JEP 375：instanceof 的模式匹配（第二个预览版）

概括

通过运算符的_模式匹配_增强 Java 编程语言instanceof。模式匹配允许更简洁、更安全地表达程序中的通用逻辑，即从对象中条件提取组件。这是JDK 15 中的预览语言功能。

历史

模式匹配由JEP 305instanceof于 2017 年中提出，并于 2019 年底作为预览语言功能针对 JDK 14 。此 JEP 建议在 JDK 15 中重新预览该功能，相对于 JDK 14 中的预览没有任何更改，以便收集更多反馈。

动机

几乎每个程序都包含某种逻辑，这些逻辑结合了测试表达式是否具有某种类型或结构，然后有条件地提取其状态的组成部分以进行进一步处理。例如，所有 Java 程序员都熟悉 instanceof-and-cast 习惯用法：

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

这里发生了三件事：测试（是obj？String）、转换（转换obj为String）以及新的局部变量 ( ) 的声明，s以便我们可以使用字符串值。这种模式很简单，所有 Java 程序员都可以理解，但由于多种原因，它并不是最理想的。这很乏味；不需要同时进行类型测试和强制类型转换（instanceof测试后您还会做什么？）。这个样板文件——特别是该类型的三次出现String——混淆了接下来的更重要的逻辑。但最重要的是，重复为错误在不被注意的情况下潜入程序提供了机会。

我们认为，Java 是时候拥抱模式匹配了，而不是寻求临时解决方案。模式匹配允许简洁地表达对象所需的“形状”（模式_）_，并允许各种语句和表达式根据其输入测试该“形状”（匹配）。从 Haskell 到 C#，许多语言都因其简洁性和安全性而采用了模式匹配。

描述

模式是 (1)可应用于目标的_谓词_和 (2)仅当谓词成功应用于目标时才从目标中提取的_一组__绑定变量_的组合。

类型_测试模式_由指定类型的谓词以及单个绑定变量组成。

运算instanceof符 ( JLS 15.20.2 ) 被扩展为采用类型测试模式而不仅仅是类型。在下面的代码中，该短语String s是类型测试模式：

if (obj instanceof String s) {
    // can use s here
} else {
    // can't use s here
}

运算instanceof符将目标obj与类型测试模式“匹配”，如下所示：如果obj是的实例String，则将其强制转换为String并分配给绑定变量s。绑定变量在if语句的 true 块中，而不是在语句的 false 块中if。

与局部变量的范围不同，绑定变量的范围由包含表达式和语句的语义确定。例如，在这段代码中：

if (!(obj instanceof String s)) {
    .. s.contains(..) ..
} else {
    .. s.contains(..) ..
}

true 块中的指s的是封闭类中的字段，sfalse 块中的指的是运算符引入的绑定变量instanceof。

当语句的条件if变得比单个条件更复杂时instanceof，绑定变量的范围也会相应地增长。例如，在这段代码中：

if (obj instanceof String s && s.length() > 5) {.. s.contains(..) ..}

绑定变量s位于运算符右侧的范围内&&，以及 true 块中。（仅在成功时才计算右侧instanceof并将其分配给s。）另一方面，在此代码中：

if (obj instanceof String s || s.length() > 5) {.. s.contains(..) ..}

绑定变量s不在 || 右侧的范围内运算符，也不在 true 块的范围内。（s此时指的是封闭类中的字段。）

instanceof当目标为空时，工作方式没有变化。也就是说，模式仅在不为空时才会匹配，并且s只会被分配。obj

使用模式匹配instanceof应该会显着减少 Java 程序中显式强制转换的总数。此外，类型测试模式在编写相等方法时特别有用。考虑以下取自《Effective Java》一书第 10 条的相等方法：

@Override public boolean equals(Object o) { 
    return (o instanceof CaseInsensitiveString) && 
        ((CaseInsensitiveString) o).s.equalsIgnoreCase(s); 
}

使用类型测试模式意味着可以将其重写为更清晰的形式：

@Override public boolean equals(Object o) { 
    return (o instanceof CaseInsensitiveString cis) && 
        cis.s.equalsIgnoreCase(s); 
}

语法相应instanceof 地扩展：

RelationalExpression :
     ...
     RelationalExpression instanceof 参考类型
     RelationalExpression instanceof 模式

模式：
参考类型 标识符

未来的工作

未来的 JEP 将通过其他语言结构（例如switch表达式和语句）的模式匹配来增强 Java 编程语言。

备择方案

类型测试模式的好处可以通过语句中的_流类型_if或_类型切换_构造来获得。模式匹配概括了这两种结构。

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