Java switch实现原理透彻理解
2020-04-08 本文已影响0人
gaopq
Java 官方文档描述:
A switch works with the byte, short, char, and int primitive data types. It also works with enumerated types, the String class, and a few special classes that wrap certain primitive types: Character, Byte, Short, and Integer
在基本数据类型 byte / char 下
public class SwitchBasicTest {
private int switchByte(byte i) {
int ret;
switch (i) {
case 0:
ret = 10;
break;
case 1:
ret = 11;
break;
default:
ret = 0;
}
return ret;
}
private int switchChar(char i) {
int ret;
switch (i) {
case 0:
ret = 10;
break;
case 1:
ret = 11;
break;
case 'a':
ret = 20;
break;
case '写':
ret = 21;
break;
default:
ret = 0;
}
return ret;
}
}
用 javap -v 或其他工具反编译 SwitchBasicTest.class，本文使用 IDEA 插件 jclasslib Bytecode viewer
反编译得到 switchByte 方法的字节码：
0 iload_1
1 lookupswitch 2
0: 28 (+27)
1: 34 (+33)
default: 40 (+39)
28 bipush 10
30 istore_2
31 goto 42 (+11)
34 bipush 11
36 istore_2
37 goto 42 (+5)
40 iconst_0
41 istore_2
42 iload_2
43 ireturn
switchChar 方法的字节码：
0 iload_1
1 lookupswitch 4
0: 44 (+43)
1: 50 (+49)
97: 56 (+55)
20889: 62 (+61)
default: 68 (+67)
44 bipush 10
46 istore_2
47 goto 70 (+23)
50 bipush 11
52 istore_2
53 goto 70 (+17)
56 bipush 20
58 istore_2
59 goto 70 (+11)
62 bipush 21
64 istore_2
65 goto 70 (+5)
68 iconst_0
69 istore_2
70 iload_2
71 ireturn
可知对于 byte 等基础数据类型，switch 直接使用整型做比较
- byte, short 可直接转整整值
- char 取
unicode整型码值 - Integer 等包装类型，会调用
intValue方法获得变量的整值
作用在 String 下(JDK1.7及之后版本)
public class SwitchBasicTest {
private int switchString(String i) {
int ret;
switch (i) {
case "0":
ret = 10;
break;
case "1":
ret = 11;
break;
case "a":
ret = 20;
break;
default:
ret = 0;
}
return ret;
}
}
使用 IDEA 编辑器打开 .class 文件看到反编译代码：
public class SwitchBasicTest {
private int switchString(String i) {
byte var4 = -1;
switch(i.hashCode()) {
case 48:
if (i.equals("0")) {
var4 = 0;
}
break;
case 49:
if (i.equals("1")) {
var4 = 1;
}
break;
case 97:
if (i.equals("a")) {
var4 = 2;
}
}
byte ret;
switch(var4) {
case 0:
ret = 10;
break;
case 1:
ret = 11;
break;
case 2:
ret = 20;
break;
default:
ret = 0;
}
return ret;
}
}
反编译得到 switchString 的字节码：
0 aload_1
1 astore_3
2 iconst_m1
3 istore 4
5 aload_3
6 invokevirtual #8 <java/lang/String.hashCode>
9 lookupswitch 3
48: 44 (+35)
49: 59 (+50)
97: 74 (+65)
default: 86 (+77)
44 aload_3
45 ldc #9 <0>
47 invokevirtual #10 <java/lang/String.equals>
50 ifeq 86 (+36)
53 iconst_0
54 istore 4
56 goto 86 (+30)
59 aload_3
60 ldc #11 <1>
62 invokevirtual #10 <java/lang/String.equals>
65 ifeq 86 (+21)
68 iconst_1
69 istore 4
71 goto 86 (+15)
74 aload_3
75 ldc #12 <a>
77 invokevirtual #10 <java/lang/String.equals>
80 ifeq 86 (+6)
83 iconst_2
84 istore 4
86 iload 4
88 tableswitch 0 to 2
0: 116 (+28)
1: 122 (+34)
2: 128 (+40)
default: 134 (+46)
116 bipush 10
118 istore_2
119 goto 136 (+17)
122 bipush 11
124 istore_2
125 goto 136 (+11)
128 bipush 20
130 istore_2
131 goto 136 (+5)
134 iconst_0
135 istore_2
136 iload_2
137 ireturn
可以看到 switch 作用在 String 上最终拆分成两个针对整型 switch 语句，具体流程为：
- 计算并比较 hashcode
- 如果 hashcode 相同，则进一步使用
equals确定字符串内容相同，处理两个字符串 hashcode 相同的情况
作用在枚举下
public enum SeasonEnum {
SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER
}
public class SwitchEnumTest {
private static int testSpring(SeasonEnum seasonEnum) {
int ret;
switch (seasonEnum) {
case AUTUMN:
ret = 1;
break;
case SPRING:
ret = 2;
break;
case SUMMER:
ret = 3;
break;
case WINTER:
ret = 4;
break;
default:
ret = 5;
}
return ret;
}
}
反编译得到 testSpring 方法的字节码：
0 getstatic #6 <xx/SwitchEnumTest$1.$SwitchMap$xx$enumt$SeasonEnum>
3 aload_0
4 invokevirtual #7 <xx/enumt/SeasonEnum.ordinal>
7 iaload
8 tableswitch 1 to 4 1: 40 (+32)
2: 45 (+37)
3: 50 (+42)
4: 55 (+47)
default: 60 (+52)
40 iconst_1
41 istore_1
42 goto 62 (+20)
45 iconst_2
46 istore_1
47 goto 62 (+15)
50 iconst_3
51 istore_1
52 goto 62 (+10)
55 iconst_4
56 istore_1
57 goto 62 (+5)
60 iconst_5
61 istore_1
62 iload_1
63 ireturn
可以看到：
4 invokevirtual #7 <xx/enumt/SeasonEnum.ordinal>
即 switch 作用在枚举上时，调用枚举的 ordinal 方法 ，即最终还是 int 值比较
lookupswitch 和 tableswitch
-
tableswitch使用数组数据结构，通过下标可直接定位到跳转目标行 -
lookupswitch维护了一个key-value的关系，通过逐个比较索引来查找匹配的待跳转的行数 -
tableswitch比lookupswitch查找性能更佳 -
switch语句中的case分支条件值比较稀疏时，tableswitch指令的空间使用率偏低，这种情况下可能使用lookupswitch指令
结论
-
switch语法参数实际上只对整型有效 -
break在字节码层面上会生成一条goto语句，case下不带break时直接进入下一个case逻辑 -
switch作用在枚举上实际使用了枚举的ordinal方法返回值作为比较的依据 -
switch作用在字符串上时使用字符串的hashcode作为比较的依据，hashcode相同时进一步使用equals比较字符串内容 - 根据java虚拟机规范，java虚拟机的
tableswitch和lookupswitch指令都只能支持int类型的条件值，所以switch不支持long长整型
