EnumSet可能是Java中最无意义的类 - nullprogram


numSet 可能是 Java 标准库中最无意义的类。它有两个目标，但都失败了。
 
背景
在过去，Java 程序员会像 C 程序员一样构建枚举。例如，这是一个 C 风格的位域枚举（这些罗马人喜欢他们的关键字）：

public final class Color {
    public static final int R = 1 << 0;
    public static final int G = 1 << 1;
    public static final int B = 1 << 2;
}

要构建一组这些项目，请使用 OR ( |) 运算符，就像 C 一样：
int purple = Color.R | Color.B;
缺点是缺乏类型安全。这些是普通的旧整数，不是专用类型，编译器不会检查整数和位域是否交叉。为了解决这个问题，早期的 Java 获得了一个枚举引用类型：
public enum Color { R, G, B }
值得庆幸的是，这只是比 C 枚举的相同语法稍微冗长一些。虽然它很有用，但这些类型不支持 OR 运算符。相反，您应该构建一个 Set。罗马人也爱仪式：
Set<Color> purple = new HashSet<>(Arrays.asList(Color.R, Color.B));
正如您可能猜到的，与原始整数运算相比，这个 HashSet 非常慢且效率低下。类型安全的代价是巨大的。为了缓解这种情况，Java 为枚举提供了一个特殊的 Set 实现：

Set<Color> purple = EnumSet.of(Color.R, Color.B);

不像 OR 运算符那样在语法上精益求精，但比 HashSet 更简洁、更高效。效率来自内部使用位域，就像原始的预枚举示例一样。但它的效率有多高呢？
 
基准
EnumSet 是引用类型，而不是原始类型，因此创建 EnumSet 需要：
  • 内存分配
  • 运行构造函数
  • 运行时构建
  • 反射

这是个体元素思维的本质。没有理由认为 EnumSet 会高效。
为了了解相对成本，我整理了一些粗略的基准。在基准测试中，我构建了一组值，然后多次构建相同的集合并将其与原始集合进行比较。这是 EnumSet 基准测试：
enum Flag { A, B, C, D, E, F, G }

// ...

static void benchmarkEnumSet() {
    System.gc();
    long beg = System.nanoTime();
    Set<Flag> a = EnumSet.of(Flag.A, Flag.B, Flag.G);
    for (int i = 0; i < 1_000_000_000; i++) {
        Set<Flag> b = EnumSet.of(Flag.A, Flag.B, Flag.G);
        assert a.equals(b);
    }
    long end = System.nanoTime();
    System.out.println("EnumSet\t" + (end - beg)/1e9);
}

经典位域的基准：

static final int A = 1 << 0;
static final int B = 1 << 1;
static final int C = 1 << 2;
static final int D = 1 << 3;
static final int E = 1 << 4;
static final int F = 1 << 5;
static final int G = 1 << 6;

// ...

static void benchmarkBitfield() {
    System.gc();
    long beg = System.nanoTime();
    int a = A | B | G;
    for (int i = 0; i < 1_000_000_000; i++) {
        int b = A | B | G;
        assert a == b;
    }
    long end = System.nanoTime();
    System.out.println("bitfield\t" + (end - beg)/1e9);
}


完整来源：Benchmark.java
在 x86-64 Debian Buster 及其 OpenJDK 11（OpenJDK 的最新长期支持版本）上的结果：

HashSet    104.486260884
EnumSet      3.900099588
bitfield     0.003371834

HashSet    109.827488593
EnumSet      3.484818891
bitfield     0.003430366

HashSet    107.106317379
EnumSet      3.742689517
bitield      0.000000057

EnumSet 比 HashSet 快两个数量级。这听起来不错，直到下一个结果：在最坏的情况下，位域比 EnumSet 快三个数量级。
。编译器未能在 HashSet 和 EnumSet 基准测试中实现相同的优化。一旦回暖，位域是 超过1000倍的速度更快，因为他们将不会阻止优化。
 
EnumSet 有什么意义呢
那么 EnumSet 有什么意义呢？我提到它没有实现它的两个目标中的任何一个。
  1. 位域缺乏类型安全性。Set（通过泛型）没有。
  2. 通常的 Set 实现 HashSet 远不如位域有效。EnumSet 尝试将其与位域恢复一致。

EnumSet 对于类型安全来说是不必要的，因为它已经是 Set 的一个属性。我们已经有了一个更通用的 Set 实现：HashSet。相对于位域，EnumSet 并不比 HashSet 快。
位域是一个原始类型，不会创建对象，当然Set 的类型安全需要付出高昂的代价。
这并不是说您应该改变编写 Java 的方式。这是对生态系统的批评——它的设计和习语——也是我没有错过它的（许多）原​​因之一。