深入解析 Java 的 switch 语句

🕗 发布于 2024-07-27 05:26 java switch 控制流 Fall-through

深入解析 Java 的 `switch` 语句

在 Java 编程中，switch 语句是一种常用的控制流语句，它能够根据变量的不同值执行不同的代码块。与 if-else 语句相比，switch 语句在处理多个条件判断时更加简洁和清晰，尤其适用于对一个变量的多个可能值进行判断的场景。本文将详细介绍 switch 语句的基本语法、使用示例、穿透特性、Java 12 和 Java 13 引入的 switch 表达式和 yield 关键字，并讨论常见问题及其解决方案。

一、`switch` 语句的基本语法

switch 语句的基本语法如下：

switch (expression) {
    case value1:
        // 语句
        break;
    case value2:
        // 语句
        break;
    // 你可以有任意数量的 case 语句
    default:
        // 语句
}

expression：必须是一个整型、枚举类型、字符型或字符串类型的表达式。
case：每个 case 标签后的值必须是常量表达式，且数据类型必须与 switch 表达式类型一致。
break：用于终止一个 case 分支，防止程序继续执行后面的 case 分支。如果没有 break，程序将继续执行下一个 case 分支的语句（称为“穿透”）。
default：可选的，用于处理所有未匹配任何 case 标签的情况。

二、`switch` 语句的使用示例

示例 1：整型 `switch` 语句

public class SwitchExample {
    public static void main(String[] args) {
        int day = 3;
        String dayName;
        
        switch (day) {
            case 1:
                dayName = "Monday";
                break;
            case 2:
                dayName = "Tuesday";
                break;
            case 3:
                dayName = "Wednesday";
                break;
            case 4:
                dayName = "Thursday";
                break;
            case 5:
                dayName = "Friday";
                break;
            case 6:
                dayName = "Saturday";
                break;
            case 7:
                dayName = "Sunday";
                break;
            default:
                dayName = "Invalid day";
                break;
        }
        
        System.out.println("The day is: " + dayName);
    }
}

在这个示例中，根据变量 day 的值，switch 语句选择对应的 case 分支执行，并输出对应的星期几。如果 day 的值不在 1 到 7 的范围内，将执行 default 分支。

示例 2：字符串 `switch` 语句

public class SwitchExample {
    public static void main(String[] args) {
        String fruit = "Apple";
        
        switch (fruit) {
            case "Apple":
                System.out.println("The fruit is an Apple.");
                break;
            case "Banana":
                System.out.println("The fruit is a Banana.");
                break;
            case "Orange":
                System.out.println("The fruit is an Orange.");
                break;
            default:
                System.out.println("Unknown fruit.");
                break;
        }
    }
}

在这个示例中，根据变量 fruit 的值，switch 语句选择对应的 case 分支执行，并输出对应的水果名称。如果 fruit 的值不是已定义的水果，将执行 default 分支。

三、`switch` 语句的穿透特性

在 switch 语句中，如果 case 分支中省略 break 语句，程序将继续执行后续的 case 分支，直到遇到 break 语句或 switch 块结束。这种特性称为“穿透”。

public class SwitchExample {
    public static void main(String[] args) {
        int number = 2;
        
        switch (number) {
            case 1:
                System.out.println("Number is 1");
            case 2:
                System.out.println("Number is 2");
            case 3:
                System.out.println("Number is 3");
                break;
            default:
                System.out.println("Number is not 1, 2, or 3");
        }
    }
}

输出结果：

Number is 2
Number is 3

在这个例子中，由于在 case 2: 之后没有 break，程序继续执行 case 3: 的语句。为了避免这种穿透现象，建议在每个 case 分支的最后加上 break 语句。

四、Java 12 引入的 `switch` 表达式

Java 12 引入了 switch 表达式，使得 switch 语句可以返回值，从而简化了代码。在 Java 12 及之后的版本中，可以使用箭头语法。

示例 3：使用 `switch` 表达式

public class SwitchExpressionExample {
    public static void main(String[] args) {
        int day = 3;
        String dayName = switch (day) {
            case 1 -> "Monday";
            case 2 -> "Tuesday";
            case 3 -> "Wednesday";
            case 4 -> "Thursday";
            case 5 -> "Friday";
            case 6 -> "Saturday";
            case 7 -> "Sunday";
            default -> "Invalid day";
        };
        
        System.out.println("The day is: " + dayName);
    }
}

在这个示例中，switch 表达式使用箭头语法，并且每个分支都返回一个值。default 分支处理所有未匹配的情况。相较于传统的 switch 语句，switch 表达式更加简洁和易读。

五、Java 13 引入的 `yield` 关键字

在 Java 13 及之后的版本中，yield 关键字被引入到 switch 表达式中，以便从一个分支返回一个值。这在需要复杂逻辑时非常有用。

示例 4：使用 `yield` 关键字

public class SwitchYieldExample {
    public static void main(String[] args) {
        int day = 3;
        String dayName = switch (day) {
            case 1 -> "Monday";
            case 2 -> "Tuesday";
            case 3 -> {
                System.out.println("Processing Wednesday");
                yield "Wednesday";
            }
            case 4 -> "Thursday";
            case 5 -> "Friday";
            case 6 -> "Saturday";
            case 7 -> "Sunday";
            default -> "Invalid day";
        };
        
        System.out.println("The day is: " + dayName);
    }
}

在这个示例中，case 3 使用了大括号来包含多条语句，并使用 yield 关键字返回一个值。这样可以在每个分支中执行更多的代码而不会失去表达式的简洁性。

六、常见问题及解决方案

穿透（Fall-through）问题

问题：如果在 case 分支中没有使用 break 语句，程序将继续执行后续的 case 分支，直到遇到 break 语句或 switch 块结束。

解决方案：在每个 case 分支的最后加上 break 语句，确保程序在匹配的 case 分支后跳出 switch 语句。

switch (number) {
    case 1:
        System.out.println("Number is 1");
        break;
    case 2:
        System.out.println("Number is 2");
        break;
    case 3:
        System.out.println("Number is 3");
        break;
    default:
        System.out.println("Number is not 1, 2, or 3");
        break;
}

常量表达式问题

问题：case 标签后的值必须是编译时常量，因此不能使用变量或运行时计算的值。

解决方案：确保 case 标签后的值是编译时常量，例如字面值、枚举常量或 final 常量。

final int CONSTANT = 2;

switch (number) {
    case 1:
        System.out.println("Number is 1");
        break;
    case CONSTANT:
        System.out.println("Number is 2");
        break;
    default:
        System.out.println("Number is not 1 or 2");
        break;
}

数据类型问题

问题：switch 表达式的类型和 case 标签的类型必须一致，否则会出现编译错误。

解决方案：确保 switch 表达式和 case 标签的类型一致。Java 7 及以上版本支持 String 类型，但早期版本不支持。

String fruit = "Apple";

switch (fruit) {
    case "Apple":
        System.out.println("The fruit is an Apple.");
        break;
    case "Banana":
        System.out.println("The fruit is a Banana.");
        break;
    default:
        System.out.println("Unknown fruit.");
        break;
}

忽略 default 分支

问题：如果 switch 表达式的值未匹配任何 case 标签且没有 default 分支，程序不会执行任何 switch 语句中的代码。

解决方案：建议始终提供一个 default 分支来处理未匹配的情况。

switch (number) {
    case 1:
        System.out.println("Number is 1");
        break;
    case 2:
        System.out.println("Number is 2");
        break;
    default:
        System.out.println("Number is not 1 or 2");
        break;
}

可读性和维护性问题

问题：如果 switch 语句包含大量的 case 分支，代码可能变得难以阅读和维护。

解决方案：考虑将复杂的 switch 语句重构为更简洁的方法或类，或使用 enum 类型结合 switch 语句来提高可读性。

public enum Day {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY;
}

Day day = Day.WEDNESDAY;

switch (day) {
    case MONDAY:
        System.out.println("Today is Monday");
        break;
    case TUESDAY:
        System.out.println("Today is Tuesday");
        break;
    case WEDNESDAY:
        System.out.println("Today is Wednesday");
        break;
    case THURSDAY:
        System.out.println("Today is Thursday");
        break;
    case FRIDAY:
        System.out.println("Today is Friday");
        break;
    case SATURDAY:
        System.out.println("Today is Saturday");
        break;
    case SUNDAY:
        System.out.println("Today is Sunday");
        break;
    default:
        System.out.println("Invalid day");
        break;
}

复杂逻辑问题

问题：有时一个 case 分支需要执行复杂的逻辑，导致代码变得臃肿。

解决方案：可以使用 Java 13 引入的 yield 关键字，或将复杂逻辑封装到方法中，以保持 switch 语句的简洁。

public class SwitchYieldExample {
    public static void main(String[] args) {
        int day = 3;
        String dayName = switch (day) {
            case 1 -> "Monday";
            case 2 -> "Tuesday";
            case 3 -> {
                System.out.println("Processing Wednesday");
                yield "Wednesday";
            }
            case 4 -> "Thursday";
            case 5 -> "Friday";
            case 6 -> "Saturday";
            case 7 -> "Sunday";
            default -> "Invalid day";
        };
        
        System.out.println("The day is: " + dayName);
    }
}

通过理解和避免这些常见问题，可以更有效地使用 switch 语句，使代码更加简洁、可读和易于维护。

七、总结

switch 语句适用于对单个变量的多个可能值进行判断，代码更加简洁和清晰。
使用 break 语句可以避免“穿透”问题。
Java 12 引入的 switch 表达式使得 switch 语句更加简洁和功能强大。
yield 关键字在 Java 13 中被引入，用于从 switch 表达式的分支中返回值，使得代码更加灵活。
理解并解决常见问题，可以更有效地使用 switch 语句。

通过本文的详细介绍，希望你对 Java 的 switch 语句有了更深入的了解，能够在实际编程中灵活运用这一强大的控制流语句。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_38411796/article/details/140719291

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深入解析 Java 的 switch 语句

深入解析 Java 的 switch 语句

一、switch 语句的基本语法

二、switch 语句的使用示例

示例 1：整型 switch 语句

示例 2：字符串 switch 语句

三、switch 语句的穿透特性

四、Java 12 引入的 switch 表达式

示例 3：使用 switch 表达式

五、Java 13 引入的 yield 关键字

示例 4：使用 yield 关键字

六、常见问题及解决方案

七、总结

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一、`switch` 语句的基本语法

二、`switch` 语句的使用示例

示例 1：整型 `switch` 语句

示例 2：字符串 `switch` 语句

三、`switch` 语句的穿透特性

四、Java 12 引入的 `switch` 表达式

示例 3：使用 `switch` 表达式

五、Java 13 引入的 `yield` 关键字

示例 4：使用 `yield` 关键字