条件执行和循环的本质

来源：Java编程的逻辑

条件执行的本质

程序最终都是一条条的指令，CPU有一个指令指示器，指向下一条要执行的指令，CPU根据指示器的指示加载指令并且执行。指令大部分是具体的操作和运算，在执行这些操作时，执行完一个操作后，指令指示器会自动指向挨着的下一个指令。

但有一些特殊的指令，称为跳转指令，这些指令会修改指令指示器的值，让CPU跳到一个指定的地方执行。跳转有两种，一种是条件跳转，另一种是无条件跳转。条件跳转检查某个条件，满足则进行跳转，无条件跳转则是直接进行跳转。

if, else实际上会转换为这些跳转指令，比如说下面的代码：

1 int a=10;
2 if(a%2==0)
3 {
4    System.out.println("偶数");
5 }
6 //其他代码

转换到的转移指令可能是：

1 int a=10;
2 条件跳转: 如果a%2==0,跳转到第4行
3 无条件跳转：跳转到第7行
4 {
5    System.out.println("偶数");
6 }
7 //其他代码

你可能会奇怪其中的无条件跳转指令，没有它不行吗？不行，没有这条指令，不管什么条件，括号中的代码都会执行。

不过，对应的跳转指令也可能是：

1 int a=10;
2 条件跳转: 如果a%2!=0,跳转到第6行
3 {
4    System.out.println("偶数");
5 }
6 //其他代码

这个就没有无条件跳转指令，具体怎么对应和编译器实现有关。在单一if的情况下可能不用无条件跳转指令，但稍微复杂一些的情况都需要。if, if/else, if/else if/else, 三元运算符都会转换为条件跳转和无条件跳转。但switch不太一样。

switch的转换和具体系统实现有关，如果分支比较少，可能会转换为跳转指令。但如果分支比较多，使用条件跳转会进行很多次的比较运算，效率比较低，可能会使用一种更为高效的方式，叫跳转表。跳转表是一个映射表，存储了可能的值以及要跳转到的地址，形如：

值1	代码块1的地址
值2	代码块2的地址
…
值n	代码块n的地址

跳转表为什么会更为高效呢？因为，其中的值必须为整数，且按大小顺序排序。按大小排序的整数可以使用高效的二分查找，即先与中间的值比，如果小于中间的值则在开始和中间值之间找，否则在中间值和末尾值之间找，每找一次缩小一倍查找范围。如果值是连续的，则跳转表还会进行特殊优化，优化为一个数组，连找都不用找了，值就是数组的下标索引，直接根据值就可以找到跳转的地址。即使值不是连续的，但数字比较密集，差的不多，编译器也可能会优化为一个数组型的跳转表，没有的值指向default分支。

程序源代码中的case值排列不要求是排序的，编译器会自动排序。之前说switch值的类型可以是byte, short, int, char, 枚举和String。其中byte/short/int本来就是整数，char本质上也是整数，而枚举类型也有对应的整数，String用于switch时也会转换为整数(通过hashCode方法）

为什么不可以使用long呢？因为跳转表值的存储空间一般为32位，容纳不下long；跳转表也没必要为long，一般用不上64位，不必浪费空间

循环本质

和if一样，循环内部也是靠条件转移和无条件转移指令实现的。比如说下面的代码：

int[] arr = {1,2,3,4};
for(int i=0;i<arr.length;i++){
    System.out.println(arr[i]);
}

其对应的跳转过程可能为：

1. int[] arr = {1,2,3,4};
2. int i=0;
3. 条件跳转：如果i>=arr.length，跳转到第7行
4. System.out.println(arr[i]);
5. i++
6. 无条件跳转，跳转到第3行
7. 其他代码

在if中，跳转只会往后面跳，而for会往前面跳，第6行就是无条件跳转指令，跳转到了前面的第3行。break/continue语句也都会转换为跳转指令。