Switch语法

switch作为Java内置关键字,却在项目中真正使用的比较少。关于switch,还是有那么一些奥秘的。

要什么switch,我有if-else

确实,项目中使用switch比较少的一个主要原因就在于它的作用能被if-else代替,况且switch对类型的限制,也阻碍了switch的进一步使用。

先看看switch的语法:

switch(exp){
case exp1:
break;
case exp2:
break;
default:
break;
}

其中exp的类型限制为:byte ,short , int , char,及其包装类,以及枚举和String(JDK1.7)

为什么要有这些限制?

如果说,switch的功能和if-else的一模一样,那么它存在的意义在哪里?

答案是:switchif-else在设计的时候,是有一定的性能差别的。

看代码:

public class Test {

    public static void switchTest(int a) {

        switch (a) {
case 1:
System.out.println("1");
break;
case 2:
System.out.println("2");
break;
default:
System.out.println("3");
break;
}
}
}
javap  -c Test.class

结果如下:

  public static void switchTest(int);
Code:
0: iload_0
1: lookupswitch { // 2
1: 28
2: 39
default: 50
} ...

这里面省略一些代码。

可以发现,switch是通过lookupswitch指令实现。那么lookupswitch指令是干嘛的呢?

Java se8文档中的描述可以大概知道:

switch可以被编译为两种指令

  • lookupswitch:当switchcase比较稀疏的时候,使用该指令对int值的case进行一一比较,直至找到对应的case(这里的查找,可以优化为二分查找)
  • tableswitch:当switchcase比较密集的时候,使用case的值作为switch的下标,可以在时间复杂度为O(1)的情况下找到对应的case(可以类比HashMap)

并且文档中还有一段描述:

Java虚拟机的tableswitchlookupswitch指令仅对int数据有效。因为对 bytechar或或short值的操作在内部被提升为int,所以对其switch表达式求值为其中一个类型进行编译,就好像它被计算为要键入一样int。如果 chooseNear方法是使用type编写的,则使用类型时 short将生成相同的Java虚拟机指令int。其他数字类型必须缩小到类型int 以便在a中使用switch

现在,我们应该能够明白,为什么switch关键字会有类型限制了,因为 switch所被翻译的关键字是被限制为int类型的,至于为什么是int,我猜应该是基于性能和实现的复杂度的考量吧。

int之外的类型

我们明白了byte,shor,char,int能被作为switch类型后,再看看枚举和String

public static void switchTest(String a) {

        switch (a) {
case "1":
System.out.println("1");
break;
case "2":
System.out.println("2");
break;
default:
System.out.println("3");
break;
}
}

编译生成Test.class。拖入IDEA进行反编译得到如下代码:

   public static void switchTest(String a) {
byte var2 = -1;
switch(a.hashCode()) {
case 49:
if (a.equals("1")) {
var2 = 0;
}
break;
case 50:
if (a.equals("2")) {
var2 = 1;
}
} switch(var2) {
case 0:
System.out.println("1");
break;
case 1:
System.out.println("2");
break;
default:
System.out.println("3");
} }

可以看见,JDK7 所支持的String类型是通过获取String的hashCode来进行选择的,也就是本质上还是int.为什么String可以这样干?这取决于String是一个不变类。

为了防止hash碰撞,代码更加保险的进行了equals判断。

再来看看Enum

public static void switchTest(Fruit a) {
switch (a) {
case Orange:
System.out.println("Orange");
break;
case Apple:
System.out.println("Apple");
break;
default:
System.out.println("Banana");
break;
} }

编译生成Test.class。拖入IDEA进行反编译得到如下代码:

    public static void switchTest(Fruit a) {
switch(1.$SwitchMap$com$dengchengchao$Fruit[a.ordinal()]) {
case 1:
System.out.println("Orange");
break;
case 2:
System.out.println("Apple");
break;
default:
System.out.println("Banana");
} }

可以看到,枚举支持switch更加简单,直接通过枚举的顺序即可作为相关case

总之:

  • switch的设计按道理来说,是比if-else要快的,但是在99.99%的情况下,他们性能差不多,除非case分支量巨大,但是在case分支过多的情况下,一般应该考虑使用多态重构了。
  • switch虽然支持byte,int,short,char,enum,String但是本质上都是int,其他的只是编译器帮你进行了语法糖优化而已。

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