Java 21 对 模式匹配的 switch 表达式和语句 进行了进一步增强，这是在 Java 17 和 Java 19 中引入的初步模式匹配功能的基础上的重大改进。这一特性旨在使 switch 更加灵活、强大，并支持更复杂的类型检查和数据解构操作。
以下是 Java 21 中模式匹配的 switch 表达式和语句增强的关键点：
1. 增强的模式匹配能力
Java 21 的 switch 表达式和语句支持更丰富的模式匹配形式，包括：
- 类型测试模式（Type Test Pattern） ：用于检查对象是否属于某种类型。
- 记录模式（Record Pattern） ：用于解构记录类的对象。
- 嵌套模式（Nested Patterns） ：支持在同一个
case中使用多个模式。
示例：
假设我们有以下类层次结构和记录类：
java
sealed interface Shape permits Circle, Rectangle {}
record Circle(double radius) implements Shape {}
record Rectangle(double width, double height) implements Shape {}我们可以使用增强的 switch 来处理这些类型：
scss
double area = switch (shape) {
case Circle c -> Math.PI * c.radius() * c.radius();
case Rectangle r -> r.width() * r.height();
};
System.out.println("Area: " + area);2. 支持记录模式（Record Patterns）
记录模式允许在 switch 中直接解构记录类的对象，从而避免显式的字段访问。
示例：
csharp
record Point(int x, int y) {}
void printPointInfo(Object obj) {
switch (obj) {
case Point(int x, int y) when x == y -> System.out.println("Diagonal point at (" + x + ", " + y + ")");
case Point(int x, int y) -> System.out.println("Point at (" + x + ", " + y + ")");
default -> System.out.println("Not a point");
}
}解释：
- 在
case Point(int x, int y)中，Point类型的对象被自动解构成x和y。 - 可以结合守卫条件（
when子句）进行额外的逻辑判断。
3. 支持嵌套模式（Nested Patterns）
嵌套模式允许在一个 case 中组合多个模式，从而实现更复杂的匹配逻辑。
示例：
假设我们有一个嵌套的记录类：
scss
record Box(Shape shape) {}我们可以使用嵌套模式来解构 Box 和其内部的 Shape：
csharp
double calculateArea(Box box) {
return switch (box) {
case Box(Circle c) -> Math.PI * c.radius() * c.radius();
case Box(Rectangle r) -> r.width() * r.height();
};
}解释：
case Box(Circle c)匹配一个包含Circle的Box，并将其解构成c。- 这种嵌套模式可以递归地解构复杂的数据结构。
4. 守卫条件（Guarded Patterns）
守卫条件允许在 case 中添加额外的布尔表达式，以进一步限制匹配的条件。
示例：
csharp
void checkNumber(Object obj) {
switch (obj) {
case Integer i when i > 0 -> System.out.println("Positive integer: " + i);
case Integer i -> System.out.println("Non-positive integer: " + i);
default -> System.out.println("Not an integer");
}
}解释：
when i > 0是一个守卫条件，只有当i > 0为真时，才会匹配该分支。
5. 默认行为与穷尽性检查
在 switch 表达式中，所有可能的情况都必须被覆盖，否则会导致编译错误。这种设计确保了代码的健壮性。
示例：
java
sealed interface Shape permits Circle, Rectangle {}
record Circle(double radius) implements Shape {}
record Rectangle(double width, double height) implements Shape {}
double area = switch (shape) {
case Circle c -> Math.PI * c.radius() * c.radius();
case Rectangle r -> r.width() * r.height();
// 缺少 default 会报错，因为 Shape 是密封类
};注意：
- 如果
Shape是密封类（Sealed Class），编译器可以推断出所有可能的子类型，因此default分支可以省略。 - 如果
Shape不是密封类，则需要显式地添加default分支。
6. 箭头语法与传统语法的混合使用
Java 21 允许在同一个 switch 中混合使用箭头语法（->）和传统语法（:）。这提供了更大的灵活性。
示例：
csharp
void printDay(String day) {
switch (day) {
case "MONDAY" -> System.out.println("Start of the work week");
case "FRIDAY":
System.out.println("End of the work week");
break;
default:
System.out.println("Midweek days");
break;
}
}解释：
- 使用箭头语法的分支不需要
break。 - 使用传统语法的分支仍需要手动添加
break。
7. 总结与优势
- 更简洁的代码：
- 使用模式匹配和箭头语法，减少了冗余的类型转换和
break语句。 - 直接解构对象，避免了显式的字段访问。
- 更强大的表达能力：
- 支持记录模式、嵌套模式和守卫条件，能够处理复杂的类型和数据结构。
- 提高安全性：
- 编译器的穷尽性检查确保了所有可能的情况都被覆盖，减少了遗漏分支的风险。
- 更好的可读性：
- 通过清晰的模式匹配逻辑，使代码更加直观，易于理解和维护。
适用场景
- 复杂的数据结构：如嵌套的记录类或密封类。
- 多态对象处理：如处理继承关系或接口实现。
- 简化条件逻辑 ：替代传统的
if-else或switch语句，尤其在需要类型检查和解构时。
通过这些增强，Java 21 的 switch 表达式和语句变得更加现代化，能够更好地适应现代开发需求，同时提高了代码的简洁性和安全性。