Java中switch關鍵字的原理是什么

這篇文章將為大家詳細講解有關Java中switch關鍵字的原理是什么，文章內容質量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。

Switch語法

switch作為Java內置關鍵字，卻在項目中真正使用的比較少。關于switch，還是有那么一些奧秘的。

要什么switch，我有if-else

確實，項目中使用switch比較少的一個主要原因就在于它的作用能被if-else代替，況且switch對類型的限制，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的類型限制為：byte ,short , int , char,及其包裝類，以及枚舉和String(JDK1.7)

為什么要有這些限制？

如果說，switch的功能和if-else的一模一樣，那么它存在的意義在哪里？

答案是：switch和if-else在設計的時候，是有一定的性能差別的。

看代碼：

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   }    ...

這里面省略一些代碼。

可以發現，switch是通過lookupswitch指令實現。那么lookupswitch指令是干嘛的呢？

在Java se8文檔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（這里的查找，可以優化為二分查找）  tableswitch：當switch的case比較密集的時候，使用case的值作為switch的下標，可以在時間復雜度為O(1)的情況下找到對應的case(可以類比HashMap)

并且文檔中還有一段描述：

Java虛擬機的tableswitch和 lookupswitch指令僅對int數據有效。因為對 byte，char或或short值的操作在內部被提升為int，所以對其switch表達式求值為其中一個類型進行編譯，就好像它被計算為要鍵入一樣int。如果 chooseNear方法是使用type編寫的，則使用類型時 short將生成相同的Java虛擬機指令int。其他數字類型必須縮小到類型int 以便在a中使用switch。

現在，我們應該能夠明白，為什么switch關鍵字會有類型限制了，因為 switch所被翻譯的關鍵字是被限制為int類型的，至于為什么是int，我猜應該是基于性能和實現的復雜度的考量吧。

int之外的類型

我們明白了byte,shor,char,int能被作為switch類型后，再看看枚舉和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代碼：

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 所支持的String類型是通過獲取String的hashCode來進行選擇的，也就是本質上還是int.為什么String可以這樣干？這取決于String是一個不變類。

為了防止hash碰撞，代碼更加保險的進行了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代碼：

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，枚舉支持switch更加簡單，直接通過枚舉的順序即可作為相關case

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，他們性能差不多，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態重構了。

switch雖然支持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。

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