【升级到Java 17】模式匹配

待我称王封你为后i 2023-10-02 11:07 132阅读 0赞

提到模式匹配，可能很多 Java 开发人员比较陌生。

**了解模式匹配**

我们从一个具体的示例出发来看模式匹配的作用。我们的目标是把任意的 Java 对象转换成字符串。我们可以很容易的写出类似下面的代码，也就是 `ObjectFormatter` 类。

public class ObjectFormatter {
    
      public String format(Object input) {
        if (input == null) {
          return "";
        } else if (input instanceof Number) {
          return NumberFormat.getNumberInstance().format(input);
        } else if (input instanceof LocalDateTime) {
          return ((LocalDateTime) input).format(DateTimeFormatter.ISO_DATE_TIME);
        } else {
          return input.toString();
        }
      }
    }

这段代码的核心是使用 `instanceof` 操作符检查参数对象的类型，再执行相应的操作。对 `instanceof` 操作符的使用，实际上就是模式匹配的一种简单形式。

模式匹配中的模式由两个部分组成，分别是匹配 predicate 和模式变量。匹配 predicate 判断一个模式是否与目标相匹配。如果模式匹配成功，模式变量表示从目标中提取的值。

以 `instanceof` 操作符来说，匹配 predicate 是检查目标的类型。当匹配成功之后，模式变量只有一个，那就是该对象本身。这种模式称为类型模式。除此之外，还有记录模式和数组模式。

模式匹配是一个很大的功能，会在多个 Java 版本中逐步加入。以 `instanceof` 操作符的模式匹配来说，在 Java 14 中以预览功能的形式引入，在 Java 15 中再次预览，在 Java 16 中成为正式功能。`switch` 语句对模式匹配的支持，在 Java 17 中首次预览。记录模式和数组模式，则计划在 Java 18 中首次预览。

**instanceof 模式匹配**

下面介绍 `instanceof` 的模式匹配。相信很多人都写过下面这样的代码。在这段代码中，`String` 出现了3次，代码比较繁琐。

if (obj instanceof String) {
      String s = (String) obj;
    }

在使用了模式匹配之后，代码可以简化为如下所示。

if (obj instanceof String s) {
      System.out.println(s.toUpperCase());
    }

`String s` 称为类型模式，其中 `String` 是进行匹配的 predicate，而 `s` 是匹配成功之后的变量。`s` 的类型就已经是 `String` 了，不需要进行类型转换。

模式变量使用的是流作用域。只有当编译器可以推断出模式被匹配成功，并且变量被赋值之后，该变量才会出现在作用域中。在上面的代码中，`if` 中的代码只有在模式匹配成功之后才会执行，因此变量 `s` 必定在作用域中，可以安全使用。

在模式匹配时，可以添加额外的守卫条件来限制匹配的条件。在下面的代码中，第一个模式匹配长度大于 `10` 的字符串，第二个模式匹配其他的字符串。

public class StringMatch {
    
      public void test(Object obj) {
        if (obj instanceof String s && s.length() > 10) {
          System.out.println("long string -> " + s);
        } else if (obj instanceof String s) {
          System.out.println("short string -> " + s);
        } else {
          System.out.println("others");
        }
      }
    }

**switch 的模式匹配**

在 `switch` 语句中，也可以使用模式匹配。如下面的代码所示。可以看到相关的代码非常简洁。

public class StringMatch {
    
      public void test(Object obj) {
        switch (obj) {
          case String s && s.length() > 10 -> System.out.println(
              "long string -> " + s);
          case String s -> System.out.println("short string -> " + s);
          default -> System.out.println("others");
        }
      }
    }

需要注意的是，`switch` 语句的模式匹配在 Java 17 中是预览功能，在编译和运行时都必须添加选项 `--enable-preview` 来启用。

最后我们得到了 `ObjectFormatter` 的简化实现，代码的可读性更好。

public class ObjectFormatter {
    
      public String format(Object input) {
        return switch (input) {
          case null -> "";
          case Number n -> NumberFormat.getNumberInstance().format(n);
          case LocalDateTime t -> t.format(DateTimeFormatter.ISO_DATE_TIME);
          default -> input.toString();
        };
      }
    }

关于模式匹配的内容就介绍到这里，相应的视频见我的B站。

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