184. Java 模式匹配 - `instanceof` 模式匹配详解

184. Java 模式匹配 - instanceof 模式匹配详解

从 Java 16 开始，instanceof 引入了“模式匹配（Pattern Matching）”的能力，使得代码更简洁、可读性更高。

🧠 什么是 instanceof 模式匹配？

我们以前使用 instanceof 判断类型时，往往还要显式地进行类型转换（cast）。而从 Java 16 开始，我们可以在 instanceof 判断的同时，声明一个变量用于接收匹配后的结果。

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✅ 基本用法示例

public void print(Object o) {
    if (o instanceof String s) {
        System.out.println("This is a String of length " + s.length());
    } else {
        System.out.println("This is not a String");
    }
}

🧩 背后的三个组成部分

要素	含义	示例
匹配目标（Target）	要进行判断的对象	o
模式（Pattern）	判断的类型 + 变量名	String s
匹配结果（Result）	模式变量（Pattern Variable）	s，类型为 String，只在匹配成功时创建

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🔄 模式变量的范围

模式变量（如 s）的作用域限定在判断成功的逻辑分支内。你可以在 if 的代码块中使用，也可以在布尔表达式中进行进一步判断。

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🎯 示例：匹配字符串且不为空

public void print(Object o) {
    if (o instanceof String s && !s.isEmpty()) {
        System.out.println("Non-empty String of length " + s.length());
    } else {
        System.out.println("Not a non-empty String.");
    }
}

💡 只有在 o instanceof String s 为真时，才会创建变量 s，因此 !s.isEmpty() 是安全的。

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🧹 Java 16 前的写法 vs Java 16 后的改进

🧾 Java 16 前：

public void print(Object o) {
    if (!(o instanceof String)) {
        return;
    }
    String s = (String) o;
    System.out.println("This is a String of length " + s.length());
}

🚀 Java 16 模式匹配写法：

public void print(Object o) {
    if (!(o instanceof String s)) {
        return;
    }
    System.out.println("This is a String of length " + s.length());
}

✅ 更简洁、类型转换由编译器自动完成，代码更安全、清晰。

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💥 编译器智能分析

有些判断永远不会成立，编译器能直接报错：

Double pi = Math.PI;
if (pi instanceof String s) {
    // ❌ 编译错误：Double 永远不可能是 String 的实例
}

因为 String 是 final 类，不能被继承，因此不可能出现 Double 是 String 的情况。

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🏗️ 更优雅的 equals() 写法示例

下面是经典的 equals 方法（传统写法）：

public class Point {
    private int x;
    private int y;

    public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Point)) {
            return false;
        }
        Point point = (Point) o;
        return x == point.x && y == point.y;
    }
}

✨ 使用模式匹配后的重写版本：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    return o instanceof Point point &&
           x == point.x &&
           y == point.y;
}

👌 优点：去掉了冗余的类型转换（cast），代码更短更清晰！

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📌 小结

特性	说明
✅ 自动类型转换	匹配成功后，自动为你声明并转换变量
✅ 安全简洁	减少强制类型转换，避免 ClassCastException
✅ 条件控制更灵活	可与 &&
✅ 可读性提升	大幅减少冗余代码，逻辑清晰

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🧠 附加：类型兼容性说明

你可以使用 instanceof 模式匹配 类、抽象类、接口，例如：

if (o instanceof CharSequence cs) {
    System.out.println("Length: " + cs.length());
}

因为 String 实现了 CharSequence，因此匹配成功。