列舉與開放封閉原則

在程式設計中，列舉（enum）是個常見需求，現在不少語言也都有列舉相關的元素，常見的應用模式之一，是列舉一組名稱，然後在判斷式中比對，並做出相對應的動作，然而，在大部份的情況下，這樣的設計很可能違反了開放封閉原則。

型態安全列舉

如果有個變數WEEK，需要設定星期一到星期日的值，例如MON、TUE到SUN，在沒有專用列舉型態的語言中，必須賦值給MON、TUE等變數，然後在必要時，將其中一個變數指定給WEEK，進一步地，既然MON、TUE到SUN都是WEEK可接受的值，不如使用WEEK_MON、WEEK_TUE、WEEK_SUN，以WEEL_前置名稱來呈現這組值的相關性。

這就是列舉需求的出發點，有些語言中，可以會使用WEEK.MON、WEEK.TUE這樣的方式，讓WEEK作為名稱空間來呈現列舉值相關性。

在沒有專用列舉型態的語言中，通常會選擇使用整數或字串來作為列舉的值，這稱為整數列舉模式或字串列舉模式。

然而，問題顯而易見的部分在於，開發者對值的指定通常是隨意的，不見得是有序的，由於本質上列舉值仍是整數或字串，因此，API上仍然可以傳入任意的整數或字串，這會引發一些不可預期的問題，在設計列舉的比對時，若少輸入或多輸入了不必要的列舉值，編譯或程式執行時，都不會有任何的提示。

對於靜態定型語言，現在不少都實現了型態安全列舉（Typesafe Enum）。

以Java為例，從JDK5開始，可使用enum關鍵字來定義列舉，每個被列舉的元素都有個專屬型態，而且實現了單例（Singleton）模式，編譯器可以檢查出列舉值的型態是否符合，在列舉比對時，也可以檢查出列舉成員是否完備，以及是否有非成員之一的列舉。

在動態定型語言的部分，也可以從型態安全列舉的概念中獲益。

例如，在Python 3.4之前，有著各種模擬（型態安全）列舉的方式，而Python 3.4實現了PEP 435，可以繼承enum.Enum來實現列舉，除了避免魔法數字的相關問題之外，也統一了過去各種模稜兩可的列舉實現或者錯誤訊息，希望對列舉的實作及錯誤訊息的呈現，能起到標準化的作用。

列舉作為組態之用？

由於列舉通常會用來定義一組有限元素的集合，因此常被拿來作為組態時可用的選項列舉，API客戶端可以提供不同的選項，常見的模式，就是使用switch或if...else之類的元素來進行比對，以便程式庫就會作出相對應的處理。

有些自然存在的有限元素集合，確實天生適合進行列舉，像是星期、月份、年、月、日這類的時間單位，一個星期就是有星期一到星期日，這是固定不會變的成員；有時，列舉可能是一組相對不易變動的有限選項，像是對應至作業系統底層的一些選項，例如檔案系統的讀寫權限設定。

不過，像是使用者介面設定之類的選項，可能就不適合使用列舉，因為介面的選項在未來變動的可能性很高。

在〈Enums as configuration: the anti-pattern〉這篇文章中，就有個範例，在指定不同的列舉下，給予使用者介面不同的設定，未來要增加使用者介面的選項時，除了要修改列舉值，也要修改程式庫中相對應的程式碼，顯然是個沒有彈性的設計方式。

問題正在於，雖然程式庫想要提供使用者設定介面上的「彈性」，然而，列舉本身實際上並「不」具備彈性，因為它本來就是用來定義一組有限數量的元素，如果選項未來變動可能性大，使用組態物件（configuration object）反而會是比較可行的方式，如此一來，日後不用為了增加選項而修改列舉，也不用修改對應的switch之類的清單，符合SOLID中所提到的開放封閉原則。

列舉與行為擴充性

列舉本身是用來定義一組有限的集合，實際上，並不具備彈性也是個事實，因此，實現型態安全列舉的語言中，列舉多半不具擴充性，也就是不能繼承一個列舉來新增成員。儘管Python 3.4允許列舉的繼承，然而，限制條件是，父列舉中不能有任何的列舉元素，只能定義一些公用方法。這樣的父列舉與其說是列舉，不如說像是個Mixin類別。

在《Effective Java》第二版第34條目中，也談到了這點：「列舉的可擴充性，最後都證明不是什麼好主意。」

如果每個列舉成員，實際上都對應於某個行為，除了使用switch之類的元素來比對並執行對應動作之外，在Java中，支援為特定成員值實現不同的類別本體（Value-Specific Class Bodies），如果使用介面來定義行為，並結合物件導向的次型態多型，就可以避免使用switch之類的元素，例如《Effective Java》中的例子：

public enum BasicOperation implements Operation {
    PLUS("+") {
            public double apply(double x, double y) { return x + y; }
        }
    ...

進一步地，如果開發者開始思考，想要擴充列舉成員，並讓被擴充的成員能夠有對應的擴充行為，那麼可循著「擴充行為」的方向來進行，而不是擴充列舉成員：

public enum ExtendedOperation implements Operation {
    EXP("^") {
            public double apply(double x, double y) { return Math.pow(x, y); }
        }
    ...

實際上，BasicOperation與ExtendedOperation並沒有繼承關係，因此ExtendedOperation無法共用BasicOperation中已定義的程式碼，本質上這實現了命令（Command）模式，如果真的有些想共用的程式碼，可考慮抽取出來成為一個輔助類別，或是靜態方法。

開放封閉原則

記得，列舉本身是用來定義一組有限的集合，有些元素天生適合列舉，有些則不是，有時這在一開始不容易判斷，但是，當需求變更，而開發者出現了擴充列舉成員的想法，甚至要修改對應的API實現時，就會是個訊號，因為，這個動作實際上也意謂著，目前的方式暴露了API的實現細節。

這時該思考的就是，這是否違反了開放封閉原則。也許需要的並不是列舉，而是其他的方案，像是組態物件，或者是為特定成員值實現不同的類別本體。

當然，在Java以外的語言中，可能不容易實現這樣的語法功能，此時，或許要進一步思考，還有必要堅持使用列舉型態嗎？或許，簡單地以命令模式實現，反倒是個適切的方案。