在 Java 中存储 Enum 的顺序

在java中，EnumSet使用位掩码/位向量存储它包含的项目long (RegularEnumSet) or long[] (JumboEnumSet）。我现在遇到了一个用例，其中我有数千个域对象（让我们称它们为Node），每个都将显示枚举的所有项目（我们称之为Flag）的顺序因对象而异。

目前我将订单存储为番石榴ImmutableSet https://google.github.io/guava/releases/23.0/api/docs/com/google/common/collect/ImmutableSet.html，因为这保证保留插入顺序。不过，我已经用过本页解释的方法 http://javaspecialists.co.za/archive/Issue029.html比较内存使用情况EnumSet<Flag>, an ImmutableSet<Flag> and a Flag[]。以下是当 a) Flag 有 64 个枚举项且 b) 所有三个变体都包含全部 64 个项时的结果：

枚举集：32 字节
不可变集：832 字节
数组：272 字节

所以我的问题是：是否有一种聪明的方法将枚举排序打包为数值以获得比数组更小的内存占用？如果它有所不同：在我的用例中，我会假设排序始终包含所有枚举项。

澄清一下：我的枚举比这小得多，而且到目前为止我没有任何内存问题，这种情况也不太可能给我带来内存问题。只是这种低效率让我烦恼，即使是在微观层面上也是如此。

Update:

根据各种答案和评论的建议，我想出了这个使用字节数组的数据结构。警告：它不实现 Set 接口（不检查唯一值），并且不会扩展到超出字节可以容纳的大型枚举。另外，复杂性非常糟糕，因为 Enum.values() 必须重复查询（有关此问题的讨论请参见此处 http://code.google.com/p/guava-libraries/issues/detail?id=1022），但这里是：

public class EnumOrdering<E extends Enum<E>> implements Iterable<E> {
    private final Class<E> type;
    private final byte[] order;

    public EnumOrdering(final Class<E> type, final Collection<E> order) {
        this.type = type;

        this.order = new byte[order.size()];

        int offset = 0;
        for (final E item : order) {
            this.order[offset++] = (byte) item.ordinal();
        }

    }

    @Override
    public Iterator<E> iterator() {
        return new AbstractIterator<E>() {
            private int offset = -1;
            private final E[] enumConstants = type.getEnumConstants();

            @Override
            protected E computeNext() {
                if (offset < order.length - 1) {
                    return enumConstants[order[++offset]];
                }
                return endOfData();
            }
        };
    }
}

内存占用为：

枚举排序：104

到目前为止，这是一个相当不错的结果，感谢 bestsss 和 JB Nizet！

更新：我已将代码更改为仅实现 Iterable，因为其他任何内容都需要 equals / hashCode / contains 等的合理实现。

有没有一种巧妙的方法将枚举排序打包为数值

是的，您可以将排序表示为数值，但要使用它，您需要转换回 byte/int 数组。因为有 64 个！ 64 个值的可能排序，以及 64！大于Long.MAX_VALUE，您需要将数字存储在BigInteger。我想这将是存储排序的最节省内存的方式，尽管您在内存中获得的内容会由于必须将数字转换为数组而失去时间。

有关在数字/数组表示之间进行转换的算法，请参阅这个问题 https://stackoverflow.com/questions/1506078/fast-permutation-number-permutation-mapping-algorithms.

这是上述方法的另一种选择，不知道它是否与那个方法一样有效，并且您必须将代码从int to BigInteger基于，但它应该足以给你这个想法：

/**
   * Returns ith permutation of the n numbers [from, ..., to]
   * (Note that n == to - from + 1).
   * permutations are numbered from 0 to n!-1, if i is outside this
   * range it is treated as i%n! 
   * @param i
   * @param from
   * @param n
   * @return
   */
  public static int[] perm(long i, int from, int to)
  {
    // method specification numbers permutations from 0 to n!-1.
    // If you wanted them numbered from 1 to n!, uncomment this line.
    //  i -= 1;
    int n = to - from + 1;

    int[] initArr  = new int[n];             // numbers [from, ..., to]
    int[] finalArr = new int[n];             // permutation of numbers [from, ..., to]

    // populate initial array
    for (int k=0; k<n; k++)
      initArr[k] = k+from;

    // compute return array, element by element
    for (int k=0; k<n; k++) {
      int index = (int) ((i%factorial(n-k)) / factorial(n-k-1));

      // find the index_th element from the initial array, and
      // "remove" it by setting its value to -1
      int m = convertIndex(initArr, index);
      finalArr[k] = initArr[m];
      initArr[m] = -1;
    }

    return finalArr;
  }


  /** 
   * Helper method used by perm.
   * Find the index of the index_th element of arr, when values equal to -1 are skipped.
   * e.g. if arr = [20, 18, -1, 19], then convertIndex(arr, 2) returns 3.
   */
  private static int convertIndex(int[] arr, int index)
  {
    int m=-1;
    while (index>=0) {
      m++;
      if (arr[m] != -1)
        index--;
    }

    return m;
  }

基本上，您按照自然顺序从初始化数组开始，然后循环最终数组，每次计算接下来应该放置哪些剩余元素。此版本通过将值设置为 -1 从 init 数组中“删除”元素。使用 a 可能会更直观List or LinkedList，我刚刚从我手边的一些旧代码中粘贴了这个。

使用上述方法并以此作为main:

public static void main(String[] args) {
    int n = (int) factorial(4);
    for ( int i = 0; i < n; i++ ) {
      System.out.format( "%d: %s\n", i, Arrays.toString( perm(i, 1, 4 ) ) );
    }
}

您将得到以下输出：

0: [1, 2, 3, 4]
1: [1, 2, 4, 3]
2: [1, 3, 2, 4]
3: [1, 3, 4, 2]
4: [1, 4, 2, 3]
5: [1, 4, 3, 2]
6: [2, 1, 3, 4]
7: [2, 1, 4, 3]
8: [2, 3, 1, 4]
9: [2, 3, 4, 1]
10: [2, 4, 1, 3]
11: [2, 4, 3, 1]
12: [3, 1, 2, 4]
13: [3, 1, 4, 2]
14: [3, 2, 1, 4]
15: [3, 2, 4, 1]
16: [3, 4, 1, 2]
17: [3, 4, 2, 1]
18: [4, 1, 2, 3]
19: [4, 1, 3, 2]
20: [4, 2, 1, 3]
21: [4, 2, 3, 1]
22: [4, 3, 1, 2]
23: [4, 3, 2, 1]

这是 ideone 上的可执行版本 http://ideone.com/bq35C.

判断依据BigInteger.bitLength()，应该可以在不超过 37 个字节中存储 64 个元素的排序（加上使用BigInteger实例）。我不知道这是否值得，但这是一个很好的练习！