185. Java 模式匹配 - Java 21 新特性：Switch 的模式匹配185. Java 模式匹配 - Ja

185. Java 模式匹配 - Java 21 新特性：Switch 的模式匹配

在 Java 21 中，Switch 模式匹配（Pattern Matching for switch） 正式成为标准功能，之前曾以预览形式出现在 Java 17–20。这个特性将 switch 表达式和 instanceof 的模式匹配结合，极大增强了 Java 的表达力与可读性。

✅ 背景与目标

Java 中的 switch 语句原本只能匹配固定值（如整数、枚举、字符串）。但在许多情况下，我们更希望根据对象的类型执行不同的逻辑，这通常需要使用冗长的 if-else 结构。

来看一个典型的例子：

Object o = ...; // 任意对象
String formatted = null;

if (o instanceof Integer i) {
    formatted = String.format("int %d", i);
} else if (o instanceof Long l) {
    formatted = String.format("long %d", l);
} else if (o instanceof Double d) {
    formatted = String.format("double %f", d);
} else {
    formatted = String.format("Object %s", o.toString());
}

☀️ 用 Switch 模式匹配重写

使用 Java 21 的 Switch 模式匹配，上面的代码可以简洁地重写为：

Object o = ...;
String formatted = switch (o) {
    case Integer i -> String.format("int %d", i);
    case Long l    -> String.format("long %d", l);
    case Double d  -> String.format("double %f", d);
    default        -> String.format("Object %s", o.toString());
};

🎯 你可以看到：

每个 case 分支就像 instanceof 判断一样，自动完成类型转换。
代码更简洁清晰，无需强转（casting）。

⏱ 性能优势

使用 if-else 判断，性能是 O(n)，分支越多，判断次数越多。而 switch 使用的是 表驱动机制，可以达到 O(1) 的性能（理论上更快）。

🔍 支持的 case 标签类型

在 Java 21 中，switch 支持以下 case 标签：

原始整数类型：byte, short, char, int
对应包装类型：Byte, Short, Character, Integer
String
枚举类型
✅ 类型模式（Type Patterns）：如 case String s、case Point p 等

🔐 受保护的 case 标签（Guarded Patterns）

我们有时不仅要匹配类型，还要加个附加条件。例如：对象是 String 且不为空。

以前只能写成 if 语句：

if (o instanceof String s && !s.isEmpty()) {
    System.out.println("非空字符串：" + s);
}

在 switch 中能写吗？能！

Java 21 引入了 when 子句 —— 它允许我们在 case 中添加布尔条件：

String result = switch (o) {
    case String s when !s.isEmpty() -> "Non-empty string: " + s;
    case String s                   -> "Empty string";
    default                         -> "Not a string";
};

✨ 语法解构：

case 类型 模式变量 when 条件表达式 -> 返回值;

这种写法称为 guarded case label（受保护的 case 标签），比传统写法更具表达力。

📦 更多示例

示例 1：处理多种数字类型

Object o = 3.14;

String result = switch (o) {
    case Integer i       -> "整数：" + i;
    case Double d        -> "小数：" + d;
    case Number n        -> "其他数字类型：" + n;
    default              -> "不是数字";
};

示例 2：配合记录类（Record）使用

record Point(int x, int y) {}

Object o = new Point(3, 4);

String result = switch (o) {
    case Point p when p.x() == p.y() -> "这是一个对角点：" + p;
    case Point p                     -> "普通点：" + p;
    default                          -> "未知类型";
};

⚠️ 注意事项

case String s && !s.isEmpty() ❌ 不合法 switch 不接受直接写布尔表达式
正确用法是 case String s when !s.isEmpty()
default 分支仍是必须的，除非已穷尽所有可能

🧠 小结

特性	说明
🧩 类型匹配	case 标签可是类型模式（如 `case String s`）
🛡 受保护 case	可以加上布尔条件 `when 条件`
⚡ 性能提升	`switch` 是 `O(1)`，更快
🔍 更清晰表达	减少冗余代码，提升可读性
📦 适配多种类型	支持数字、字符串、枚举、记录、对象类型等

🎓 推荐实战练习：

用 switch 模式匹配重构你项目中的 instanceof 判断代码
尝试组合类型 + guard 条件
和 record 结合使用进行数据拆解