第五章 控制流#

程序必须在执行过程中控制它的世界并做出选择。 在 Java 中,你需要执行控制语句来做出选择。

Java 使用了 C 的所有执行控制语句,因此对于熟悉 C/C++ 编程的人来说,这部分内容轻车熟路。大多数面向过程编程语言都有共通的某种控制语句。在 Java 中,涉及的关键字包括 if-else,while,do-while,for,return,break 和选择语句 switch。 Java 并不支持备受诟病的 goto(尽管它在某些特殊场景中依然是最行之有效的方法)。 尽管如此,在 Java 中我们仍旧可以进行类似的逻辑跳转,但较之典型的 goto 用法限制更多。

true和false#

所有的条件语句都利用条件表达式的“真”或“假”来决定执行路径。举例: a == b。它利用了条件表达式 == 来比较 ab 的值是否相等。 该表达式返回 truefalse。代码示例:

// control/TrueFalse.java
public class TrueFalse {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(1 == 1);
        System.out.println(1 == 2);
    }
}

输出结果:

true false 

通过上一章的学习,我们知道任何关系运算符都可以产生条件语句。 注意:在 Java 中使用数值作为布尔值是非法的,即便这种操作在 C/C++ 中是被允许的(在这些语言中,“真”为非零,而“假”是零)。如果想在布尔测试中使用一个非布尔值,那么首先需要使用条件表达式来产生 boolean 类型的结果,例如 if(a != 0)

if-else#

if-else 语句是控制程序执行流程最基本的形式。 其中 else 是可选的,因此可以有两种形式的 if。代码示例:

if(Boolean-expression) 
    statement 

if(Boolean-expression) 
    statement
else
  statement

布尔表达式(Boolean-expression)必须生成 boolean 类型的结果,执行语句 statement 既可以是以分号 ; 结尾的一条简单语句,也可以是包含在大括号 {} 内的的复合语句 —— 封闭在大括号内的一组简单语句。 凡本书中提及“statement”一词,皆表示类似的执行语句。

下面是一个有关 if-else 语句的例子。test() 方法可以告知你两个数值之间的大小关系。代码示例:

// control/IfElse.java
public class IfElse {
  static int result = 0;
  static void test(int testval, int target) {
    if(testval > target)
      result = +1;
    else if(testval < target) // [1]
      result = -1;
    else
      result = 0; // Match
  }

  public static void main(String[] args) {
    test(10, 5);
    System.out.println(result);
    test(5, 10);
    System.out.println(result);
    test(5, 5);
    System.out.println(result);
  }
}

输出结果:

1
-1
0

注解else if 并非新关键字,它仅是 else 后紧跟的一条新 if 语句。

Java 和 C/C++ 同属“自由格式”的编程语言,但通常我们会在 Java 控制流程语句中采用首部缩进的规范,以便代码更具可读性。

迭代语句#

whiledo-whilefor 用来控制循环语句(有时也称迭代语句)。只有控制循环的布尔表达式计算结果为 false,循环语句才会停止。

while#

while 循环的形式是:

while(Boolean-expression) 
  statement

执行语句会在每一次循环前,判断布尔表达式返回值是否为 true。下例可产生随机数,直到满足特定条件。代码示例:

// control/WhileTest.java
// 演示 while 循环
public class WhileTest {
  static boolean condition() {
    boolean result = Math.random() < 0.99;
    System.out.print(result + ", ");
    return result;
  }
  public static void main(String[] args) {
    while(condition())
      System.out.println("Inside 'while'");
    System.out.println("Exited 'while'");
  }
}

输出结果:

true, Inside 'while'
true, Inside 'while'
true, Inside 'while'
true, Inside 'while'
true, Inside 'while'
...________...________...________...________...
true, Inside 'while'
true, Inside 'while'
true, Inside 'while'
true, Inside 'while'
false, Exited 'while'

condition() 方法使用到了 Math 库的静态方法 random()。该方法的作用是产生 0 和 1 之间 (包括 0,但不包括 1) 的一个 double 值。

result 的值是通过比较运算符 < 产生的 boolean 类型的结果。当控制台输出 boolean 型值时,会自动将其转换为对应的文字形式 truefalse。此处 while 条件表达式代表:“仅在 condition() 返回 false 时停止循环”。

do-while#

do-while 的格式如下:

do 
    statement
while(Boolean-expression);

whiledo-while 之间的唯一区别是:即使条件表达式返回结果为 falsedo-while 语句也至少会执行一次。 在 while 循环体中,如布尔表达式首次返回的结果就为 false,那么循环体内的语句不会被执行。实际应用中,while 形式比 do-while 更为常用。

for#

for 循环可能是最常用的迭代形式。 该循环在第一次迭代之前执行初始化。随后,它会执行布尔表达式,并在每次迭代结束时,进行某种形式的步进。for 循环的形式是:

for(initialization; Boolean-expression; step)
  statement

初始化 (initialization) 表达式、布尔表达式 (Boolean-expression) ,或者步进 (step) 运算,都可以为空。每次迭代之前都会判断布尔表达式的结果是否成立。一旦计算结果为 false,则跳出 for 循环体并继续执行后面代码。 每次循环结束时,都会执行一次步进。

for 循环通常用于“计数”任务。代码示例:

// control/ListCharacters.java

public class ListCharacters {
  public static void main(String[] args) {
    for(char c = 0; c < 128; c++)
      if(Character.isLowerCase(c))
        System.out.println("value: " + (int)c +
          " character: " + c);
  }
}

输出结果(前 10 行):

value: 97 character: a
value: 98 character: b
value: 99 character: c
value: 100 character: d
value: 101 character: e
value: 102 character: f
value: 103 character: g
value: 104 character: h
value: 105 character: i
value: 106 character: j
  ...

注意:变量 c 是在 for 循环执行时才被定义的,并不是在主方法的开头。c 的作用域范围仅在 for 循环体内。

传统的面向过程语言如 C 需要先在代码块(block)前定义好所有变量才能够使用。这样编译器才能在创建块时,为这些变量分配内存空间。在 Java 和 C++ 中,我们可以在整个块使用变量声明,并且可以在需要时才定义变量。 这种自然的编码风格使我们的代码更容易被人理解 1

上例使用了 java.lang.Character 包装类,该类不仅包含了基本类型 char 的值,还封装了一些有用的方法。例如这里就用到了静态方法 isLowerCase() 来判断字符是否为小写。

逗号操作符#

在 Java 中逗号运算符(这里并非指我们平常用于分隔定义和方法参数的逗号分隔符)仅有一种用法:在 for 循环的初始化和步进控制中定义多个变量。我们可以使用逗号分隔多个语句,并按顺序计算这些语句。注意:要求定义的变量类型相同。代码示例:

// control/CommaOperator.java

public class CommaOperator {
  public static void main(String[] args) {
    for(int i = 1, j = i + 10; i < 5; i++, j = i * 2) {
      System.out.println("i = " + i + " j = " + j);
    }
  }
}

输出结果:

i = 1 j = 11
i = 2 j = 4
i = 3 j = 6
i = 4 j = 8

上例中 int 类型声明包含了 ij。实际上,在初始化部分我们可以定义任意数量的同类型变量。注意:在 Java 中,仅允许 for 循环在控制表达式中定义变量。 我们不能将此方法与其他的循环语句和选择语句中一起使用。同时,我们可以看到:无论在初始化还是在步进部分,语句都是顺序执行的。

for-in 语法#

Java 5 引入了更为简洁的“增强版 for 循环”语法来操纵数组和集合。(更多细节,可参考 数组集合 章节内容)。大部分文档也称其为 for-each 语法,但因为了不与 Java 8 新添的 forEach() 产生混淆,因此我称之为 for-in 循环。 (Python 已有类似的先例,如:for x in sequence)。注意:你可能会在其他地方看到不同叫法。

for-in 无需你去创建 int 变量和步进来控制循环计数。 下面我们来遍历获取 float 数组中的元素。代码示例:

// control/ForInFloat.java

import java.util.*;

public class ForInFloat {
  public static void main(String[] args) {
    Random rand = new Random(47);
    float[] f = new float[10];
    for(int i = 0; i < 10; i++)
      f[i] = rand.nextFloat();
    for(float x : f)
      System.out.println(x);
  }
}

输出结果:

0.72711575
0.39982635
0.5309454
0.0534122
0.16020656
0.57799757
0.18847865
0.4170137
0.51660204
0.73734957

上例中我们展示了传统 for 循环的用法。接下来再来看下 for-in 的用法。代码示例:

for(float x : f) {

这条语句定义了一个 float 类型的变量 x,继而将每一个 f 的元素赋值给它。

任何一个返回数组的方法都可以使用 for-in 循环语法来遍历元素。例如 String 类有一个方法 toCharArray(),返回值类型为 char 数组,我们可以很容易地在 for-in 循环中遍历它。代码示例:

// control/ForInString.java

public class ForInString {
  public static void main(String[] args) {
    for(char c: "An African Swallow".toCharArray())
      System.out.print(c + " ");
  }
}

输出结果:

A n   A f r i c a n   S w a l l o w

很快我们能在 集合 章节里学习到,for-in 循环适用于任何可迭代(iterable)的 对象。

通常,for 循环语句都会在一个整型数值序列中步进。代码示例:

for(int i = 0; i < 100; i++)

正因如此,除非先创建一个 int 数组,否则我们无法使用 for-in 循环来操作。为简化测试过程,我已在 onjava 包中封装了 Range 类,利用其 range() 方法可自动生成恰当的数组。

封装(Implementation Hiding)这一章里我们介绍了静态导入(static import),无需了解细节就可以直接使用。 有关静态导入的语法,可以在 import 语句中看到:

// control/ForInInt.java

import static onjava.Range.*;

public class ForInInt {
  public static void main(String[] args) {
    for(int i : range(10)) // 0..9
      System.out.print(i + " ");
    System.out.println();
    for(int i : range(5, 10)) // 5..9
      System.out.print(i + " ");
    System.out.println();
    for(int i : range(5, 20, 3)) // 5..20 step 3
      System.out.print(i + " ");
    System.out.println();
    for(int i : range(20, 5, -3)) // Count down
      System.out.print(i + " ");
    System.out.println();
  }
}

输出结果:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
5 6 7 8 9
5 8 11 14 17
20 17 14 11 8

range() 方法已被 重载(重载:同名方法,参数列表或类型不同)。上例中 range() 方法有多种重载形式:第一种产生从 0 至范围上限(不包含)的值;第二种产生参数一至参数二(不包含)范围内的整数值;第三种形式有一个步进值,因此它每次的增量为该值;第四种 range() 表明还可以递减。range() 无参方法是该生成器最简单的版本。有关内容会在本书稍后介绍。

range() 的使用提高了代码可读性,让 for-in 循环在本书中适应更多的代码示例场景。

请注意,System.out.print() 不会输出换行符,所以我们可以分段输出同一行。

for-in 语法可以节省我们编写代码的时间。 更重要的是,它提高了代码可读性以及更好地描述代码意图(获取数组的每个元素)而不是详细说明这操作细节(创建索引,并用它来选择数组元素) 本书推荐使用 for-in 语法。

return#

在 Java 中有几个关键字代表无条件分支,这意味无需任何测试即可发生。这些关键字包括 returnbreakcontinue 和跳转到带标签语句的方法,类似于其他语言中的 goto

return 关键字有两方面的作用:1.指定一个方法返回值 (在方法返回类型非 void 的情况下);2.退出当前方法,并返回作用 1 中值。我们可以利用 return 的这些特点来改写上例 IfElse.java 文件中的 test() 方法。代码示例:

// control/TestWithReturn.java

public class TestWithReturn {
  static int test(int testval, int target) {
    if(testval > target)
      return +1;
    if(testval < target)
      return -1;
    return 0; // Match
  }

  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(test(10, 5));
    System.out.println(test(5, 10));
    System.out.println(test(5, 5));
  }
}

输出结果:

1
-1
0

这里不需要 else,因为该方法执行到 return 就结束了。

如果在方法签名中定义了返回值类型为 void,那么在代码执行结束时会有一个隐式的 return。 也就是说我们不用在总是在方法中显式地包含 return 语句。 注意:如果你的方法声明的返回值类型为非 void 类型,那么则必须确保每个代码路径都返回一个值。

break 和 continue#

在任何迭代语句的主体内,都可以使用 breakcontinue 来控制循环的流程。 其中,break 表示跳出当前循环体。而 continue 表示停止本次循环,开始下一次循环。

下例向大家展示 breakcontinueforwhile 循环中的使用。代码示例:

// control/BreakAndContinue.java
// Break 和 continue 关键字

import static onjava.Range.*;

public class BreakAndContinue {
  public static void main(String[] args) {
    for(int i = 0; i < 100; i++) { // [1]
      if(i == 74) break; // 跳出循环
      if(i % 9 != 0) continue; // 下一次循环
      System.out.print(i + " ");
    }
    System.out.println();
    // 使用 for-in 循环:
    for(int i : range(100)) { // [2]
      if(i == 74) break; // 跳出循环
      if(i % 9 != 0) continue; // 下一次循环
      System.out.print(i + " ");
    }
    System.out.println();
    int i = 0;
    //  "无限循环":
    while(true) { // [3]
      i++;
      int j = i * 27;
      if(j == 1269) break; // 跳出循环
      if(i % 10 != 0) continue; // 循环顶部
      System.out.print(i + " ");
    }
  }
}

输出结果:

0 9 18 27 36 45 54 63 72
0 9 18 27 36 45 54 63 72
10 20 30 40

[1] 在这个 for 循环中,i 的值永远不会达到 100,因为一旦 i 等于 74,break 语句就会中断循环。通常,只有在不知道中断条件何时满足时,才需要 break。因为 i 不能被 9 整除,continue 语句就会使循环从头开始。这使 i 递增)。如果能够整除,则将值显示出来。 [2] 使用 for-in 语法,结果相同。 [3] 无限 while 循环。循环内的 break 语句可中止循环。注意continue 语句可将控制权移回循环的顶部,而不会执行 continue 之后的任何操作。 因此,只有当 i 的值可被 10 整除时才会输出。在输出中,显示值 0,因为 0%9 产生 0。还有一种无限循环的形式: for(;;)。 在编译器看来,它与 while(true) 无异,使用哪种完全取决于你的编程品味。

臭名昭著的 goto#

goto 关键字 很早就在程序设计语言中出现。事实上,goto 起源于汇编(assembly language)语言中的程序控制:“若条件 A 成立,则跳到这里;否则跳到那里”。如果你读过由编译器编译后的代码,你会发现在其程序控制中充斥了大量的跳转。较之汇编产生的代码直接运行在硬件 CPU 中,Java 也会产生自己的“汇编代码”(字节码),只不过它是运行在 Java 虚拟机里的(Java Virtual Machine)。

一个源码级别跳转的 goto,为何招致名誉扫地呢?若程序总是从一处跳转到另一处,还有什么办法能识别代码的控制流程呢?随着 Edsger Dijkstra发表著名的 “Goto 有害” 论(Goto considered harmful)以后,goto 便从此失宠。甚至有人建议将它从关键字中剔除。

正如上述提及的经典情况,我们不应走向两个极端。问题不在 goto,而在于过度使用 goto。在极少数情况下,goto 实际上是控制流程的最佳方式。

尽管 goto 仍是 Java 的一个保留字,但其并未被正式启用。可以说, Java 中并不支持 goto。然而,在 breakcontinue 这两个关键字的身上,我们仍能看出一些 goto 的影子。它们并不属于一次跳转,而是中断循环语句的一种方法。之所以把它们纳入 goto 问题中一起讨论,是由于它们使用了相同的机制:标签。

“标签”是后面跟一个冒号的标识符。代码示例:

label1:

对 Java 来说,唯一用到标签的地方是在循环语句之前。进一步说,它实际需要紧靠在循环语句的前方 —— 在标签和循环之间置入任何语句都是不明智的。而在循环之前设置标签的唯一理由是:我们希望在其中嵌套另一个循环或者一个开关。这是由于 breakcontinue 关键字通常只中断当前循环,但若搭配标签一起使用,它们就会中断并跳转到标签所在的地方开始执行。代码示例:

label1:
outer-iteration { 
  inner-iteration {
  // ...
  break; // [1] 
  // ...
  continue; // [2] 
  // ...
  continue label1; // [3] 
  // ...
  break label1; // [4] 
  } 
}

[1] break 中断内部循环,并在外部循环结束。 [2] continue 移回内部循环的起始处。但在条件 3 中,continue label1 却同时中断内部循环以及外部循环,并移至 label1 处。 [3] 随后,它实际是继续循环,但却从外部循环开始。 [4] break label1 也会中断所有循环,并回到 label1 处,但并不重新进入循环。也就是说,它实际是完全中止了两个循环。

下面是 for 循环的一个例子:

// control/LabeledFor.java
// 搭配“标签 break”的 for 循环中使用 break 和 continue

public class LabeledFor {
  public static void main(String[] args) {
    int i = 0;
    outer: // 此处不允许存在执行语句
    for(; true ;) { // 无限循环
      inner: // 此处不允许存在执行语句
      for(; i < 10; i++) {
        System.out.println("i = " + i);
        if(i == 2) {
          System.out.println("continue");
          continue;
        }
        if(i == 3) {
          System.out.println("break");
          i++; // 否则 i 永远无法获得自增 
               // 获得自增 
          break;
        }
        if(i == 7) {
          System.out.println("continue outer");
          i++;  // 否则 i 永远无法获得自增 
                // 获得自增 
          continue outer;
        }
        if(i == 8) {
          System.out.println("break outer");
          break outer;
        }
        for(int k = 0; k < 5; k++) {
          if(k == 3) {
            System.out.println("continue inner");
            continue inner;
          }
        }
      }
    }
    // 在此处无法 break 或 continue 标签
  }
}

输出结果:

i = 0
continue inner
i = 1
continue inner
i = 2
continue
i = 3
break
i = 4
continue inner
i = 5
continue inner
i = 6
continue inner
i = 7
continue outer
i = 8
break outer

注意 break 会中断 for 循环,而且在抵达 for 循环的末尾之前,递增表达式不会执行。由于 break 跳过了递增表达式,所以递增会在 i==3 的情况下直接执行。在 i==7 的情况下,continue outer 语句也会到达循环顶部,而且也会跳过递增,所以它也是直接递增的。

如果没有 break outer 语句,就没有办法在一个内部循环里找到出外部循环的路径。这是由于 break 本身只能中断最内层的循环(对于 continue 同样如此)。 当然,若想在中断循环的同时退出方法,简单地用一个 return 即可。

下面这个例子向大家展示了带标签的 break 以及 continue 语句在 while 循环中的用法:

// control/LabeledWhile.java
// 带标签的 break 和 conitue 在 while 循环中的使用

public class LabeledWhile {
  public static void main(String[] args) {
    int i = 0;
    outer:
    while(true) {
      System.out.println("Outer while loop");
      while(true) {
        i++;
        System.out.println("i = " + i);
        if(i == 1) {
          System.out.println("continue");
          continue;
        }
        if(i == 3) {
          System.out.println("continue outer");
          continue outer;
        }
        if(i == 5) {
          System.out.println("break");
          break;
        }
        if(i == 7) {
          System.out.println("break outer");
          break outer;
        }
      }
    }
  }
}

输出结果:

Outer while loop
i = 1
continue
i = 2
i = 3
continue outer
Outer while loop
i = 4
i = 5
break
Outer while loop
i = 6
i = 7
break outer

同样的规则亦适用于 while

  1. 简单的一个 continue 会退回最内层循环的开头(顶部),并继续执行。

  2. 带有标签的 continue 会到达标签的位置,并重新进入紧接在那个标签后面的循环。

  3. break 会中断当前循环,并移离当前标签的末尾。

  4. 带标签的 break 会中断当前循环,并移离由那个标签指示的循环的末尾。

大家要记住的重点是:在 Java 里需要使用标签的唯一理由就是因为有循环嵌套存在,而且想从多层嵌套中 breakcontinue

breakcontinue 标签在编码中的使用频率相对较低 (此前的语言中很少使用或没有先例),所以我们很少在代码里看到它们。

Dijkstra“Goto 有害” 论文中,他最反对的就是标签,而非 goto。他观察到 BUG 的数量似乎随着程序中标签的数量而增加2。标签和 goto 使得程序难以分析。但是,Java 标签不会造成这方面的问题,因为它们的应用场景受到限制,无法用于以临时方式传输控制。由此也引出了一个有趣的情形:对语言能力的限制,反而使它这项特性更加有价值。

switch#

switch 有时也被划归为一种选择语句。根据整数表达式的值,switch 语句可以从一系列代码中选出一段去执行。它的格式如下:

switch(integral-selector) {
    case integral-value1 : statement; break;
    case integral-value2 : statement;   break;
    case integral-value3 : statement;   break;
    case integral-value4 : statement;   break;
    case integral-value5 : statement;   break;
    // ...
    default: statement;
}

其中,integral-selector (整数选择因子)是一个能够产生整数值的表达式,switch 能够将这个表达式的结果与每个 integral-value (整数值)相比较。若发现相符的,就执行对应的语句(简单或复合语句,其中并不需要括号)。若没有发现相符的,就执行 default 语句。

在上面的定义中,大家会注意到每个 case 均以一个 break 结尾。这样可使执行流程跳转至 switch 主体的末尾。这是构建 switch 语句的一种传统方式,但 break 是可选的。若省略 break, 会继续执行后面的 case 语句的代码,直到遇到一个 break 为止。通常我们不想出现这种情况,但对有经验的程序员来说,也许能够善加利用。注意最后的 default 语句没有 break,因为执行流程已到了 break 的跳转目的地。当然,如果考虑到编程风格方面的原因,完全可以在 default 语句的末尾放置一个 break,尽管它并没有任何实际的作用。

switch 语句是一种实现多路选择的干净利落的一种方式(比如从一系列执行路径中挑选一个)。但它要求使用一个选择因子,并且必须是 intchar 那样的整数值。例如,假若将一个字串或者浮点数作为选择因子使用,那么它们在 switch 语句里是不会工作的。对于非整数类型(Java 7 以上版本中的 String 型除外),则必须使用一系列 if 语句。 在下一章的结尾 中,我们将会了解到枚举类型被用来搭配 switch 工作,并优雅地解决了这种限制。

下面这个例子可随机生成字母,并判断它们是元音还是辅音字母:

// control/VowelsAndConsonants.java

// switch 执行语句的演示
import java.util.*;

public class VowelsAndConsonants {
  public static void main(String[] args) {
    Random rand = new Random(47);
    for(int i = 0; i < 100; i++) {
      int c = rand.nextInt(26) + 'a';
      System.out.print((char)c + ", " + c + ": ");
      switch(c) {
        case 'a':
        case 'e':
        case 'i':
        case 'o':
        case 'u': System.out.println("vowel");
                  break;
        case 'y':
        case 'w': System.out.println("Sometimes vowel");
                  break;
        default:  System.out.println("consonant");
      }
    }
  }
}

输出结果:

y, 121: Sometimes vowel
n, 110: consonant
z, 122: consonant
b, 98: consonant
r, 114: consonant
n, 110: consonant
y, 121: Sometimes vowel
g, 103: consonant
c, 99: consonant
f, 102: consonant
o, 111: vowel
w, 119: Sometimes vowel
z, 122: consonant
  ...

由于 Random.nextInt(26) 会产生 0 到 25 之间的一个值,所以在其上加上一个偏移量 a,即可产生小写字母。在 case 语句中,使用单引号引起的字符也会产生用于比较的整数值。

请注意 case 语句能够堆叠在一起,为一段代码形成多重匹配,即只要符合多种条件中的一种,就执行那段特别的代码。这时也应该注意将 break 语句置于特定 case 的末尾,否则控制流程会继续往下执行,处理后面的 case。在下面的语句中:

int c = rand.nextInt(26) + 'a';

此处 Random.nextInt() 将产生 0~25 之间的一个随机 int 值,它将被加到 a 上。这表示 a 将自动被转换为 int 以执行加法。为了把 c 当作字符打印,必须将其转型为 char;否则,将会输出整数。

switch 字符串#

Java 7 增加了在字符串上 switch 的用法。 下例展示了从一组 String 中选择可能值的传统方法,以及新式方法:

// control/StringSwitch.java

public class StringSwitch {
  public static void main(String[] args) {
    String color = "red";
    // 老的方式: 使用 if-then 判断
    if("red".equals(color)) {
      System.out.println("RED");
    } else if("green".equals(color)) {
      System.out.println("GREEN");
    } else if("blue".equals(color)) {
      System.out.println("BLUE");
    } else if("yellow".equals(color)) {
      System.out.println("YELLOW");
    } else {
      System.out.println("Unknown");
    }
    // 新的方法: 字符串搭配 switch
    switch(color) {
      case "red":
        System.out.println("RED");
        break;
      case "green":
        System.out.println("GREEN");
        break;
      case "blue":
        System.out.println("BLUE");
        break;
      case "yellow":
        System.out.println("YELLOW");
        break;
      default:
        System.out.println("Unknown");
        break;
    }
  }
}

输出结果:

RED
RED

一旦理解了 switch,你会明白这其实就是一个逻辑扩展的语法糖。新的编码方式能使得结果更清晰,更易于理解和维护。

作为 switch 字符串的第二个例子,我们重新访问 Math.random()。 它是否产生从 0 到 1 的值,包括还是不包括值 1 呢?在数学术语中,它属于 (0,1)、[0,1)、(0,1]、[0,1] 中的哪种呢?(方括号表示“包括”,而括号表示“不包括”)

下面是一个可能提供答案的测试程序。 所有命令行参数都作为 String 对象传递,因此我们可以 switch 参数来决定要做什么。 那么问题来了:如果用户不提供参数 ,索引到 args 的数组就会导致程序失败。 解决这个问题,我们需要预先检查数组的长度,若长度为 0,则使用空字符串 "" 替代;否则,选择 args 数组中的第一个元素:

// control/RandomBounds.java

// Math.random() 会产生 0.0 和 1.0 吗?
// {java RandomBounds lower}
import onjava.*;

public class RandomBounds {
  public static void main(String[] args) {
    new TimedAbort(3);
    switch(args.length == 0 ? "" : args[0]) {
      case "lower":
        while(Math.random() != 0.0)
          ; // 保持重试
        System.out.println("Produced 0.0!");
        break;
      case "upper":
        while(Math.random() != 1.0)
          ; // 保持重试
        System.out.println("Produced 1.0!");
        break;
      default:
        System.out.println("Usage:");
        System.out.println("\tRandomBounds lower");
        System.out.println("\tRandomBounds upper");
        System.exit(1);
    }
  }
}

要运行该程序,请键入以下任一命令:

java RandomBounds lower 
// 或者
java RandomBounds upper

使用 onjava 包中的 TimedAbort 类可使程序在三秒后中止。从结果来看,似乎 Math.random() 产生的随机值里不包含 0.0 或 1.0。 这就是该测试容易混淆的地方:若要考虑 0 至 1 之间所有不同 double 数值的可能性,那么这个测试的耗费的时间可能超出一个人的寿命了。 这里我们直接给出正确的结果:Math.random() 的结果集范围包含 0.0 ,不包含 1.0。 在数学术语中,可用 [0,1) 来表示。由此可知,我们必须小心分析实验并了解它们的局限性。

本章小结#

本章总结了我们对大多数编程语言中出现的基本特性的探索:计算,运算符优先级,类型转换,选择和迭代。 现在让我们准备好,开始步入面向对象和函数式编程的世界吧。 下一章的内容涵盖了 Java 编程中的重要问题:对象的初始化和清理。紧接着,还会介绍封装(implementation hiding)的核心概念。


  1. 在早期的语言中,许多决策都是基于让编译器设计者的体验更好。 但在现代语言设计中,许多决策都是为了提高语言使用者的体验,尽管有时会有妥协 —— 这通常会让语言设计者后悔。 

  2. 注意,此处观点似乎难以让人信服,很可能只是一个因认知偏差而造成的因果关系谬误 的例子。