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Effective Java 讀書筆記: Item 30 - 善用 enum 表示常數和相關操作

記錄讀書心得, 內容不一定和書上一致, 有些是我自己的看法。

參照官網介紹的例子 enum Planet, 可以清楚地明白使用 enum 的好處。書上列舉的好處有:

  • 安全、易讀、執行速度不輸 int 的實作版
  • 天生 immutable
  • 已實作 equals()、hashCode()、Serializable、Comparable

Making the Most of Java 5.0: Enum Tricks 這篇進一步說明使用 enum 的技巧:

  • reverse lookup。key 可以是 code 或字串。enum 會自動生成 valueOf(String) 提供字串的反查, 但有覆寫 toString() 的話, valueOf() 就失效了。這時記得提供自己寫的 fromtString() (不能覆寫 valueOf(), 因為 enum 的方法都是 final)
  • template method。書上稱這個為「constant-specific method implementations」, 重點是藉由 abstract method 保證之後新增的欄位不會漏實作必要的 method。

這則後半都在討論如何寫出好程式, 讓後續維護的人很難犯錯, 這也是作者不斷強調的精神, 一連串的討論值得細細思考。

當 enum 的行為只差在數值不同時, 一個 method 只有一種行為, 用一個 method 即可; 但若要提供多種不同行為時, 實作上有許多選擇:

  1. 只用一個 method 使用 switch 來決定行為
  2. 用 abstract method + constant-specific method implementations 各別實作對應的行為
  3. 類似上面的作法, 但將運算轉包給 nested enum, 使用 composition 的技巧 (見後文說明)。作者稱這個為「the strategy enum pattern」

第一個作法最簡單, 缺點是增加新的常數時, 不小心漏寫對應的程式時, 不會 compile error, 也不會有 runtime error。第二個作法透過 abstract method, 漏寫會導致 compilation error。

但第二個作法也有個小問題: 不同方法之間無法重用類似的程式, 而重覆的程式容易造成 bug。於是有第三個作法來避免這個問題, 不過也提昇實作複雜度, 程式變得沒那麼易懂。

書上舉的範例是: 定義 enum PayrollDay 來表示星期幾, 並提供方法依當天的工作時數來計算薪資。書上的範例 code 如下:

enum PayrollDay {
    MONDAY(PayType.WEEKDAY),
    TUESDAY(PayType.WEEKDAY),
    WEDNSDAY(PayType.WEEKDAY),
    THURSDAY(PayType.WEEKDAY),
    FRIDAY(PayType.WEEKDAY),
    SATURDAY(PayType.WEEKEND),
    SUNDAY(PayType.WEEKEND);

    private final PayType payType;
    PayrollDay(PayType payType) { this.payType = payType; }

    double pay(double hoursWorked, double payRate) {
        return this.payType.pay(hoursWorked, payRate);
    }

    private enum PayType {
        WEEKDAY {
            double overtimePay(double hours, double payRate) {
                return hours <= HOURS_PER_SHIFT ? 0 :
                    (hours - HOURS_PER_SHIFT) * payRate / 2;
            }
        },
        WEEKEND {
            double overtimePay(double hours, double payRate) {
                return hours * payRate / 2;
            }
        };
        private static final int HOURS_PER_SHIFT = 8;

        abstract double overtimePay(double hours, double payRate);

        double pay(double hoursWorked, double payRate) {
            double basePay = hoursWorked * payRate;
            return basePay + overtimePay(hoursWorked, payRate);
        }
    }
}

這個寫法有兩個特色:

  • 將實際的計算外包給 PayType, 藉此共用算法
  • 透過 constructor 強迫選擇 PayType。若有新的情況, 比方新年假期要算兩倍薪資, 開發者會記得寫新的 PayType。

依作者的思維, 讓維護的人不易犯錯比較重要。在這前提下, 讓程式沒那麼直接, 是可以容忍的 trade-off。我個人也認為如此, 開發者的功力會持續進步, 就愈來愈能看懂這類「進階技巧」, 而不會覺得這類寫法比較難懂。長遠來看, 是比較好的選擇。

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