Java EnumMap：高效處理 Enum 類型的映射

在 Java 集合框架中，EnumMap 是一個特殊的 Map 實現，專門用於存儲以 Enum 類型作為鍵的映射。

它提供了高效的記憶體使用和性能優勢，特別適合於使用 Enum 類型作為鍵的場景。

EnumMap 的主要特點

高效性：EnumMap 內部使用 Array 實現，因此比 HashMap 更高效。

HashMap
- 插入（put）：平均 O(1)，最壞情況 O(n)
- 查詢（get）：平均 O(1)，最壞情況 O(n)
- 刪除（remove）：平均 O(1)，最壞情況 O(n)
EnumMap
- 插入（put）：O(1)
- 查詢（get）：O(1)
- 刪除（remove）：O(1)

EnumMap 的所有基本操作都是真正的 O(1) 時間複雜度，不存在最壞情況

類型安全：鍵必須是同一個 Enum 類型，提供了類型安全。
有序性：EnumMap 中的元素按照 Enum 常量的定義順序排序。
不允許 null Key：但允許 null Value。

基本用法

1. 創建 EnumMap

首先，定義一個 Enum 類型：

enum DayOfWeek {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}

然後，創建並使用 EnumMap：

import java.util.EnumMap;

public class EnumMapExample {

    public static void main(String[] args) {

        // 創建 EnumMap
        EnumMap<DayOfWeek, String> scheduleMap = new EnumMap<>(DayOfWeek.class);

        // 添加元素
        scheduleMap.put(DayOfWeek.MONDAY, "工作");
        scheduleMap.put(DayOfWeek.TUESDAY, "會議");
        scheduleMap.put(DayOfWeek.WEDNESDAY, "健身");
        scheduleMap.put(DayOfWeek.THURSDAY, "在家工作");
        scheduleMap.put(DayOfWeek.FRIDAY, "電影之夜");

        // 獲取元素
        System.out.println("星期三的安排：" + scheduleMap.get(DayOfWeek.WEDNESDAY));

        // 遍歷 EnumMap
        for (DayOfWeek day : scheduleMap.keySet()) {
            System.out.println(day + ": " + scheduleMap.get(day));
        }
    }
}

2. 使用 EnumMap 進行分組或計數

EnumMap 非常適合用於對Enum值進行分組或計數：

import java.util.EnumMap;

enum Fruit {
    APPLE, BANANA, ORANGE, GRAPE
}

public class EnumMapGroupingExample {

    public static void main(String[] args) {

        Fruit[] fruits = {Fruit.APPLE, Fruit.BANANA, Fruit.APPLE, Fruit.ORANGE, Fruit.GRAPE, Fruit.APPLE};

        EnumMap<Fruit, Integer> fruitCount = new EnumMap<>(Fruit.class);

        // 計數
        for (Fruit fruit : fruits) {
            fruitCount.put(fruit, fruitCount.getOrDefault(fruit, 0) + 1);
        }

        // 遍歷 EnumMap
        for (Fruit fruit : Fruit.values()) {
            System.out.println(fruit + ": " + fruitCount.getOrDefault(fruit, 0));
        }
    }
}

3. 在 switch 語句中使用 EnumMap

EnumMap 可以用來替代 switch 語句，特別是在處理複雜邏輯時：

import java.util.EnumMap;
import java.util.function.Consumer;

enum Operation {
    ADD, SUBTRACT, MULTIPLY, DIVIDE
}

public class EnumMapSwitchExample {

    private static final EnumMap<Operation, Consumer<Integer>> operationMap = new EnumMap<>(Operation.class);

    static {
        operationMap.put(Operation.ADD, x -> System.out.println("加法：" + (x + x)));
        operationMap.put(Operation.SUBTRACT, x -> System.out.println("減法：" + (x - x)));
        operationMap.put(Operation.MULTIPLY, x -> System.out.println("乘法：" + (x * x)));
        operationMap.put(Operation.DIVIDE, x -> System.out.println("除法：" + (x / x)));
    }

    public static void main(String[] args) {
        performOperation(Operation.ADD, 5);
        performOperation(Operation.MULTIPLY, 3);
    }

    private static void performOperation(Operation operation, int value) {

        Consumer<Integer> action = operationMap.get(operation);
        if (action != null) {
            action.accept(value);
        } else {
            System.out.println("不支持的操作");
        }
    }
}

優勢

性能：EnumMap 比 HashMap 更高效，特別是在處理 Enum 鍵時。
類型安全：編譯時類型檢查可以防止錯誤的鍵類型。
記憶體效率：EnumMap 內部使用陣列，比 HashMap 更節省記憶體。
有序性：元素按Enum常量的定義順序排序，便於遍歷和處理。

注意事項

只能使用 Enum 作為鍵：EnumMap 的鍵必須是同一個 Enum 類型。
不允許 null Key：嘗試插入 null Key 會拋出 NullPointerException。
初始化：創建 EnumMap 時必須指定 Enum 類型。

C# 的 EnumMap 型別

在 C# 中，可以使用 Dictionary<TEnum, TValue> 來實現類似 EnumMap 的功能，其中 TEnum 是 Enum 類型。

這種方法雖然不如 Java 的 EnumMap 專門優化，但可以達到相似的效果

總結

EnumMap 是一個強大的工具，特別適合於使用 Enum 作為鍵的場景。

它提供了類型安全、高效的性能和記憶體使用，以及自然的元素排序。

在處理 Enum 相關的映射時，EnumMap 通常是比 HashMap 更好的選擇。

通過合理使用 EnumMap，可以使代碼更加清晰、高效和易於維護。

圖片來源：AI 產生