導(dǎo)語：在 Java 開發(fā)中，我們經(jīng)常使用switch語句來進(jìn)行條件判斷和分支選擇。然而，有一個(gè)令人困惑的現(xiàn)象就是，當(dāng)某個(gè)case語句沒有加上break關(guān)鍵字時(shí)，程序會(huì)繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)case語句，這被稱為case穿透現(xiàn)象。本文將揭秘case穿透現(xiàn)象的原因，并解釋為何會(huì)出現(xiàn)這種行為。

1. switch 語句簡(jiǎn)介

在開始揭秘case穿透現(xiàn)象之前，我們先簡(jiǎn)單回顧一下switch語句的基本用法。switch語句用于根據(jù)變量的不同取值執(zhí)行相應(yīng)的代碼塊。其語法結(jié)構(gòu)如下：

switch (expression) {case value1:// 執(zhí)行代碼塊1break;case value2:// 執(zhí)行代碼塊2break;...default:// 默認(rèn)代碼塊
}

switch case支持的6種數(shù)據(jù)類型：switch 表達(dá)式后面的數(shù)據(jù)類型只支持byte、short、int整形類型、字符類型char、枚舉類型和java.lang.String類型。

根據(jù)expression的值，程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的case語句進(jìn)行匹配并執(zhí)行相應(yīng)的代碼塊，直到遇到break關(guān)鍵字或者到達(dá)switch語句的結(jié)尾。

如果某個(gè)case語句沒有break，程序會(huì)繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)case語句，這就是case穿透現(xiàn)象。

我們看下面這個(gè)例子。

public class Test {public static void main(String[] args) {int i = 0;switch (i) {case 0:System.out.println("0");case 1:System.out.println("1");case 2:System.out.println("2");}}
}

打印結(jié)果：

0
1
2

2. case穿透現(xiàn)象的原因

按照慣用套路，看看字節(jié)碼能不能給個(gè)答案。

javac編譯和javap查看：

> javap -c -l Test.class
Compiled from "Test.java"
public class com.atu.algorithm.aTest.Test {public com.atu.algorithm.aTest.Test();Code:0: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnLineNumberTable:line 8: 0public static void main(java.lang.String[]);Code:0: iconst_01: istore_12: iload_13: tableswitch   { // 0 to 20: 281: 362: 44default: 52}28: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;31: ldc           #3                  // String 033: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V36: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;39: ldc           #5                  // String 141: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V44: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;47: ldc           #6                  // String 249: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V52: returnLineNumberTable:line 10: 0line 11: 2line 13: 28line 15: 36line 17: 44line 19: 52
}

根據(jù)提供的字節(jié)碼，我們來解釋一下case穿透的情況。

在main方法中，通過tableswitch指令實(shí)現(xiàn)了一個(gè)switch語句。switch語句會(huì)根據(jù)值進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的代碼塊。

在這個(gè)例子中，根據(jù)tableswitch指令的參數(shù) {0 to 2}，case的范圍是從0到2。

• 當(dāng)switch的表達(dá)式的值為0時(shí)，程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到標(biāo)簽為28的位置，然后繼續(xù)執(zhí)行28標(biāo)簽處的代碼塊。
• 為1時(shí)跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)36代碼處；
• 為2時(shí)跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)44代碼處；
• default則跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)52代碼處。

這不，答案就出來了，當(dāng)case 0匹配了之后，直接跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)28代碼處開始執(zhí)行，輸出0，然后策馬奔騰，一路下坡，順序執(zhí)行完后面所有代碼，直到標(biāo)號(hào)52 return，方法完執(zhí)行完成，程序結(jié)束。

如果按照正常的思維，是不是case 0匹配之后，跳到28，執(zhí)行完28、31、32輸出0之后，就應(yīng)該直接跳走，直接執(zhí)行49。

那么，這個(gè)【跳走】用字節(jié)碼應(yīng)該怎么表示？

關(guān)于 goto

再寫代碼樣例，這次我們?cè)诖a中給每個(gè)case都加上break。

public class Test {public static void main(String[] args) {int i = 0;switch (i) {case 0:System.out.println("0");break;case 1:System.out.println("1");break;case 2:System.out.println("2");break;}System.out.println("Hello World");}
}

打印結(jié)果：

0
Hello World

重新編譯，再來看看字節(jié)碼。

Compiled from "Test.java"
public class com.atu.algorithm.aTest.Test {public com.atu.algorithm.aTest.Test();   Code:                                  0: aload_0                                                                  1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnLineNumberTable:line 8: 0public static void main(java.lang.String[]);Code:0: iconst_01: istore_12: iload_13: tableswitch   { // 0 to 20: 281: 392: 50default: 58}28: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;31: ldc           #3                  // String 033: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V36: goto          5839: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;42: ldc           #5                  // String 144: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V47: goto          5850: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;53: ldc           #6                  // String 255: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V58: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;61: ldc           #7                  // String Hello World63: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V66: returnLineNumberTable:line 10: 0line 11: 2line 13: 28line 14: 36line 16: 39line 17: 47line 19: 50line 22: 58line 23: 66
}

如圖，與第一次的字節(jié)碼相比，在標(biāo)號(hào)36、47都有了goto指令。如果case 0匹配成功，則跳到標(biāo)號(hào)28執(zhí)行，執(zhí)行完代碼塊對(duì)應(yīng)的31、33指令之后，執(zhí)行36的goto指令跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)58，這樣就跳出了switch作用范圍，case 1和2也不會(huì)被執(zhí)行。

在Java字節(jié)碼中，goto指令用于無條件跳轉(zhuǎn)到指定的目標(biāo)代碼塊。它可以實(shí)現(xiàn)程序的跳轉(zhuǎn)和循環(huán)控制。

等等，怎么少了一個(gè)goto，在標(biāo)號(hào)58的上方應(yīng)該還有一個(gè)goto才對(duì)！

其實(shí)這就涉及到了編譯器優(yōu)化技術(shù)，最后一個(gè)goto也是跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)58的指令，但沒有g(shù)oto下一步也一樣順序執(zhí)行此行指令，所以這個(gè)goto被編譯器視為無用代碼進(jìn)行了消除。

3. switch和if的區(qū)別

先用if實(shí)現(xiàn)上面switch邏輯。

public class Test {public static void main(String[] args) {int i = 0;if (i == 0) {System.out.println(0);} else if (i == 1) {System.out.println(1);} else if (i == 2) {System.out.println(2);}System.out.println("Hello World");}
}

編譯成字節(jié)碼

Compiled from "Test.java"
public class com.atu.algorithm.aTest.Test {public com.atu.algorithm.aTest.Test();Code:0: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnLineNumberTable:line 8: 0public static void main(java.lang.String[]);Code:0: iconst_01: istore_12: iload_13: ifne          166: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;9: iconst_010: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V13: goto          4316: iload_117: iconst_118: if_icmpne     3121: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;24: iconst_125: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V28: goto          4331: iload_132: iconst_233: if_icmpne     4336: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;39: iconst_240: invokevirtual #3                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V43: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;46: ldc           #4                  // String Hello World48: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V51: return
}

「ifne」和「if_icmpne」是Java字節(jié)碼指令中的兩個(gè)條件分支指令，用于在程序執(zhí)行過程中進(jìn)行條件判斷并跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的代碼塊。它們的區(qū)別在于操作數(shù)類型和比較方式。

• ifne：操作數(shù)類型為int，功能是當(dāng)棧頂元素不等于零時(shí)，跳轉(zhuǎn)到指定的代碼塊。
• if_icmpne：操作數(shù)類型為int，當(dāng)兩個(gè)int類型的數(shù)值不相等時(shí)，跳轉(zhuǎn)到指定的代碼塊。

從字節(jié)碼也可以看出if和switch的區(qū)別：

• if條件和代碼塊的字節(jié)碼是順序的，switch條件和代碼塊是分開的；
• if自動(dòng)生成goto指令，switch只有加了break才生成goto指令。

4. 總結(jié)

1. case穿透現(xiàn)象：指在switch語句中，當(dāng)某個(gè)case語句沒有break，程序會(huì)繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)case語句。
2. case中的break作用是告訴前端編譯器：「給每個(gè)case對(duì)應(yīng)代碼塊的最后加上goto」。這樣，執(zhí)行完匹配上的代碼之后，就可以略過后面的case代碼塊了。
3. switch都支持哪些類型呢？
   • 基本數(shù)據(jù)類型：byte, short, char, int
   • 包裝數(shù)據(jù)類型：Byte, Short, Character, Integer
   • 枚舉類型：Enum
   • 字符串類型：String（Jdk 7+ 開始支持）