Java语言中，switch是很常见的一种语句，它允许我们根据某个表达式的值，执行不同的分支。看起来很简单，但实际上，不合理的使用switch会影响代码的性能。

在本文中，我们将探讨如何通过合理使用switch语句来优化Java代码的性能。我们将从以下方面进行分析：

1. switch语句的语法和使用方法

2. switch语句和if-else语句的性能比较

3. 如何优化switch语句的性能

4. 使用Java 12中的新特性——switch表达式

1. switch语句的语法和使用方法

首先，我们来看一下switch语句的语法：

switch(expression){

case constant:

statement sequence

break;

case constant2:

statement sequence

break;

default:

statement sequence

}

- expression是一个声明或表达式。

- case是一个匹配值，如果expression满足该值，则执行随后的语句。

- 如果没有任何一个case匹配expression的值，则执行default后的语句。

- break语句用于跳出switch语句。

下面是一个使用switch语句的例子：

public class SwitchDemo {

public static void main(String[] args) {

int dayOfWeek = 5;

String day = "";

switch (dayOfWeek) {

case 1:

day = "Monday";

break;

case 2:

day = "Tuesday";

break;

case 3:

day = "Wednesday";

break;

case 4:

day = "Thursday";

break;

case 5:

day = "Friday";

break;

case 6:

day = "Saturday";

break;

case 7:

day = "Sunday";

break;

default:

throw new IllegalArgumentException("Invalid day of the week: " + dayOfWeek);

}

System.out.println("Today is " + day);

}

}

在上面的例子中，我们使用switch语句，根据dayOfWeek变量的值，选择不同的字符串。

2. switch语句和if-else语句的性能比较

在某些情况下，switch语句可能是我们代码中的瓶颈。例如，如果我们有1000个case语句，而我们选择第一个case语句，那么Java将不得不比较表达式和每个case语句直到找到匹配项。这可能非常耗费时间和资源。

相反，使用if-else语句可能更快。if-else语句是逐个比较条件，如果找到匹配项，则立即停止。

但是，我们必须明确一点，switch语句和if-else语句都可以用于不同的情况。因此，我们应该具体问题具体分析，选择最优的解决方案。

3. 如何优化switch语句的性能

如果我们决定使用switch语句，则有几种方法可以优化它的性能。

3.1. 优化case语句的顺序

尽可能将最有可能的case语句放在前面。这样，在运行时，我们有更大的概率找到匹配项。如果我们有1000个case语句，而我们最有可能选择1000个，那么第1000个case语句放在第一位将比反过来更快。

3.2. 使用枚举

如果我们有一个预定义的有限集，我们可以使用枚举类型而不是数字。这样可以使代码更加可读和易于维护。

3.3. 使用Switch-String

在Java 7中，引入了一种新的语法，可以使用字符串而不是数字或枚举类型。这种语法被称为Switch-String，可以包含在switch语句中，让我们的代码更加清晰易懂。

下面是一个使用Switch-String的示例：

public class SwitchStringDemo {

public static void main(String[] args) {

String fruit = "apple";

switch (fruit) {

case "apple":

System.out.println("This is an apple.");

break;

case "orange":

System.out.println("This is an orange.");

break;

case "banana":

System.out.println("This is a banana.");

break;

default:

System.out.println("I do not know what this is.");

}

}

}

3.4. 使用Hash表

如果我们有一些预定义值，并且这些值非常多，这时使用Switch语句或if-else语句将非常麻烦和低效。在这种情况下，我们可以使用Hashtable或HashMap等哈希表数据结构。哈希表是对存储键值对的数据结构进行快速查找的一种方法。

下面是一个使用HashMap的示例：

public class HashMapDemo {

public static void main(String[] args) {

Map fruits = new HashMap<>();

fruits.put("apple", "This is an apple.");

fruits.put("orange", "This is an orange.");

fruits.put("banana", "This is a banana.");

System.out.println(fruits.getOrDefault("papaya", "I do not know what this is."));

}

}

在上面的例子中，我们使用HashMap来存储预定义值，并使用getOrDefault方法在没有找到匹配项时返回默认值。

4. 使用Java 12中的新特性——switch表达式

Java 12中引入了一种新的语法，称为switch表达式。这种语法允许我们更简洁和优雅地编写switch语句。

下面是一个使用switch表达式的示例：

public class SwitchExpressionDemo {

public static void main(String[] args) {

String fruit = "apple";

String message = switch (fruit) {

case "apple" -> "This is an apple.";

case "orange" -> "This is an orange.";

case "banana" -> "This is a banana.";

default -> "I do not know what this is.";

};

System.out.println(message);

}

}

在上面的代码中，我们使用了Java 12中的新特性——switch表达式。与以前版本的Java中的switch语句相比，这个语法非常简洁，因为它将根据代码块中的case语句执行一个操作，并使用箭头运算符(->)返回一个值。

总结

Switch语句是一种可以使我们的代码更可读和易于维护的强大工具。但在使用Switch语句时，请始终记住，性能是重要的。借助优化方式和Java 12中添加的switch表达式，我们可以使switch语句更高效和简洁。