模式匹配：让数据形状成为控制流

switch 模式匹配的完整规则01

sealed interface Shape permits Circle, Rect, Square {}
record Circle(double r) implements Shape {}
record Rect(double w, double h) implements Shape {}
record Square(double side) implements Shape {}

static double area(Shape s) {
    return switch (s) {
        case Circle(double r) -> Math.PI * r * r;
        case Rect(double w, double h) -> w * h;
        case Square(double side) -> side * side;
        // 无需 default：sealed 已穷尽
    };
}

• selector 类型：引用类型、enum、String，以及原有的 int/short/byte/char。
• case 标签：常量、类型模式、record 模式、null，可以组合成 case null, default。
• 守卫：case Circle(double r) when r > 10 -> ...；守卫在模式匹配成功后求值。
• 箭头分支：模式 switch 只能使用 ->，不会贯穿（fall through）。
• 穷尽性：sealed 类型要求覆盖所有 permitted 子类型；enum 要求覆盖所有常量（或提供 default）。

如果运行时的实际类型不在编译期可见的 permitted 集合里（例如二进制不兼容的类路径），穷尽 switch 会抛出 MatchException，而不是悄悄走进 default。

record pattern 到底解构了什么02

record pattern 调用组件的访问器，把值绑定到模式变量。对引用类型组件，绑定的是引用，不是深拷贝。

record Point(int x, int y) {}
record Line(Point start, Point end) {}

static String describe(Object o) {
    return switch (o) {
        case Line(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2))
                when x1 == x2 && y1 == y2 -> "退化线段";
        case Line(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2)) ->
                "从 (" + x1 + "," + y1 + ") 到 (" + x2 + "," + y2 + ")";
        case Point(var x, var y) -> "点 (" + x + "," + y + ")";
        default -> "其他";
    };
}

• var 让编译器推断组件类型；也可以写 Point(int x, int y) 显式声明。
• 嵌套模式会递归匹配：外层 record 匹配成功后，再匹配每个组件。
• 泛型 record 的类型参数可由模式推断，例如 Box<String>(String s)。
• record pattern 只能用于 record；普通类的字段提取仍需访问器或类型模式。

null、穷尽性与向后兼容03

static String classify(String s) {
    return switch (s) {
        case null -> "空值";
        case "" -> "空串";
        case String str when str.startsWith("J") -> "J 开头";
        default -> "普通字符串";
    };
}

• 不写 case null 时，selector 为 null 会直接抛 NullPointerException（与旧 switch 行为一致）。
• case null 必须放在 default 之前；也可以合并成 case null, default -> ...。
• 类型模式 case Object o 不匹配 null，null 需要单独处理。
• 守卫里可以使用模式变量，但模式变量在守卫失败后不会泄漏到后续分支。

重构：用模式匹配替换 visitor01

对封闭的 sealed 数据结构，模式 switch 往往比 visitor 更短：新增操作只需加一个函数，不必修改每个元素类。代价是新增子类型时要改所有 switch——这正是 sealed 想让你面对的成本。

sealed interface Expr permits Num, Add, Mul {}
record Num(double value) implements Expr {}
record Add(Expr left, Expr right) implements Expr {}
record Mul(Expr left, Expr right) implements Expr {}

static double eval(Expr e) {
    return switch (e) {
        case Num(double v) -> v;
        case Add(var l, var r) -> eval(l) + eval(r);
        case Mul(var l, var r) -> eval(l) * eval(r);
    };
}

• 用 var 让嵌套模式更短；需要类型时再写显式模式。
• 递归求值不需要额外上下文对象，代码结构直接映射语法树。
• 如果操作会持续增加（打印、优化、类型检查），visitor 仍然有优势；如果类型封闭、操作较少，模式 switch 更直接。

可运行示例：形状分类器02

public class PatternDemo {
    sealed interface Shape permits Circle, Rect, Square {}
    record Circle(double r) implements Shape {}
    record Rect(double w, double h) implements Shape {}
    record Square(double side) implements Shape {}

    static String classify(Shape s) {
        return switch (s) {
            case Circle(double r) when r <= 0 -> "非法圆";
            case Circle(double r) when r > 100 -> "大圆 r=" + r;
            case Circle(double r) -> "圆 r=" + r;
            case Rect(double w, double h) when w == h -> "正方形（按矩形建模）";
            case Rect(double w, double h) -> "矩形 " + w + "x" + h;
            case Square(double side) -> "正方形 side=" + side;
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(classify(new Circle(5)));
        System.out.println(classify(new Rect(2, 3)));
        System.out.println(classify(new Square(4)));
        System.out.println(classify((Shape) null));
    }
}

圆 r=5.0
矩形 2.0x3.0
正方形 side=4.0
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

最后一个调用故意传入 null：switch 没有 case null，因此抛 NPE。把 classify 的参数改成可能为 null 时，应显式加 case null -> "空值"。

先猜再看01

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