說說switch關鍵字 - tw511教學網

Switch語法

switch作為Java內建關鍵字，卻在專案中真正使用的比較少。關於switch，還是有那麼一些奧祕的。

要什麼switch，我有if-else

確實，專案中使用switch比較少的一個主要原因就在於它的作用能被if-else代替，況且switch對型別的限制，也阻礙了switch的進一步使用。

先看看switch的語法：

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

其中exp的型別限制為：byte ,short , int , char,及其包裝類，以及列舉和String(JDK1.7)

為什麼要有這些限制？

如果說，switch的功能和if-else的一模一樣，那麼它存在的意義在哪裡？

答案是：switch和if-else在設計的時候，是有一定的效能差別的。

看程式碼：

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 結果如下：

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

這裡面省略一些程式碼。

可以發現，switch是通過lookupswitch指令實現。那麼lookupswitch指令是幹嘛的呢？

在Java se8檔案中的描述可以大概知道：

switch可以被編譯為兩種指令

lookupswitch：當switch的case比較稀疏的時候，使用該指令對int值的case進行一一比較，直至找到對應的case（這裡的查詢，可以優化為二分查詢）
tableswitch：當switch的case比較密集的時候，使用case的值作為switch的下標，可以在時間複雜度為O(1)的情況下找到對應的case(可以類比HashMap)

並且檔案中還有一段描述：

The Java Virtual Machine's tableswitch and lookupswitch instructions operate only on int data. Because operations on byte, char, or short values are internally promoted to int, a switch whose expression evaluates to one of those types is compiled as though it evaluated to type int. If the chooseNear method had been written using type short, the same Java Virtual Machine instructions would have been generated as when using type int. Other numeric types must be narrowed to type int for use in a switch.

大概翻譯如下： Java 虛擬機器器的 tableswitch 和 lookupswitch 指令僅對 int 資料進行操作。因為對 byte、char 或 short 值的操作在內部被提升為 int，所以其表示式計算為這些型別之一的 switch 被編譯為好像它計算為 int 型別。如果使用 short 型別編寫了 chooseNear 方法，則將生成與使用 int 型別時相同的 Java 虛擬機器器指令。其他數位型別要在switch中使用必須轉為int型別。

現在，我們應該能夠明白，為什麼switch關鍵字會有型別限制了，因為 switch所被翻譯的關鍵字是被限制為int型別的，至於為什麼是int，我猜應該是基於效能和實現的複雜度的考量吧。

int之外的型別

我們明白了byte,shor,char,int能被作為switch型別後，再看看列舉和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;
        }
    }

編譯生成Test.class。拖入IDEA進行反編譯得到如下程式碼：

 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");
        }

    }

可以看見，JDK7 所支援的String型別是通過獲取String的hashCode來進行選擇的，也就是本質上還是int.為什麼String可以這樣幹？這取決於String是一個不變類。

為了防止hash碰撞，自動生成的程式碼中更加保險的進行了equals判斷。

再來看看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;
    }

}

編譯生成Test.class。拖入IDEA進行反編譯得到如下程式碼：

 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，列舉支援switch更加簡單，直接通過列舉的順序(order屬性)即可作為相關case

總結

總之：

switch的設計按道理來說，是比if-else要快的，但是在99.99%的情況下，他們效能差不多，除非case分支量巨大,但是在case分支過多的情況下，一般應該考慮使用多型重構了。
switch雖然支援byte,int,short,char,enum,String但是本質上都是int，其他的只是編譯器幫你進行了語法糖優化而已。

尊重勞動成果，轉載註明出處

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