超越Java 8：instanceof的模式匹配

开发人员和Java专家概述了Java的最新版本中的instanceof运算符，以及如何使用它来改进您的代码。

介绍

根据一些调查（如JetBrains的出色调查），尽管Java 8是2014年发行的，但它目前是使用最多的Java版本。

本文是系列文章中的第一篇，标题为“超越Java 8”，其灵感来自于我的《Java for Aliens》一书的内容。这些文章将引导读者逐步探索从Java 9引入的最重要的功能。其目的是使读者了解从Java 8向前迈进的重要性，并说明最新的Java带来的巨大优势。语言版本。

在本文中，我们将看看Java 14中作为预览功能引入的一个有趣的新颖性（请参阅相关文章）。这是称为模式匹配的复杂功能的第一部分。尽管将来，它将影响将来的各种编程结构，但是模式匹配仅可与instanceof操作员一起用作功能预览。这将从根本上改变我们使用此运算符的方式。

instanceof 操作符

instanceof与比较运算符一样，二进制运算符将返回布尔值。该运算符的独特之处在于它使用引用作为第一个操作数，并使用复杂类型作为第二个操作数。true如果在运行时引用（定义第一个操作数）指向由类型（定义第二个操作数）实例化的对象，则返回。true即使引用指向由第二个操作数指定的类型的子类实例化的对象，它也会返回。如果不满足这两个条件之一，则instanceof操作员返回false。

例

假设我们要创建一个确定公司员工薪水的系统，并考虑以下类别：
假设我们必须向所有类型的员工支付薪水，我们可以开始将公司的所有员工归为一个异构集合：

要管理员工工资，我们可以创建以下方法：
这使instanceof操作员可以测试多态参数emp所指向的类型并相应地设置薪水。

现在，我们可以在一个foreach循环（具有180次迭代）中调用此方法，传递异构集合的所有元素，从而达到我们的目标：

对象投射

在前面的示例中，我们观察到instanceof操作员允许我们测试参考点指向哪种类型的实例。但是，我们已经知道，指向由子类实例化的对象的超类引用无法访问在子类中声明的成员。例如，假设程序员的薪水取决于经验的年限。在这种情况下，测试引用是否emp指向Programmer实例后，我们将需要访问yearsOfExperience变量。如果我们尝试使用以下语法访问它：我们会得到一个编译时错误：
事实上，参考emp，作为的Employee类型，将无法访问在子类中声明的方法。为了克服这个障碍，我们可以使用对象投射机制。在实践中，我们必须声明一个Programmer类型引用，并使其指向引用所指向的内存地址，并emp使用强制转换来确认指向范围。这种Programmer类型的新引用将使我们能够访问Programmer实例的任何成员。

对象的转换使用非常类似于原始数据之间的转换的语法：

注意，我们现在可以访问封装的变量yearsOfExperience。

在图1中，我们理想地用图形表示来概述情况，其中对象由Employee类型emp引用和Programmer 类型pro引用指向。

在图1中，两个引用指向相同的对象，但是指向范围不同。仅在与instanceof操作员一起检查对象的有效性之后，才必须使用对象强制转换。实际上，编译器无法确定某个对象是否位于某个地址而不是另一个地址。只有在运行时，Java虚拟机才能使用instanceof操作员解决任何疑问。

有什么问题？

instanceof不能将运算符和对象强制转换的组合使用定义为Java最佳实践，但它无疑是一种众所周知且广泛使用的编程模式。然而，显而易见的是，这种做法无疑是冗长的。它也是重复的；在前面的示例中，我们Programmer在两行中对类型进行了三次命名。最后，在使用进行测试之后instanceof，显然假定下一条语句为强制转换。实际上，某些IDE允许我们自动执行此操作。但是，如果我们不使用IDE自动执行编码，则如果此代码重复多次，则可能最终会进行大量复制粘贴操作，这也可能意味着ClassCastException在运行时出现了。

模式匹配 instanceof

Java 14引入了复杂功能的第一部分，即模式匹配 作为功​​能预览。在此功能中，模式（请勿与设计模式混淆）由以下部分组成：

• 一个谓词：一个测试，查找具有其操作数的输入的匹配。
• 一个或多个绑定变量; 它们根据测试结果从操作数中提取。

因此，模式被定义为表达复杂解决方案的一种综合方式。

完全实现此功能后，还将影响其他主题，例如record类型和switch构造。在版本15中，模式匹配仍作为功能预览呈现，而实现的唯一部分涉及模式，该模式涉及instanceof我们刚刚看到的操作员和对象强制转换。实际上，通过启用功能预览，我们可以使用其他语法：
该语法在操作旁边指定Programmer-type引用。该引用可以立即使用，并且不需要强制转换，因为它已经是-type引用。因此，语法非常简单，但必须注意一些问题。 proinstanceofProgrammer

装订范围

特别地，pro引用被定义为绑定变量。绑定变量是特定的局部变量，具有取决于模式的新型约束范围。像局部变量一样，它可以与具有相同标识符的实例变量共存。不同之处在于，其范围取决于谓词的结果，即instanceof测试的结果是否为true或false。在前面的示例中，该pro引用仅在与该if构造有关的代码块中可见。如果我们添加了该else子句，并以instanceof以下方式为测试添加了NOT运算符前缀：
那么该pro引用将仅在else子句的代码块中可见，而在代码块中不可见if。

绑定常数？

同样，绑定变量是隐式的final，并且其寻址无法更改。例如，以下
会导致以下编译时错误：
当前，这是Java 15中绑定变量的行为，其中模式匹配instanceof仍然是功能预览。但是在2021年3月发布的版本16中，其模式匹配instanceof将被正式化为标准Java功能，并且该限制应永久删除。

无论如何，通过绑定变量（因为它是引用），仍然可以更改其指向的对象的内部状态。例如，以下代码有效：

实际上，没有将新地址分配给pro引用，而是仅在其上调用方法。

Java 16

目前，instanceof尚未完全定义模式匹配的最终演变，并且可以进行其他更改。当我们有机会测试此功能的标准版本时，我们将回来更新本文。

结论

在本文中，我们了解了Java 14如何引入模式匹配instanceof作为功​​能预览。这项新功能为绑定变量引入了一种新的作用域，它将永远改变我们使用instanceof运算符和对象强制转换的方式。在Java 15中，此功能仍处于预览状态，但是在版本16中，由于收到了用户的反馈，因此将会有所变化。

instanceof因此，的模式匹配代表该语言的又一小步。

作者须知

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参考：《2020最新Java基础精讲视频教程和学习路线！》