深入拆解 Java 虚拟机
郑雨迪
Oracle 高级研究员,计算机博士
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使用Java的模式匹配会影响程序性能吗?

你好,我是郑雨迪。
自 JDK 14 起,Java 不断引入与模式匹配相关的语法糖,极大提升了代码的简洁性与可读性。
例如,instanceof 模式匹配最早在 JDK 14 中通过 JEP 305 [1] 作为预览功能亮相,随后在 JEP 394 [2] 中正式引入;Record 类型和 switch 模式匹配则分别在 JDK 21 中通过 JEP 440 [3] 与 JEP 441 [4] 正式发布;占位符语义于 JDK 22 中通过 JEP 456 [5] 成为标准特性;而基本类型的模式匹配也在不断演进,目前已在 JDK 24 的 JEP 488 [6] 中进入第二轮预览阶段。
模式匹配带来的最大优势之一,便是让 Java 代码更加简洁。以最基础的 instanceof 模式匹配为例,原本需要额外的一行代码进行的强制类型转换,现在可以直接在 instanceof 语句中完成,大幅减少冗余代码。
if (obj instanceof String) {
String s = (String) obj;
...
}
// is equivalent to
if (obj instanceof String s) {
...
}
其次,得益于 javac 编译器的类型检查,模式匹配还能有效避免因手动强制类型转换而引发的 ClassCastException。
以下面代码中的 foo 方法为例:尽管我们在 if 条件语句中已经穷尽列举了所有已知的子类,但最后的强制类型转换仍有可能在运行时抛出 ClassCastException。
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1. Java模式匹配的语法糖提升了代码的简洁性与可读性,例如使用instanceof模式匹配可以减少冗余代码。 2. 模式匹配能有效避免因手动强制类型转换而引发的ClassCastException,提高了类型安全性。 3. switch模式匹配支持when条件判断等高级特性,使代码表达更加简洁灵活。 4. JDK 23中引入的选项UseSecondarySupersTable进一步优化了次要超类的访问路径,允许使用哈希表加快查找速度。 5. 即时编译器在处理instanceof字节码和checkcast字节码时,会对checkcast进行优化消除,避免重复的类型检查开销。 6. 优化的关键在于合理安排case分支的顺序,将出现频率更高的类型放在前面,以便尽早命中。 7. 当在 switch 模式匹配中引入 when 条件时,javac 编译器所生成的字节码结构与不带条件的情况有明显不同。 8. 基本类型模式匹配 JDK 23 引入了对基本类型的模式匹配支持,使得我们可以使用类似于引用类型 switch 的语法来处理 int、long、float 等原始类型。 9. 针对没有 when 条件判断的 switch 模式匹配,建议将常见的匹配类型放在前面,而将接口类等次要类型放在后面。

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