说说switch关键字-百木园

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：switch和if-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？

在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switch的case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switch的case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：

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.

大概翻译如下： Java 虚拟机的 tableswitch 和 lookupswitch 指令仅对 int 数据进行操作。因为对 byte、char 或 short 值的操作在内部被提升为 int，所以其表达式计算为这些类型之一的 switch 被编译为好像它计算为 int 类型。如果使用 short 类型编写了 chooseNear 方法，则将生成与使用 int 类型时相同的 Java 虚拟机指令。其他数字类型要在switch中使用必须转为int类型。

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，自动生成的代码中更加保险的进行了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(order属性)即可作为相关case

总结

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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说说switch关键字

Switch语法

要什么switch，我有if-else

为什么要有这些限制？

int之外的类型

总结

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