switch 语句中的 String 如何比相应的 if-else 语句更有效？

Posted 2023-02-26

【中文标题】switch 语句中的 String 如何比相应的 if-else 语句更有效？

【英文标题】：How is String in switch statement more efficient than corresponding if-else statement?

【发布时间】：2014-04-02 08:56:54

【问题描述】：

Java documentation 说

Java 编译器从使用 String 对象的 switch 语句生成的字节码通常比从链式 if-then-else 语句生成的字节码更有效。

AFAIK 甚至 String in switch 在内部以区分大小写的方式使用.equals()。那么在这种情况下，它们意味着什么效率。编译速度更快？更少的字节码？性能更好？

【问题讨论】：

帮助链接：blackwasp.co.uk/SpeedTestIfElseSwitch.aspx

顺便说一句，向所有人道歉；我显然是在昨晚睡着的时候写的，只是没有连接到基于散列的调度表。是的，这很有意义，不仅适用于非整数值，而且适用于宽间距的稀疏值。 “注意：为避免名誉受损，请先动脑筋再动手。”

【参考方案1】：

使用 switch 语句比 equals 更快（但仅在有多个字符串时才明显），因为它首先使用switch 所在字符串的hashCode 来确定可以可能匹配。如果case标签中有多个字符串具有相同的hashCode，JVM会依次调用equals，即使case标签中只有一个字符串是hashCode，JVM也需要调用equals来确认case 标签中的字符串确实等于 switch 表达式中的字符串。

在 String 对象上切换的运行时性能与在 HashMap 中的查找相当。

这段代码：

public static void main(String[] args) 
    String s = "Bar";
    switch (s) 
    case "Foo":
        System.out.println("Foo match");
        break;
    case "Bar":
        System.out.println("Bar match");
        break;
    

内部编译并执行如下代码：

（不是字面意思，但如果你反编译两段代码，你会发现发生了完全相同的动作序列）

final static int FOO_HASHCODE = 70822; // "Foo".hashCode();
final static int BAR_HASHCODE = 66547; // "Bar".hashCode();

public static void main(String[] args) 
    String s = "Bar";
    switch (s.hashCode()) 
    case FOO_HASHCODE:
        if (s.equals("Foo"))
            System.out.println("Foo match");
        break;
    case BAR_HASHCODE:
        if (s.equals("Bar"))
            System.out.println("Bar match");
        break;
    

【讨论】：

他们也可以使用 trie 实现

更多关于内部编译的细节在这里：docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/…

【参考方案2】：

在一般中，switch 语句更好，因为它们（粗略地说）是O(1)，而if-else 的链是O(n)

拥有n 条件可能会导致使用链式if-else 语句进行最多n 比较。

switch 语句可以直接“跳转”到适当的条件（如地图）或默认情况，使其成为O(1)。

【讨论】：

根据@Erwin Bolwidt 提供的解释，这是有道理的。

【参考方案3】：

这是从文档中的示例生成的字节码片段：

 INVOKEVIRTUAL java/lang/String.hashCode ()I
    LOOKUPSWITCH
      -2049557543: L2
      -1984635600: L3
      -1807319568: L4

与 if-else 逻辑相比，使用 LOOKUPSWITCH 具有更好的性能

【讨论】：

LOOKUPSWITCH 是一直存在的字节码指令。当它打开的整数值相距很远时，使用它代替 TABLESWITCH。正如您在程序集中看到的，它不会打开字符串本身，而是打开字符串的 hashCode。您还需要在 L2、L3 或 L4 显示字节码：您会看到需要调用 String.equals 来验证字符串是否真的相同。

@ErwinBolwidt 但有趣的是，TABLESWITCH 不一定是它听起来的样子：在默认设置下，在 17 种情况下，它在汇编中被转换为 cmp/je 序列（即 if/goto）。拥有18个或更多的案例，它也成为了组装级别的真正的表开关。

有趣。还注意到（至少）Eclipse 编译器不会发出 TABLESWITCH，即使您打开带有连续哈希码（“A”、“B”、“C”等）的字符串。