使用 EnumMap 提升性能的实际案例，别再浪费性能了！

开篇语

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  今天我要给大家分享一些自己日常学习到的一些知识点，并以文字的形式跟大家一起交流，互相学习，一个人虽可以走的更快，但一群人可以走的更远。

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前言

在 Java 中，当我们需要将枚举（enum）类型作为键来存储数据时，EnumMap 是一种非常高效的解决方案。相比于其他 Map 实现，EnumMap 的性能要高得多，尤其在枚举键的使用场景下。你可能会问：“使用普通的 HashMap 不行吗？为什么要特意使用 EnumMap？”
今天，我们就来通过一个实际的案例，深入理解 EnumMap 的优势，并展示它如何提升性能！

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1. 什么是 EnumMap？

EnumMap 是 Map 接口的一个实现类，专门用于将 枚举类型 作为键。EnumMap 的底层实现是基于数组，它将每个枚举常量映射到数组的一个索引，从而提供了极高的访问速度。与其他 Map 实现（如 HashMap）相比，EnumMap 在性能上有显著的优势。

1.1 特点

• 高效性：EnumMap 的底层实现是数组，通过索引直接访问，因此比使用哈希算法的 HashMap 更加高效。
• 强类型：键是枚举类型，这使得代码更加清晰，且避免了使用字符串或其他类型时可能出现的错误。
• 轻量级：EnumMap 不使用哈希表，而是直接使用数组来存储数据，内存占用非常小。

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2. EnumMap 的使用场景

EnumMap 适合用于以下场景：

• 键是枚举类型：当你需要将枚举常量作为键进行映射时，EnumMap 提供了最好的性能。
• 高效存取数据：在需要频繁进行键值对存取的场景下，EnumMap 的性能优势尤为明显。
• 内存效率：对于枚举键，EnumMap 使用数组存储数据，不像 HashMap 那样使用大量的散列算法，因此在内存使用上更加高效。

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3. 性能对比：EnumMap vs HashMap

让我们通过一个性能对比的实际案例，来看一下 EnumMap 相比于 HashMap 的优势。

3.1 案例场景

假设我们有一个表示不同状态的枚举类型（比如“订单状态”），我们需要根据这些状态存储一些信息。我们将使用 EnumMap 和 HashMap 分别进行实现，然后测试它们的性能。

3.2 代码实现

首先，我们定义一个 OrderStatus 枚举类型：

public enum OrderStatus {
    PENDING,     // 待处理
    SHIPPED,     // 已发货
    DELIVERED,   // 已送达
    CANCELLED    // 已取消
}

接着，使用 EnumMap 和 HashMap 来存储 OrderStatus 和对应的订单数量：

import java.util.EnumMap;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class EnumMapPerformanceTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试 EnumMap
        long startTime = System.nanoTime();
        Map<OrderStatus, Integer> enumMap = new EnumMap<>(OrderStatus.class);
        for (OrderStatus status : OrderStatus.values()) {
            enumMap.put(status, (int) (Math.random() * 1000));  // 随机赋值
        }
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("EnumMap elapsed time: " + (endTime - startTime) + " ns");

        // 测试 HashMap
        startTime = System.nanoTime();
        Map<OrderStatus, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        for (OrderStatus status : OrderStatus.values()) {
            hashMap.put(status, (int) (Math.random() * 1000));  // 随机赋值
        }
        endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("HashMap elapsed time: " + (endTime - startTime) + " ns");
    }
}

3.3 测试结果

运行代码时，你会看到类似以下的输出：

EnumMap elapsed time: 500000 ns
HashMap elapsed time: 900000 ns

在测试中，EnumMap 比 HashMap 要快很多！具体原因如下：

• 数组索引：EnumMap 使用数组来存储数据，访问元素时通过索引，速度非常快。
• 避免哈希计算：HashMap 需要计算每个键的哈希值，进行哈希冲突处理，这导致了额外的性能开销。

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4. 使用 EnumMap 提升性能的实际案例

4.1 实际应用场景

假设你在开发一个订单管理系统，需要根据不同的订单状态统计订单数量。如果使用 HashMap，我们可能需要在键上进行哈希计算，造成性能开销。而如果使用 EnumMap，由于 OrderStatus 是一个枚举类型，EnumMap 能直接通过数组索引存取数据，性能得到显著提升。

4.2 示例：订单统计

假设我们需要统计不同状态的订单数量：

import java.util.EnumMap;

public class OrderStats {

    public static void main(String[] args) {
        // 使用 EnumMap 统计订单状态
        EnumMap<OrderStatus, Integer> orderCountMap = new EnumMap<>(OrderStatus.class);
        
        // 假设有若干个订单
        orderCountMap.put(OrderStatus.PENDING, 100);
        orderCountMap.put(OrderStatus.SHIPPED, 200);
        orderCountMap.put(OrderStatus.DELIVERED, 150);
        orderCountMap.put(OrderStatus.CANCELLED, 50);
        
        // 打印统计结果
        for (Map.Entry<OrderStatus, Integer> entry : orderCountMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue() + " orders");
        }
    }
}

输出：

PENDING: 100 orders
SHIPPED: 200 orders
DELIVERED: 150 orders
CANCELLED: 50 orders

在这种情况下，EnumMap 由于直接使用数组存储数据，查询每个状态的订单数量比 HashMap 更加高效。而且，代码更加清晰，避免了哈希冲突的潜在问题。

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5. 总结

• 高效性能：EnumMap 在枚举类型作为键时，提供了显著的性能提升，因为它底层使用数组索引访问元素，不涉及哈希计算，查询速度更快。
• 强类型保证：EnumMap 强制使用枚举类型作为键，避免了类型错误，提高了代码的类型安全性。
• 内存效率：与 HashMap 相比，EnumMap 的内存占用更小，适合大量枚举值的存储。

使用 EnumMap 时，不仅能提高性能，还能使代码更加简洁和类型安全。在合适的场景下，EnumMap 是非常值得选择的工具。希望通过这个实际案例，你能更好地理解 EnumMap 的优势，并将它运用到实际的开发中！

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文末

好啦，以上就是我这期的全部内容，如果有任何疑问，欢迎下方留言哦，咱们下期见。

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