模式匹配这么好，Java语法里有吗？

这篇文章我们借助新版Java来理解模式匹配，Rust版的模式匹配稍后就端上来，各位先尝尝Java这杯老咖啡还香不香😄。

什么是模式匹配？

下图直观的表达了模式匹配的概念。

所谓模式类似上图中木盒的各种形状的洞洞，我们的值只有匹配木盒上面的洞洞才能放进去。我们看到上面的和木盒有很多不同的形状，意味着模式是多种多样的。

模式匹配是一种通用的技术，可以用于匹配各种类型的数据，包括字符串、树、列表等。例如，正则表达式就是一种特殊类型的模式匹配，专门用于匹配字符串。

正则表达式 使用一系列特殊字符来定义模式。例如，正则表达式 \d+ 可以匹配任何由一个或多个数字组成的字符串。

我们把模式和匹配分开来看。

java 复制代码

Pattern pattern = Pattern.compile("\\d+");
String text = "12345abc67890";

Matcher matcher = pattern.matcher(text);

while (matcher.find()) {
	System.out.println("The matched substring is: " + matcher.group());
}

// 程序输出：
The matched substring is: 12345
The matched substring is: 67890

这段代码中模式就是Pattern对象，匹配就是Matcher对象。程序运行过程就是，先创建一个模板有一个或多个数字，然后在text字符串中匹配出符合模板的字符串，最后print到标准输出。

理解了模式匹配这个概念以后，我们就来看新版Java中的模式匹配语法。到这里还不懂模式匹配请趴网线敲我。

Java中的模式匹配

Java 中的模式匹配是一种新的语言特性，于 Java 14 中引入。它允许您使用更简洁的语法来检查对象的类型和提取其值。

模式匹配由两个部分组成：

模式：描述要匹配的对象，描述了数据的形状。
绑定变量：用于存储从匹配对象中提取的值。

以下是一个简单的示例：

java 复制代码

Object obj = "Hello, world!";

if (obj instanceof String str) {
  System.out.println(str.toUpperCase());
}

在这个例子中，模式是 String str。它描述了一个类型为 String 的对象。绑定变量是 str，它用于存储从匹配对象中提取的值。

如果 obj 变量引用一个 String 对象，则模式匹配将成功。那么，我们说obj的值是匹配String模式的。然后，str 变量将包含该对象的字符串值。

模式匹配可以用于各种场景，包括：

检查对象的类型
从对象中提取值
将对象转换为不同的类型

以下是一些更高级的模式匹配示例：

类型模式：用于匹配特定类型的对象。

java 复制代码

Object obj = 123;

if (obj instanceof Integer i) {
  System.out.println(i * 2);
}

记录模式：用于匹配具有特定属性的记录。

java 复制代码

record Person(String name, int age) {}

Person person = new Person("John Doe", 30);

if (person instanceof Person(String name, 30)) {
  System.out.println("Hello, " + name + "!");
}

数组模式：用于匹配数组。

java 复制代码

int[] numbers = {1, 2, 3};

if (numbers instanceof int[] arr && arr.length == 3) {
  System.out.println("The array contains three elements.");
}

从 Java 17 开始，switch 语句也支持了模式匹配。

java 复制代码

Object obj = ...;

String name;

switch (obj) {
  case Person person:
    name = person.getName();
    break;
  case Company company:
    name = company.getName();
    break;
  default:
    throw new IllegalArgumentException("The object is not a Person or Company");
}

在Java 17之前，我们实现同样的功能需要这样写：

java 复制代码

Object obj = ...;

String name;

if (obj instanceof Person) {
  name = ((Person) obj).getName();
} else if (obj instanceof Company) {
  name = ((Company) obj).getName();
} else {
  throw new IllegalArgumentException("The object is not a Person or Company");
}

这段代码看起来不怎么优雅，不过它实现了同样的功能。

总结

从广义上说，模式匹配是一种"设计模式"，不止编程语言，各种领域都有这种思想。从编程语言这个领域来看，它是先定义好模板，然后看数据是否符合这个模板，主要用于需要判断的场景。同时模式匹配不是必须的，它是一种高级的语法糖，即便没有模式匹配，功能也一样能实现。它的好处是提供了一种更加简洁的表达方式。

Java这个老古董都支持模式匹配，在Rust中肯定也支持了，下篇文章我们介绍Rust语言的模式匹配。