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这是 why 的第 65 篇原创文章
荒腔走板
大家好，我是 why，欢送来到我间断周更优质原创文章的第 65 篇。老规矩，先荒腔走板聊聊技术之外的货色。
下面这图是去年的成都马拉松赛道上，摄影师抓拍的我。哎，真是阳光向上的 95 后帅小伙啊。
往年因为疫情起因，上半年的马拉松较量全副停摆了。往年可能也没有机会再跑一次马拉松了。只有回味一下去年的成都马拉松了。
去年成都马拉松我跑的是半程，只有 21 公里，女朋友也报名跑了一个 5 公里的欢畅跑，所以前 5 公里都是陪着她边跑边玩。
过了 10 公里后，赛道两边的观众越来越多，成都的叔叔阿姨们特地的激情。老远看到我跑过来了，就用四川话大声的喊：帅哥，加油。
还有很多老年人，手上拿着个小型国旗，在那里载歌载舞的挥动着。
当然还有很多三五成群的小朋友，伸长了手臂，竭力张开着五指。那是他们要和你击掌的意思。
每击一次，跑过之后都能听到小朋友那特有的一连串的笑声。他们播种了欢畅，而我播种了力量。
有一个转弯的中央，路边站着的男女老少都伸长着手臂，张开着五指，延绵几十米，每个人嘴里喊着鼓劲的话。
我加快脚步，一个个的微微击掌过来。这个时候耳机外面传来的是我循环播放的成都宣传曲《I love this city》。
我不晓得应该怎么去形容那种气氛带给我的激励和打动，感觉本人就是奔跑在星光小道上，我很怀恋。
每跑完一次马拉松，都能带给我爆棚的正能量。
当然了，成都马拉松的官网补给我也是吹爆的。然而给我印象粗浅的是大略在 16 公里的中央，有一处私人补给站，我竟然在这里喝了到几口乌苏啤酒，吃了几口豆花，几根凉面，几块冒烤鸭。勾留了大略 5 分钟的样子。
哎呀，那感觉，难以忘怀，几乎是巴适的板。
好了，说回文章。
阿里面试题
阿里巴巴出品的《码出高效 Java 开发手册》你晓得吧？
前段时间我发现书的最初还有两道 Java 根底的面试题。其中有一道，十分的根底，能够说是入门级的题，然而都把我干懵了。
竟然通过眼神编译，看不出输入后果是啥。
最初猜了个答案，后果还错了。
这篇文章就带着大家一起看看这题，剖析剖析他背地的故事。
首先看题：
public class SwitchTest {public static void main(String[] args) {
// 当 default 在两头时, 且看输入是什么？int a = 1;
switch (a) {
case 2:
System.out.println("print 2");
case 1:
System.out.println("print 1");
default:
System.out.println("first default print");
case 3:
System.out.println("print 3");
}
// 当 switch 括号内的变量为 String 类型的内部参数时, 且看输入是什么？String param = null;
switch (param) {
case "param":
System.out.println("print param");
break;
case "String":
System.out.println("print String");
break;
case "null":
System.out.println("print null");
break;
default:
System.out.println("second default print");
}
}
}
这题次要是考的 switch 管制语句，你能通过眼神编译，在心里输入运行后果吗？
两个考点
先看看答案：
怎么样，这个答案是不是和你本人给进去的答案统一呢？
反正我之前是被它那个 default 写在两头的操作给蛊惑了。
我寻思这玩意还有这种操作？能这样写吗？
至于上面那个空指针，问题不大，一眼看出问题。
所以在我看来，这题一共两个考点：
- 前一个 switch 考的是其流程管制语言。
- 后一个 switch 考的是其底层技术实现。
咱们一个个剥丝抽茧，扒光示众的说。一起把这个 switch 一顿爆学。
switch 执行流程
先看看考流程管制语句的：
这个程序的蛊惑点在于第 5 行的正文，导致我次要关注这个 default 的地位了，疏忽了每个 case 并没有 break。
没有 break 导致这个程序的输入后果是这样的：
那么 switch 是怎么管制流程的呢？
带着这个问题咱们去权威材料外面寻找答案。
什么权威材料呢？
https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-14.html#jls-14.11
怎么样？
The Java® Language Specification，《Java 语言标准》，你就通知我权不权威？
关上我下面给的链接，在这个页面那么微微的一搜：
这就是咱们要找的货色。
点击过来之后，在这个页面外面的信息量十分大。我一会都会讲到。
当初咱们先关注执行流程这块：
看到这么多英语，不要慌，why 哥这种暖男作者，必定是给你翻译的巴巴适适的。然而倡议大家也看看英文原文，有的时候翻译进去的可能就差点意思。
接下来我就给大家翻译一下官网的话：
来，第一句：
当 switch 语句执行的时候，首先须要计算表达式。
等等，表达式（Expression）是什么？
表达式就是 switch 前面的括号外面的货色。比如说，这个货色能够是一个办法。
那么如果这个表达式的计算结果是 null，那么就抛出空指针异样。这个 switch 语句也就算完事了。
另外，如果这个表达式的后果是一个援用类型，那么还须要进行一个拆箱的解决。
比方就像这样式儿的：
test() 办法就是表达式，返回的是包装类型 Integer，而后 switch 会做拆箱解决。
这个场景下 test 办法返回了 null，所以会抛出空指针异样。
接着往下翻译：
如果表达式的计算或者随后的拆箱操作因为某些起因忽然实现，那么这个 switch 语句也就实现了。
忽然实现，小样，说的还挺费解的。我感觉这里就是在说表达式外面抛出了异样，那么 switch 语句也就不会继续执行了。
就像这样式儿的：
接下来就是流程了：
Otherwise，就是否则的意思。带入上下文也就是说后面的表达式是失常计算出来了一个货色了。
那么就拿着计算出来的这个货色（表达式的值）和每一个 case 外面的常量来比照，会呈现以下的状况：
- 如果表达式的值和其中一个 case 语句中的常量相等了，那么咱们就说 case 语句匹配上了。switch 代码块中匹配的 case 语句之后的所有语句（如果有）就依照程序执行。如果所有语句都失常实现，或者在匹配的 case 语句之后没有语句，那么整个 switch 代码块就将失常实现。
- 如果没有和表达式匹配的 case 语句，然而有一个 default 语句，那么 switch 代码块中 default 语句前面的所有语句（如果有）将按程序执行。如果所有语句都失常实现，或者如果 default 标签之后没有语句了，则整个 switch 代码块就将失常实现。
- 如果既没有 case 语句和表达式的值匹配上，也没有 default 语句，那就没有什么搞的了，switch 语句执行了个寂寞，也算是失常实现。
其实到这里，下面的状况一不就是阿里巴巴 Java 开发手册的面试题的场景吗？
你看着代码，再看着翻译，认真的品一品。
为什么那道面试题的输入后果是这样的：
没有为什么，Java 语言标准外面就是这样规定的，依照规定执行就完事了。
除了下面这三种流程，官网上还接着写了三句话：
如果 switch 语句块外面蕴含任何的示意或者意外导致立刻实现的语句，则按如下形式解决：
我先说一下我了解的官网文档中说的：“any statement immediately … completes abruptly”。
示意立刻实现的语句就是每个 case 外面的 break、return。
意外导致忽然实现的语句就是在 switch 语句块外面任何会抛出异样的代码。
如果呈现了这两种状况，switch 语句块怎么解决呢？
如果语句的执行因为 break 语句而实现，则不会采取进一步的操作（进一步操作是指如果没有 break 代码，则将继续执行后续语句），switch 语句块将失常实现。
如果语句的执行因为任何其余起因忽然实现（比方抛出异样），switch 语句块也会因雷同的起因而立马实现。
下面就是 switch 语句的执行流程。所以你还别感觉 switch 语句就必须要个 break，他人的设计就是如此，看场景的。
比方看官网给出的两个示例代码：
这是不带 break 的。需要就要求这样输入，你整个 break 干啥。
再看另外一个带 break 的：
实现的又是另外一个需要了。
所以，看场景。
另外，我感觉官网上的这个例子给的不好。最初少了一个 default 语句。看看阿里 Java 开发手册上怎么说的：
这个中央见仁见智吧。
底层技术实现
第二个考点是底层技术实现。
也就上面这坨代码：
首先通过后面的一个大节，你晓得为什么运行后果是抛出空指针异样了不？
后面讲了哈，官网文档外面有这样的一句话：
规定如此。
所以，这大节的答案是这样的吗？必定不是的，咱们多想一步：
为什么这样规定呢？
这才是这大节想要带大家寻找的货色。
首先你得晓得 switch 反对 String 是 Java 的一颗语法糖。既然是语法糖，咱们就看看它的 class 文件：
从 class 文件中，咱们尝到了这颗语法糖的滋味。原来实际上是有两个 switch 操作的。
switch 反对 String 类型的起因是先取的 String 的 hashCode 进行 case 匹配，而后在每个 case 外面给 var3 这个变量赋值。而后再对 var3 进行一次 switch 操作。
所以，上图中标记的 15 行，如果 String 是 null，那么对 null 取 hashCode，那可不得抛出空指针异样吗？
所以，你看《Java 开发手册》外面的这个倡议：
明确为什么这样写了吧？
所以，这大节的答案是这样的吗？必定不是的，咱们再多想一步呢：
为什么要非得把 String 取 hashCode 才进行 switch/case 操作呢？
从 class 文件中咱们曾经看不出什么有价值的货色了。只能在往下走。
class 再往下走就到哪里了？
对了，须要看看字节码了。
通过 javap 取得字节码文件：
这个字节码很长，大家本人编译后去看一下，我就不全副截取，节约篇幅了。
在这个字节码外面，就算你什么都不太明确。然而只有你略微留神一点点，你应该会留神到其中的这两个中央：
联合着 class 文件看：
奇怪了，同样的 switch 语言，却对应两个指令：lookupswitch 和 tableswitch。
所以这两个指令必定是要害突破点。
咱们去哪里找这个两个指令的信息呢？
必定是得找权威材料的：
怎么样？
The Java® Virtual Machine Specification，Java 虚拟机标准，你就大声的通知我稳不稳？
https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-3.html#jvms-3.10
在下面的链接中，咱们微微的那么一搜：
发现这两个指令，在 Compiling Switches 这一大节中是挨在一起的。
找到这里了，你就找到正确答案的门了。我率领大家看一下我通过这个门，看到的门前面的世界。
首先还是给大家带着我本人的了解，翻译一下虚拟机标准外面是怎么介绍这两个指令的：
switch 语句的编译应用的是 tableswitch 和 lookupswitch 这两个指令。
咱们先说说 tableswitch 是干啥的。
当 switch 外面的 case 能够用偏移量进行无效示意的时候，咱们就用 tableswitch 指令。如果 switch 语句的表达式计算出来的值不在这个偏移量的无效范畴内，那么就进入 default 语句。
看不太明确对不对？
没关系，我第一次看的时候也不太明确。别急，咱们看看官网示例：
因为咱们 case 的条件是 0、1、2 这三个挨在一起的数据，挨在一起就是 near。所以这个办法就叫做 chooseNear。
而这个 0、1、2 就是三个连在一起的数字，所以咱们能够用偏移量间接找到其对应的下一个须要跳转的地址。
这个就有点相似于数组，间接通过索引下标就能定位到数据。而下标，是一串间断的数字。
这个场景下，咱们就能够用 tableswitch。
接着往下看：
当 switch 语句外面 case 的值比拟“稠密”（sparse）的时候，用 tableswitch 指令的话空间利用率就会很低下。于是咱们就用 lookupswitch 指令来代替 tableswitch。
你留神官网上用的这个词：sparse。
没想到吧，学技术的时候还能学个英语四级单词。
稠密。翻译过去了，还是读不懂是不是，没有关系。我给你搞个例子：
右边是 java 文件，外面的 case 只有 0、2、4。
左边是字节码文件，tableswitch 外面有 0、1、2、3、4。
对应的 class 文件是这样的：
嘿，你说怎么着？莫名其妙多了个 1 和 3 的 case。你说神奇不神奇？
这是在干嘛？这不就是在填地位嘛。
填地位的目标是什么？不就是为了保障 java 文件外面的 case 对应的值刚好能和偏移量对上吗？
假如这个时候 switch 表达式的值是 2，我间接依据偏移量 2，就能够取到 2 对应的接下来须要执行的中央 47，而后接着执行输入语句了：
假如这个时候 switch 表达式的值是 3，我间接依据偏移量 3，就能够取到 3 对应的接下来须要执行的中央 69，而后接着执行 default 语句了：
所以，0,1,2 不叫稠密，0,2,4 也不叫稠密。
它们都不 sparse，缺一点点的状况下，咱们能够补位。
所以当初你了解官网上的这句话了吗：
当 switch 语句外面 case 的值比拟“稠密”（sparse）的时候，用 tableswitch 指令的话空间利用率就会很低下。
比拟稠密的时候，假如三个 case 别离是 100，200，300。你不可能把 100 到 300 之间的数，除了 200 都补上吧？
那玩意补上了之后 case 得收缩成什么样子？
空间占的多了，然而理论要用的就 3 个值，所以空间利用率低下。
那 tableswitch 指令不让用了怎么办呢？
别急，官网说能够用 lookupswitch 指令。
lookupswitch 指令拿着 switch 表达式计算出来的 int 值和一个表中偏移量进行配对（pairs）。
配对的时候，如果表外面一个 key 值与表达式的值配上了，就能够在这个 key 值关联的下一执行语句处继续执行。
如果表外面没有匹配上的键，则在 default 处继续执行。
你看明确了吗？迷迷糊糊的对不对？
什么玩意就进去一个表呢？
没事，别急，官网给了个例子：
这次的例子叫做 chooseFar。因为 case 外面的值不是挨着的，0 到 100 之间隔得还是有点间隔。
我不能像 tableswitch 似的，拿着 100 而后去找偏移量为 100 的地位吧。这里就三个数，基本就找不到 100。
只能怎么办？
就拿着我传进来的 100 一个个的去和 case 外面的值比了，这就叫 pairs。
其实官网上的这个例子没有给好，你看我给你一个例子：
你看右边的 java 代码，外面的 case 是乱序的，到字节码文件外面后就排好序了。
而官网文档外面说的这个“table”：
就是排好序的这个：
为什么要排序呢？
答案就在虚拟机标准外面：
排序之后的查找比线性查找快。这个没啥说的吧。它这里尽管没有说，但其实它用的是二分查找，工夫复杂度为 O(log n)。
哦，对了。tableswitch 因为是间接依据偏移量定位，所以工夫复杂度是 O(1)。
好了，到这里我就把 tableswitch 和 lookupswitch 这两个指令讲完了。
我不晓得你在看的时候有没有产生什么疑难，反正我看到这个中央的时候我就在想：
虚拟机标准外面就说了个 sparse，那什么时候是稠密，什么时候是不稠密呢？
说实话，作为程序员，我对“稠密”这个词还是很敏感的，特地是后面再加上毛发两个字的时候。
不晓得为什么说到“稠密”，我就想起了谢广坤。广坤叔你晓得吧，这才叫“稠密”：
怎么定义稠密
所以，在 switch 外面，咱们怎么定义稠密呢？
文档中没有写。
文档里没有写的，都在源码外面。
于是我搞了个 openJDK，我倒要看看源码外面到底什么是 TMD 稠密。
通过一番摸索，找到了这个办法：
com.sun.tools.javac.jvm.Gen#visitSwitch
这里我不做源码解读， 我只是想单纯的晓得源码外面到底什么 TMD 是 TMD 稠密。
所以带大家间接看这个中央：
这里有个三目表达式。如果为真则应用 tableswitch，为假则应用 lookupswitch。
咱们先拿着这个不稠密的，加上断点调戏一番，呸，调试一番：
断点时候时候各个参数如下：
标号为 ① 的中央是代表咱们的确调试的是预期的程序。
标号为 ② 的中央咱们带入到下面的表达式中，能够求得最终值：
hi 是 case 外面的表达式对应的最大值，也就是 2。
lo 是 case 外面的表达式对应的最小值，也就是 0。
nlabels 代表的是 case 的个数，也就是 3。
所以带入到下面的代码中，最终算进去的值 16<=18，成立，应用 tablewitch。
这就叫不稠密。
假如咱们把最初一个 case 改为 5：
Debug 时各个参数变成了这样：
最终算进去的值 19<=18，不满足，应用 lookupswitch。
这叫做稠密。
所以当初咱们晓得了到底什么是 TMD 稠密。
在源码外面有个公式能够晓得是不是稠密的，从而晓得应用什么指令。
写到这里我感觉其实我应该能够住手了。
然而我还在《Java 虚拟机标准》的文档外面挖到了一句话。我感觉得讲一下。
switch 表达式反对的类型
在《Java 虚拟机标准》文档中的这一部分，有这样的一句话：
就看第一句我圈起来的话。前面的形容都是围绕着这句话在开展形容。
Java 虚拟机的 tableswitch 和 lookupswitch 指令，只反对 int 类型。
好，那我当初来问你：switch 语句的表达式能够是哪些类型的值？留神我说的是表达式。
这个答案在《Java 语言标准》外面也写着的：
你看，8 种根本类型曾经反对了 char、byte、short、int 这 4 种，而这 4 种都是能够转化为 int 类型的。
而剩下的 4 种：double、float、long、boolean 不反对。
为什么？
你就想，你就联合我后面讲的内容，把你的小脑壳子动起来，为什么这 4 种不反对？
因为 double、float 都是浮点类型的，tableswitch 和 lookupswitch 指令操作不了。
因为 long 类型 64 位了，而 tableswitch 和 lookupswitch 指令只能操作 32 位的 int。这两个指令对于 long 是搞不动的。
而至于 boolean 类型，还须要我说嘛？
你拿着 boolean 类型放到 switch 表达式外面去，你不感觉害羞吗？
你就不能写个 if(boolean) 啥的？
而后你又动员你的小脑壳子想：对于 Character、Byte、Short、Integer 这 4 个包装类型是怎么反对的呢？
上个图，左上是 java 文件，右上是 jad 文件，上面是字节码：
拆了个箱，理论还是用的 int 类型，这个不须要我细讲了吧？
于是你接着想对于 String 类型是怎么反对的呢？
它会先转 hashCode。hashCode 必定是稠密的，所以用 lookupswitch。
而后在用 var3 这个变量去做一次 switch，通过转化后 var3 肯定不是稠密的，所以用 tableswitch：
你再多想一步， 因为是用的 String 类型的 hashcode，那如果呈现了哈希抵触怎么办？
看一下这个例子：
抵触了就再配一个 if-else。
不必多说了吧。
最初，你再想，这个枚举又是怎么反对的呢？
比方上面这个例子，看字节码，只看到了应用了 tableswitch：
咱们再看一下 class 文件，javap 编译之后，变成了这样：
它们别离长这样的：
下面的 SwitchEnumTest.class 文件看不出来什么道道。
然而上面的 SwitchEnumTest$1.class 文件外面还是有点货色的。
能够看到动态代码块外面有个数组，数组外面的参数是枚举的类型，而后调用了枚举的 ordinal 办法。这个办法的返回值是枚举的下标地位。
在 class 文件外面获取的信息无限，须要祭出 jad 文件来瞅一眼来：
下面就是 java 文件对应的 jad 文件。
标号为 ① 的中央是咱们传入的 switch 外面的表达式，线程状态枚举中的 RUNNABLE。
标号为 ② 的中央是给 int 数值中的地位赋值为 2。那么是哪个地位呢？
RUNNABLE 在线程状态枚举中的下标地位，如下所示，下标地位是 1：
编号为 ③ 的中央是把 int 数值中下标为 1 的元素取出来？
咱们后面刚刚放进去的。取出来是 2。
于是走到编号为 ④ 的逻辑中去。执行最终的输入语句。
所以写到这里，我想我更加能明确驰名程序员沃·滋基索德的一句话：
绝对于 String 类型而言，枚举几乎天生就反对 Switch 操作。
奇怪的知识点
再送给你一个我在写这篇文章的时候学到的一个奇怪的知识点。
咱们晓得 switch 的表达式和 case 外面都是不反对 null 的。
你有没有想过一个问题。case 外面为什么不反对 null? 如果表达式为 null，咱们就拿着 null 去 case 外面匹配，这样实践上做也是能够做的。
好吧，应该也没有人想这个问题。当然，除了一些奇奇怪怪的面试官。
这个问题我在《Java 语言标准》外面找到了答案：
the designers of the Java programming language。
我的妈呀，这是啥啊。
Java 编程语言设计者，这是赏饭吃的祖师爷啊！
《Java 语言标准》外面说： 依据 Java 编程语言设计者的判断，抛出空指针这样做比静默地跳过整个 switch 语句或抉择在 default 标签（如果有）外面继续执行语句要好。
别问，问就是祖师爷感觉这样写就是好的。
一个基本上用不到的知识点送给大家，不用客气：
最初说一句（求关注）
这篇文章外面还是很多须要翻译的中央。我发现有很多的程序猿比拟胆怯英语。
之前还有人夸我英语翻译的好：
其实我大学的时候英语四级考了 4 次，最初一次才压线过的。
那为什么当初看英文文档基本上没有什么阻碍呢？
其实这个问题真的很好解决的。
你找一个英语六级 572 分，考研英语一考了 89 分的女朋友，她会督促你学英语的。
满腹经纶，难免会有纰漏，如果你发现了谬误的中央，能够在留言区提出来，我对其加以批改。感谢您的浏览，我保持原创，非常欢送并感谢您的关注。
我是 why，一个被代码耽搁的文学创作者，不是大佬，然而喜爱分享，是一个又暖又有料的四川好男人。
还有，重要的事件说三遍：欢送关注我呀。欢送关注我呀。欢送关注我呀。
