switch判断的底层原理

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switch判断的底层原理

一、定义

在Java中，switch语句的底层原理是通过跳转表（jump table）或者一系列的条件分支（如if-else链）来实现的。具体实现方式取决于编译器和switch语句中使用的表达式类型。

二、整数类型

1、整数类型（int, byte, short, char, 枚举）：

对于这些类型，编译器通常会生成一个跳转表。当switch语句被编译时，编译器会创建一个跳转表，其中每个表项对应一个case标签和该标签对应的指令地址。
当switch语句执行时，表达式的值被用作索引查找跳转表，然后程序直接跳转到相应的指令地址执行相应的代码块。
这种方式非常高效，因为它使用常数时间复杂度的查找操作。

理解：把数据转换为int类型做判断

byte 向上转型成 int

short 向上转型成 int

int 就直接使用

char 获取字符的Unicode码值（int）

枚举获取对象编号（int）

java 复制代码

int value = 2;
switch (value) {
    case 1:
        System.out.println("Case 1");
        break;
    case 2:
        System.out.println("Case 2");
        break;
    case 3:
        System.out.println("Case 3");
        break;
    default:
        System.out.println("Default case");
        break;
}

代码理解：对于int类型的value，switch直接判断，与case2匹配。

三、字符串类型

1、字符串类型（Java 7及更高版本支持）：

对于String类型，编译器会将switch语句转换成一系列的if-else条件语句或者使用String对象的hashCode()方法和equals()方法进行匹配。
由于字符串的比较较为复杂，编译器通常会先计算每个字符串的哈希码，然后根据哈希码进行初步判断，再使用equals()方法进行最终确认。

理解：字符串获取hashcode码 + equals判断

java 复制代码

String value = "two";
switch (value) {
    case "one":
        System.out.println("Case one");
        break;
    case "two":
        System.out.println("Case two");
        break;
    case "three":
        System.out.println("Case three");
        break;
    default:
        System.out.println("Default case");
        break;
}

四、生成的字节码

1、以整数类型为例：

java 复制代码

int value = 2;
switch (value) {
    case 1:
        System.out.println("Case 1");
        break;
    case 2:
        System.out.println("Case 2");
        break;
    case 3:
        System.out.println("Case 3");
        break;
    default:
        System.out.println("Default case");
        break;
}

编译后的字节码可能如下所示：

lookupswitch {
    1: L1
    2: L2
    3: L3
    default: L4
}
L1:
    // code for case 1
L2:
    // code for case 2
L3:
    // code for case 3
L4:
    // code for default case

五、优化

编译器会根据case标签的数量和范围选择不同的实现策略：

少量且密集的case标签 ：使用跳转表（tableswitch）。
数量多或稀疏的case标签 ：使用查找表（lookupswitch）。
String类型的case标签 ：使用hashCode结合equals进行比较。

六、总结

switch`）。

数量多或稀疏的case标签 ：使用查找表（lookupswitch）。
String类型的case标签 ：使用hashCode结合equals进行比较。

六、总结

switch语句在Java中的实现依赖于编译器的优化和具体的case标签类型。对于基本类型，跳转表提供了高效的常数时间复杂度的执行方式；对于字符串类型，使用hashCode和equals方法结合的方式进行匹配。通过这种设计，Java提供了灵活且高效的条件分支控制。