTaskStatus status : StudyTaskStatus.values()) {
    counts.put(status, 0);
}
for (StudyTask task : tasks) {
    counts.merge(task.status(), 1, Integer::sum);
}

先为每个状态放入 0，可以保证即使某个状态没有任务，摘要里也能显示出来：

text

待开始=1, 进行中=1, 已完成=1, 受阻=0

可运行代码

StudyTaskStatus 展示带字段和方法的枚举状态。
StudyTaskPriority 展示带权重的枚举优先级。
StudyTask 展示 Objects、Optional 和 StringJoiner。
StudyTaskBoard 展示 Comparator、EnumMap、查询和排序。
StudyTaskBoardTest 覆盖枚举行为、摘要、排序、查询、统计、只读返回和非法输入。
面向对象练习提供同主题 starter/solution。

使用 Java 21 运行对应测试：

bash

mvn -B -pl examples/java-core -am test
mvn -B -pl exercises/object-oriented/starter -am compile
mvn -B -pl exercises/object-oriented/solution -am test

常见错误与调试提示

用字符串保存固定状态：拼写错误很难提前发现。
在多个地方重复判断枚举状态：可以把简单行为放进枚举方法。
滥用 Optional.get()：先判断或使用 ifPresent、orElse 等方法。
把 Optional 作为所有字段类型：初学阶段优先把它用于返回值。
忘记 Objects.requireNonNull 抛出的是 NullPointerException。
手动拼接分隔符：多字段摘要优先考虑 StringJoiner。
排序规则散落在多个地方：把 Comparator 抽成一个清楚的方法。

调试这类代码时，先看枚举常量是否符合业务选项，再看 Optional 是否为空，最后看排序规则中每一段比较条件是否符合预期。

最佳实践及适用边界

固定选项集合优先考虑枚举，而不是字符串常量。
枚举可以保存展示名、权重和简单业务判断。
查询可能没有结果时，返回 Optional<T> 比返回 null 更清楚。
必填引用可以用 Objects.requireNonNull 快速校验。
复杂排序用 Comparator 组合规则，避免巨大条件分支。
枚举键统计可以考虑 EnumMap。

分级练习

基础：实现 StudyTaskStatus.open、StudyTaskPriority.weight 和任务摘要。
进阶：实现 StudyTaskBoard.findByTitle 和 firstOverdueTask，用 Optional 表达可能没有结果。
挑战：实现 openTasksByPriority 和 statusSummary，使用 Comparator、EnumMap 和 StringJoiner。

面试与复习题

枚举相比字符串状态有什么优势？
枚举为什么也可以有字段和方法？
Objects.requireNonNull 适合解决什么问题？
Optional<T> 表达什么语义？
为什么不建议随手调用 Optional.get()？
StringJoiner 相比手动拼接分隔符有什么好处？
Comparator.thenComparing 适合什么场景？
什么情况下可以考虑使用 EnumMap？

本章总结

枚举把固定业务选项变成类型，能减少字符串拼写错误，并把简单行为集中到枚举内部。配合 Optional、Objects、StringJoiner、Comparator 和 EnumMap，日常 Java 代码可以更明确地表达空值、文本拼接、排序和统计规则。

下一步

上一章：Lambda 与 Stream API

下一章：Java 核心综合复盘

继续查看：学习路线

枚举与常用标准库 ​

学习目标 ​

前置知识 ​

为什么需要枚举 ​

定义枚举 ​

枚举字段和方法 ​

Objects：必填参数校验 ​

Optional：可能没有结果 ​

StringJoiner：稳定拼接文本 ​

Comparator：描述排序规则 ​

EnumMap：按枚举统计 ​

可运行代码 ​

常见错误与调试提示 ​

最佳实践及适用边界 ​

分级练习 ​

面试与复习题 ​

本章总结 ​

下一步 ​

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学习目标

前置知识

为什么需要枚举

定义枚举

枚举字段和方法

Objects：必填参数校验

Optional：可能没有结果

StringJoiner：稳定拼接文本

Comparator：描述排序规则

EnumMap：按枚举统计

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