Java 17 新特性之 Switch 表达式改进

Java 17 对 ​​switch​​ 表达式进行了进一步改进，使其更加简洁、直观，并支持更现代的编程风格。这些改进最初在 Java 12 和 Java 13 中作为预览特性引入，最终在 Java 14 中成为正式特性。Java 17 继续支持并增强了这一功能。

以下是 ​​switch​​ 表达式改进的关键点：

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1. ​​switch​​ 作为表达式

传统上，​​switch​​​ 是一个语句（statement），而从 Java 14 开始，​​switch​​ 可以作为一个表达式（expression）来使用。这意味着它可以返回一个值，从而简化代码逻辑。

示例：

// 传统 switch 语句
int dayNumber;
String day = "MONDAY";
switch (day) {
    case "MONDAY":
    case "TUESDAY":
    case "WEDNESDAY":
        dayNumber = 1;
        break;
    case "THURSDAY":
        dayNumber = 2;
        break;
    default:
        dayNumber = 0;
}

// 使用 switch 表达式
int dayNumber = switch (day) {
    case "MONDAY", "TUESDAY", "WEDNESDAY" -> 1;
    case "THURSDAY" -> 2;
    default -> 0;
};

关键点：

• 使用箭头语法 ​->​ 替代传统的 ​case​ 和 ​break​。
• 每个分支直接返回一个值，无需 ​break​。
• 多个 ​case​ 可以用逗号分隔，例如 ​case "MONDAY", "TUESDAY", "WEDNESDAY"​。

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2. 箭头语法 (​​->​​)

箭头语法是 ​​switch​​​ 表达式的亮点之一，它消除了传统 ​​switch​​​ 语句中常见的"漏掉 ​​break​​"问题。

示例：

String result = switch (day) {
    case "MONDAY" -> "Start of the work week";
    case "FRIDAY" -> "End of the work week";
    case "SATURDAY", "SUNDAY" -> "Weekend!";
    default -> "Midweek days";
};
System.out.println(result);

优点：

• 更加简洁，避免了传统 ​switch​ 的冗长结构。
• 不需要显式地写 ​break​，减少了出错的可能性。

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3. 支持块表达式

如果某个 ​​case​​​ 需要执行多行代码，可以使用大括号 ​​{}​​​ 定义一个块表达式，并通过 ​​yield​​ 返回值。

示例：

String result = switch (day) {
    case "MONDAY" -> "Start of the work week";
    case "FRIDAY" -> {
        System.out.println("It's Friday!");
        yield "End of the work week"; // 使用 yield 返回值
    }
    case "SATURDAY", "SUNDAY" -> "Weekend!";
    default -> "Midweek days";
};

注意：

• 在块表达式中，必须使用 ​yield​ 来返回值。
• ​yield​ 是专门为 ​switch​ 表达式设计的关键字。

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4. 模式匹配（Pattern Matching）的支持

Java 17 引入了对模式匹配的初步支持，这使得 ​​switch​​ 表达式可以用于更复杂的类型检查和解构操作。

示例：

假设我们有一个类层次结构：

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 ​​switch​​ 表达式进行模式匹配：

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);

关键点：

• 这种模式匹配结合了 ​instanceof​ 和 ​switch​ 的功能。
• 直接在 ​case​ 中解构对象（如 ​Circle c​ 和 ​Rectangle r​）。

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5. 默认行为

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。这是为了确保表达式总是能返回一个值。

示例：

int number = switch (value) {
    case 1 -> 10;
    case 2 -> 20;
    // 缺少 default 会报错
};

正确的写法：

int number = switch (value) {
    case 1 -> 10;
    case 2 -> 20;
    default -> 0; // 必须有 default 或覆盖所有情况
};

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6. 总结与优势

​​switch​​ 表达式的改进带来了以下好处：

1. 更简洁的语法：

• 使用箭头语法 ​->​ 和块表达式 ​{}​，减少冗余代码。
• 不再需要手动写 ​break​。

2. 更安全的逻辑：

• 所有可能的分支都必须被覆盖，避免遗漏。

3. 支持现代特性：

• 结合模式匹配，支持更复杂的类型检查和数据解构。

4. 提高可读性：

• 代码更加直观，易于理解和维护。

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适用场景

• 简单的条件判断 ：替代传统的 ​if-else​ 或 ​switch​ 语句。
• 复杂的数据处理：结合模式匹配，处理不同类型的对象。
• 多分支逻辑：如状态机、解析器等场景。

通过这些改进，Java 的 ​​switch​​ 表达式变得更加现代化，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。