switchのパターン・マッチング(第3プレビュー)およびレコード・パターン(プレビュー)

このドキュメントでは、switchのパターン・マッチングとレコード・パターン(どちらもJava SE 19のプレビュー機能)をサポートするためにJava言語仕様に加えられた変更について説明します。この機能の概要は、それぞれJEP 427およびJEP 405を参照してください。

変更は、JLSの既存のセクションについて説明しています。新しいテキストはこのように示され、削除されたテキストはこのように示されます。必要に応じて、説明と考察が端の方にグレーのボックスで囲まれて記載されています。

第3章: 字句構造

3.9 キーワード

ASCII文字で構成された51個の文字シーケンスは、キーワードとして使用するために予約されており、識別子(3.8)として使用することはできません。その他の同じくASCII文字で構成された16個の文字シーケンスは、出現するコンテキストによっては、キーワードや別のトークンとして解釈される可能性があります。

Keyword:

ReservedKeyword

ContextualKeyword

ReservedKeyword:

(次のいずれか)

abstract continue for new switch
assert default if package synchronized
boolean do goto private this
break double implements protected throw
byte else import public throws
case enum instanceof return transient
catch extends int short try
char final interface static void
class finally long strictfp volatile
const float native super while
_ (アンダースコア)

ContextualKeyword:

(次のいずれか)

exports permits to with
module provides transitive yield
non-sealed record uses
open requires var
opens sealed when

キーワードconstおよびgotoは、現在使用されていませんが、予約されています。これにより、これらのC++のキーワードがプログラムで誤って出現した場合にJavaコンパイラがより適切なエラー・メッセージを作成できるようになります。

キーワードstrictfpは廃止されています。新しいコードには使用しないでください。

キーワード_ (アンダースコア)は、将来パラメータ宣言で使用できるように予約されています。

trueおよびfalseはキーワードではなく、booleanリテラルです(3.10.3)。

nullはキーワードではなく、nullリテラルです(3.10.8)。

入力文字から入力要素への還元(3.5)の際に、コンテキスト・キーワードと概念的に一致する入力文字のシーケンスは、次の両方の条件が満たされる場合にのみ、コンテキスト・キーワードに還元されます。

1. シーケンスは、次のように、構文文法(2.3)の適切なコンテキストで指定された終端として認識されます。

   • moduleおよびopenについては、ModuleDeclaration (7.7)で終端として認識される場合。

   • exports、opens、provides、requires、to、usesおよびwithについては、ModuleDirectiveで終端として認識される場合。

   • transitiveについては、RequiresModifierで終端として認識される場合。

     たとえば、シーケンスrequires transitive ;の認識では、RequiresModifierが使用されていないため、このtransitiveという用語はコンテキスト・キーワードではなく識別子に還元されます。

   • varについては、LocalVariableType (14.4)またはLambdaParameterType (15.27.1)で終端として認識される場合。

     その他のコンテキストでは、識別子としてvarを使用しようとすると、varはTypeIdentifier (3.8)ではないためにエラーが発生します。

   • yieldについては、YieldStatement (14.21)で終端として認識される場合。

     その他のコンテキストでは、識別子としてyieldを使用しようとすると、yieldはTypeIdentifierとUnqualifiedMethodIdentifierのどちらでもないためにエラーが発生します。

   • recordについては、RecordDeclaration (8.10)で終端として認識される場合。

   • non-sealed、permitsおよびsealedについては、NormalClassDeclaration (8.1)またはNormalInterfaceDeclaration (9.1)で終端として認識される場合。

   • whenについては、SwitchBlock (14.11.1)で終端として認識される場合。

2. シーケンスの直前または直後に、JavaLetterOrDigitと一致する入力文字がない。

一般に、ソースコードで誤って空白を省略すると、「可能なかぎり長い変換」ルール(3.2)によって、入力文字のシーケンスが識別子としてトークン化されます。たとえば、12文字の入力文字シーケンスp u b l i c s t a t i cは、予約キーワードのpublicおよびstaticとしてではなく、常に識別子のpublicstaticとしてトークン化されます。2つのトークンを使用する場合は、それらを空白またはコメントで区切る必要があります。

前述のルールは、「可能なかぎり長い変換」ルールと連動して、コンテキスト・キーワードが現れるコンテキスト内で直感的な結果を生成します。たとえば、11文字の入力文字シーケンスv a r f i l e n a m eは、通常、識別子varfilenameとしてトークン化されますが、ローカル変数宣言では、最初の3文字の入力文字は、前述のルールの最初の条件によって暫定的にコンテキスト・キーワードvarとして認識されます。ただし、シーケンス内の空白の不足を見落とすと、その次の8文字の入力文字を識別子filenameとして認識することによる混乱が生じます。(これは、シーケンスが異なるコンテキストで異なるトークン化を経ることを意味します。ほとんどのコンテキストでは識別子ですが、ローカル変数宣言ではコンテキスト・キーワードと識別子です)。したがって、2番目の条件により、直後の入力文字のfがJavaLetterOrDigitであるという理由で、コンテキスト・キーワードvarの認識を防止します。そのため、シーケンスv a r f i l e n a m eは、ローカル変数宣言の識別子varfilenameとしてトークン化されます。

コンテキスト・キーワードの慎重な認識の別の例として、15文字の入力文字のシーケンスn o n - s e a l e d c l a s sについて考えてみます。このシーケンスは、通常、識別子non、演算子-および識別子sealedclassの3つのトークンに変換されますが、最初の条件が成立する通常のクラス宣言では、最初の10の入力文字は暫定的にコンテキスト・キーワードnon-sealedとして認識されます。シーケンスを3つの非キーワード・トークンではなく2つのキーワード・トークン(non-sealedとclass)に解釈されることを回避し、classの前の空白を省略するプログラマに報酬を与えないようにするために、2番目の条件によってコンテキスト・キーワードの認識を防止します。そのため、シーケンスn o n - s e a l e d c l a s sは、クラス宣言では3つのトークンとしてトークン化されます。

前述のルールでは、最初の条件は構文文法の詳細に依存しますが、Javaプログラミング言語のコンパイラは、入力プログラムを完全に解析することなくルールを実装できます。たとえば、コンテキスト・キーワードの有効な使用がキーワードとしてトークン化され、識別子の有効な使用が識別子としてトークン化されることがヒューリスティックで保証されているかぎり、ヒューリスティックを使用してトークナイザのコンテキスト状態を追跡できます。また、コンパイラでは常にコンテキスト・キーワードを識別子としてトークン化し、そうした識別子の特別な使用の認識は、それより後のフェーズに任せることもできます。

第5章: 変換およびコンテキスト

5.5 キャスト・コンテキスト

キャスト・コンテキストを使用すると、キャスト式(15.16)のオペランドは、キャスト演算子によって明示的に指定された型に変換されるようになります。割当てコンテキストおよび呼出しコンテキストとは対照的に、キャスト・コンテキストでは、5.1で定義されている変換をさらに多用できるとともに、これらの変換の組合せをより多く使用できます。

式がプリミティブ型の場合は、キャスト・コンテキストに次のいずれかを使用できます。

• 恒等変換(5.1.1)

• 拡張プリミティブ変換(5.1.2)

• 縮小プリミティブ変換(5.1.3)

• 拡張および縮小プリミティブ変換(5.1.4)

• ボックス化変換(5.1.7)

• ボックス化変換後の拡張参照変換(5.1.5)

式が参照型の場合は、キャスト・コンテキストに次のいずれかを使用できます。

• 恒等変換(5.1.1)

• 拡張参照変換(5.1.5)

• 拡張参照変換後のボックス化解除変換

• 拡張参照変換後のボックス化解除変換に続く拡張プリミティブ変換

• 縮小参照変換(5.1.6)

• 縮小参照変換後のボックス化解除変換

• ボックス化解除変換(5.1.8)

• ボックス化解除変換後の拡張プリミティブ変換

式にNULL型がある場合は、式は任意の参照型にキャストされることがあります。

キャスト・コンテキストで、チェックされているか部分的にチェックされていない縮小参照変換(5.1.6.2、5.1.6.3)が使用されると、式の値のクラスに対して実行時チェックが実行され、ClassCastExceptionが発生する可能性があります。それ以外の場合は、実行時チェックは実行されません。

チェックされていない縮小参照変換以外のキャスト変換によって式を参照型に変換できる場合、その式(またはその値)は、参照型とのダウンキャスト互換性があると表現されます。

次の表に、特定のキャスト・コンテキストで使用される変換を列挙します。それぞれの変換は、次の記号で示されます。

• - は、変換が許可されていないことを示します

• ≈は、恒等変換(5.1.1)を示します

• ωは、拡張プリミティブ変換を示します(5.1.2)

• ηは、縮小プリミティブ変換を示します(5.1.3)

• ωηは、拡張および縮小プリミティブ変換を示します(5.1.4)

• ⇑は、拡張参照変換を示します(5.1.5)

• ⇓は、縮小参照変換を示します(5.1.6)

• ⊕は、ボックス化変換を示します(5.1.7)

• ⊗は、ボックス化解除変換を示します(5.1.8)

この表では、記号間のカンマは、キャスト・コンテキストがある変換とそれに続く別の変換を使用することを示します。型Objectは、8つのラッパー・クラスBoolean、Byte、Short、Character、Integer、Long、Float、Double以外の任意の参照型を意味します。

class Point { int x, y; }
interface Colorable { void setColor(int color); }
class ColoredPoint extends Point implements Colorable {
    int color;
    public void setColor(int color) { this.color = color; }
}
final class EndPoint extends Point {}

class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Point p = new Point();
        ColoredPoint cp = new ColoredPoint();
        Colorable c;
        // The following may cause errors at run time because
        // we cannot be sure they will succeed; this possibility
        // is suggested by the casts:
        cp = (ColoredPoint)p;  // p might not reference an
                               // object which is a ColoredPoint
                               // or a subclass of ColoredPoint
        c = (Colorable)p;      // p might not be Colorable
        // The following are incorrect at compile time because
        // they can never succeed as explained in the text:
        Long l = (Long)p;            // compile-time error #1
        EndPoint e = new EndPoint();
        c = (Colorable)e;            // compile-time error #2
    }
}

class Point {
    int x, y;
    Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; }
    public String toString() { return "("+x+","+y+")"; }
}
interface Colorable { void setColor(int color); }
class ColoredPoint extends Point implements Colorable {
    int color;
    ColoredPoint(int x, int y, int color) {
        super(x, y); setColor(color);
    }
    public void setColor(int color) { this.color = color; }
    public String toString() {
        return super.toString() + "@" + color;
    }
}

class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Point[] pa = new ColoredPoint[4];
        pa[0] = new ColoredPoint(2, 2, 12);
        pa[1] = new ColoredPoint(4, 5, 24);
        ColoredPoint[] cpa = (ColoredPoint[])pa;
        System.out.print("cpa: {");
        for (int i = 0; i < cpa.length; i++)
            System.out.print((i == 0 ? " " : ", ") + cpa[i]);
        System.out.println(" }");
    }
}

cpa: { (2,2)@12, (4,5)@24, null, null }

class Point { int x, y; }
interface Colorable { void setColor(int color); }
class ColoredPoint extends Point implements Colorable {
    int color;
    public void setColor(int color) { this.color = color; }
}

class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Point[] pa = new Point[100];

        // The following line will throw a ClassCastException:
        ColoredPoint[] cpa = (ColoredPoint[])pa;
        System.out.println(cpa[0]);
        int[] shortvec = new int[2];
        Object o = shortvec;

        // The following line will throw a ClassCastException:
        Colorable c = (Colorable)o;
        c.setColor(0);
    }
}

第6章: 名前

6.3 宣言のスコープ

6.3.1 式のパターン変数のスコープ

6.3.1.6 switch式

次のルール各ルールは、switchルールで構成されたswitchブロック(14.11.1)があるswitch式(15.28)に適用されます。

• switchラベルが付いた文グループ(14.11.1)に含まれる文Sによって導入されるパターン変数は、このswitchラベルが付いた文グループ内のSに続くすべての文(存在する場合)で明確に照合されます。

6.3.2 文のパターン変数のスコープ

6.3.2.6 switch文

次のルール各ルールは、switchルールで構成されたswitchブロック(14.11.1)があるswitch文(14.11)に適用されます。

• switchブロック文グループ(14.11.1)に含まれるラベルが付いた文Sによって導入されるパターン変数は、switchブロック文グループ内のSに続くすべての文(存在する場合)で明確に照合されます。

6.3.3 パターンのパターン変数のスコープ

6.3.3.1 レコード・パターン

6.3.4 Switchラベルのパターン変数のスコープ

第13章: バイナリ互換性

13.4 クラスの展開

13.4.2 sealed、non-sealedおよびfinalクラス

13.4.2.1 sealedクラス

自由に拡張可能であったクラス(8.1.1.2)がsealedとして宣言されるように変更された場合、このクラスの既存のサブクラスのバイナリがロードされ、そのサブクラスがこのクラスの許容された直接サブクラス(8.1.6)でない場合には、IncompatibleClassChangeErrorがスローされます。広く配布されるクラスについては、このような変更はお薦めしません。

finalとして宣言されたクラスをsealedとして宣言されるよう変更しても、既存のバイナリとの互換性が失われることはありません。

sealedクラスの許容された直接サブクラスのセットにクラスを追加しても、既存のバイナリとの互換性が失われることはありません。

sealedクラスの許容された直接サブクラスのセットからクラスが削除された場合、削除されたクラスの既存のバイナリがロードされると、IncompatibleClassChangeErrorがスローされます。

sealed直接スーパークラスまたはsealed直接スーパーインタフェースを持たないクラスからsealed修飾子を削除しても、既存のバイナリとの互換性が失われることはありません。

sealed直接スーパークラスまたはsealed直接スーパーインタフェースを持つすべてのクラスはfinal、sealedまたはnon-sealedである必要があるため、sealedクラスCがsealed直接スーパークラスまたはsealed直接スーパーインタフェースを持っていた場合、sealed修飾子を削除すると、Cを再コンパイルできなくなります。

13.4.26 enumクラスの展開

enumクラス内でenum定数を追加したり、並べ替えても、既存のバイナリとの互換性が失われることはありません。

enumクラスからenum定数を削除すると、そのenum定数に対応するpublicフィールド(8.9.3)が削除されます。この結果は、13.4.8に明示されています。広く配布されるenumクラスについては、このような変更はお薦めしません。

他のあらゆる点において、enumクラスに関するバイナリ互換性のルールは標準クラスに関するものと同じです。

13.5 インタフェースの展開

13.5.2 sealedおよびnon-sealedインタフェース

自由に拡張可能であったインタフェース(9.1.1.4)がsealedとして宣言されるように変更された場合、このインタフェースの既存のサブクラスまたはサブインタフェースのバイナリがロードされ、そのサブクラスまたはサブインタフェースがこのインタフェースの許容された直接サブクラスまたはサブインタフェース(9.1.4)でない場合には、IncompatibleClassChangeErrorがスローされます。広く配布されるクラスについては、このような変更はお薦めしません。

sealedインタフェースの許容された直接サブクラスまたはサブインタフェースのセットにそれぞれクラスまたはインタフェースを追加しても、既存のバイナリとの互換性が失われることはありません。

sealedインタフェースの許容された直接サブクラスまたはサブインタフェースのセットからクラスまたはインタフェースが削除された場合、削除されたクラスまたはインタフェースの既存のバイナリがロードされると、IncompatibleClassChangeErrorがスローされます。

sealedとして宣言されたインタフェースをnon-sealedとして宣言されるように変更しても、既存のバイナリとの互換性が失われることはありません。

non-sealedインタフェースIには、sealed直接スーパーインタフェースが必要です。sealed直接スーパーインタフェースを持つすべてのインタフェースはsealedまたはnon-sealedである必要があるため、non-sealed修飾子を削除すると、Iを再コンパイルできなくなります。

sealed直接スーパーインタフェースを持たないインタフェースからsealed修飾子を削除しても、既存のバイナリとの互換性が失われることはありません。

sealed直接スーパーインタフェースを持つすべてのインタフェースはsealedまたはnon-sealedである必要があるため、sealedインタフェースIがsealed直接スーパーインタフェースを持っていた場合、sealed修飾子を削除すると、Iを再コンパイルできなくなります。

第14章: ブロックと文およびパターン

14.11 switch文

switch文は、式の値に応じて、いくつかの文または式の1つに制御を転送します。

SwitchStatement:

switch ( Expression ) SwitchBlock

Expressionはセレクタ式と呼ばれます。セレクタ式の型はchar、byte、short、int、Character、Byte、Short、Integer、Stringまたはenum型(8.9)である必要があり、そうでない場合、コンパイル時にエラーが発生します。

14.11.1 Switchブロック

switch文およびswitch式(15.28)の両方の本体は、switchブロックと呼ばれます。このサブセクションでは、switch文またはswitch式のどちらに出現するかに関係なく、すべてのswitchブロックに適用される一般的なルールを示します。他のサブセクションでは、switch文のswitchブロック(14.11.2)またはswitch式のswitchブロック(15.28.1)のいずれかに適用される追加ルールを示します。

SwitchBlock:

{ SwitchRule {SwitchRule} }

{ {SwitchBlockStatementGroup} {SwitchLabel :} }

SwitchRule:

SwitchLabel -> Expression ;

SwitchLabel -> Block

SwitchLabel -> ThrowStatement

SwitchBlockStatementGroup:

SwitchLabel : {SwitchLabel :} BlockStatements

CaseConstant:

ConditionalExpression

switchブロックは次のいずれかで構成できます。

• Switchルール。これは、->を使用して、switchルール式、switchルール・ブロックまたはswitchルールthrow文を導入します。または

• Switchラベルが付いた文グループ。これは:を使用してswitchラベルが付いたブロック文を導入します。

switch文またはswitch式のswitchブロックは、セレクタ式の型とのswitch互換性が必要であり、そうでない場合はコンパイル時にエラーが発生します。

14.11.1.1 網羅的なSwitchブロック

14.11.1.2 実行可能なSwitchブロックおよび実行時に適用されるSwitchラベルの決定

実行可能なswitch文の実行(14.11.3)と実行可能なswitch式の評価(15.28.2)の両方で、switchラベルがセレクタ式の値と一致するに適用されるかどうかを判断する必要があります。switchブロック内のswitchラベルが所定の値と一致するに適用されるかどうかを判断するために、の判断は、その値がswitchブロックに関連付けられたcase定数と比較されます次のように進められます。次のようになります。

• 値がnull参照ではない場合、値に適用されるswitchブロックの最初の(ある場合) switchラベルを次のように決定します。

  1. case定数cをサポートするswitchラベルは、最初に値がボックス化解除変換(5.1.8)の対象になり、定数cがボックス化解除した値と等しくなる場合、Character、Byte、ShortまたはInteger型の値に適用されます。case定数の1つが値と等しい場合、case定数を含むcaseラベルが一致します。

     ボックス化解除変換は、ボックス化解除される値がNULL参照にならないことが保証されるため、正常に完了する必要があります。

     等価性は、==演算子で定義されます(15.21)。

  2. case定数cをサポートするswitchラベルは、Character、Byte、ShortまたはInteger型でない値に適用されます(その値と定数cが等しい場合)。

     等価性は==演算子(15.21)によって定義されますが、値がStringの場合はStringクラスのequalsメソッドによって定義されます。

  3. パターンpをサポートするswitchラベルが値に適用されるかどうかの判断は、その値がパターンpと一致するかどうかをチェックする(14.30.2)ことから始まります。

     パターン・マッチングが突然完了した場合は、適用されるswitchラベルを判断するプロセスについても同じ理由で突然完了します。

     パターン・マッチングが成功して、パターンにwhen式が関連付けられていない場合は、このswitchラベルが適用されます。

     パターン・マッチングが成功して、パターンにwhen式が関連付けられている場合は、そのwhen式が評価されます。その結果がBoolean型の場合は、ボックス化解除変換(5.1.8)の対象になります。

     when式または後続のボックス化解除変換(ある場合)の評価がなんらかの理由で突然完了した場合、適用するswitchラベルを判断するプロセスは同じ理由で突然完了します。

     それ以外の場合は、その結果の値がtrueのときに、switchラベルが適用されます。

  4. 一致するcaseラベルがない場合は、defaultラベルが存在していれば、そのdefaultラベルが一致します。前述のルールがswitchブロック内のいずれのswitchラベルにも適用されない場合は、default switchラベルが適用されます。

     switchブロックは最大で1つのデフォルトswitchラベルを持つことができます。

caseswitchラベルは、複数のcase定数を含めることがサポートできます。ラベルは、その定数のいずれかがセレクタ式の値と一致等しい場合、セレクタ式の値と一致しますに適用されます。たとえば、次のコードで、enum変数dayが表示されているenum定数のいずれかである場合、case switchラベルは一致します。

switch (day) {
    ...
    case SATURDAY, SUNDAY :
        System.out.println("It's the weekend!");
        break;
    ...
}

パターンをサポートするswitchラベルが適用される場合、これは、パターンに対する値のパターン・マッチング・プロセスが成功したことによるものです(14.30.2)。値がパターンと正常に一致すると、パターン・マッチングのプロセスは、パターンによって宣言されたパターン変数を初期化します。

CおよびC++で、switch文の本体は文(単数および複数)にすることができ、caseラベルをその文で直接含む必要はありません。単純なループを考えてみましょう。

for (i = 0; i < n; ++i) foo();

ここでnは正であると知られています。ダフスデバイスとして知られているトリックは、ループをアンロールするためにCまたはC++で使用できますが、これはJavaプログラミング言語では有効なコードではありません。

int q = (n+7)/8;
switch (n%8) {
    case 0: do { foo();    // Great C hack, Tom,
    case 7:      foo();    // but it's not valid here.
    case 6:      foo();
    case 5:      foo();
    case 4:      foo();
    case 3:      foo();
    case 2:      foo();
    case 1:      foo();
            } while (--q > 0);
}

幸いにも、このトリックは広く認識または使用されてはいないようです。さらに、今日ではあまり必要ではなくなりました。この種のコード変換は、適切に最新式の最適化コンパイラの領域にあります。

14.11.2 switch文のSwitchブロック

switchブロック(14.11.1)の一般的なルールに加えて、switch文のswitchブロックにはさらにルールがあります。

拡張switch文とは、(i) セレクタ式の型がchar、byte、short、int、Character、Byte、Short、Integer、Stringまたはenum型でない文か、(ii) switchラベルの少なくとも1つがパターンまたはnullをサポートする文かのいずれかです。

つまり、すべてのswitch文のswitchブロックに対して次のすべてが当てはまる必要があり、そうでない場合はコンパイル時にエラーが発生します。

• 1つのみのdefaultラベルがswitchブロックに関連付けられています。

• switchブロックのすべてのswitchルール式は、文の式です(14.8)。

  switch文は、switchブロックの矢印(->)の右にどの式が出現するか、つまり、どの式をswitchルール式として使用できるかという観点で、switch式と異なります。switch文では、文の式のみをswitchルール式として使用できますが、switch式では、任意の式を使用できます(15.28.1)。

• switch文が拡張switch文である場合、それは網羅的である必要があります。

14.11.3 switch文の実行

実行可能なswitch文(14.11.1.2)は、セレクタ式の最初の評価によって実行されます。その後、次のように処理されます。

• セレクタ式の評価が突然完了する場合、switch文全体が同じ理由で突然完了します。

• それ以外の場合、セレクタ式の評価の結果がnullであり、解決されたswitchブロックのswitchラベルが適用されないときは、NullPointerExceptionがスローされてswitch文全体がその理由で突然完了します。適用するswitchラベルを決定するプロセスが突然完了する場合は、同じ理由でswitch文全体が突然完了します。

セレクタ式の評価が正常に完了する場合、結果が非nullで後続のボックス化解除変換(ある場合)が正常に完了するとき、switch文の実行は、解決されたswitchブロックに関連付けられた内のswitchラベルがセレクタ式の値と一致するに適用されるかどうかを決定することで続行されます(14.11.1.2)。その後、次のように処理されます。

• 適用するswitchラベルを決定するプロセスが突然完了する場合は、同じ理由でswitch文全体が突然完了します。

• switchラベルが一致しない場合は、switch文全体が正常に完了します。適用されない場合は、次のいずれかが成立します。

  1. switch文が拡張switch文であり、セレクタ式の評価結果が列挙型の場合は、IncompatibleClassChangeErrorがスローされ、その理由からswitch文全体が突然完了します。

  2. switch文が拡張switch文であり、セレクタ式の評価結果が列挙型ではない場合は、MatchExceptionがスローされ、その理由からswitch文全体が突然完了します。

  3. switch文が拡張switch文でない場合は、switch文全体が正常に完了します。

• switchラベルが一致する適用される場合、次のいずれかが適用保持されます。

  • switchルール式のswitchラベルである場合、switchルール式は必然的に文の式です(14.11.2)。文の式が評価されます。評価が正常に完了する場合、switch文は正常に完了します。評価の結果が値の場合、それは破棄されます。

  • switchルール・ブロックのswitchラベルである場合、ブロックが実行されます。このブロックが正常に完了する場合、switch文は正常に完了します。

  • switchルールthrow文のswitchラベルである場合、throw文が実行されます。

  • switchラベルが付いた文グループのswitchラベルである場合、switchラベルに続くswitchブロックのすべての文が順番に実行されます。これらの文が正常に完了する場合、switch文は正常に完了します。

  • それ以外の場合、一致する適用されるswitchラベルに続く文がswitchブロック内になく、switch文が正常に完了します。

switchブロックの文または式の実行が突然完了する場合、次のように処理されます。

• ラベルなしのbreakのために文の実行が突然完了する場合、それ以上のアクションは行われず、switch文は正常に完了します。

  ラベルありのbreakによる突然の完了は、ラベルが付いた文の一般的なルールによって処理されます(14.7)。

• 文または式の実行が他の理由のために突然完了する場合、switch文は同じ理由で突然完了します。

  yield文による突然の完了は、switch式の一般的なルールによって処理されます(15.28.2)。

class TooMany {
    static void howMany(int k) {
        switch (k) {
            case 1: System.out.print("one ");
            case 2: System.out.print("too ");
            case 3: System.out.println("many");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        howMany(3);
        howMany(2);
        howMany(1);
    }
}

many
too many
one too many

class TwoMany {
    static void howMany(int k) {
        switch (k) {
            case 1: System.out.println("one");
                    break;  // exit the switch
            case 2: System.out.println("two");
                    break;  // exit the switch
            case 3: System.out.println("many");
                    break;  // not needed, but good style
        }
    }
    static void howManyAgain(int k) {
        switch (k) {
            case 1 -> System.out.println("one");
            case 2 -> System.out.println("two");
            case 3 -> System.out.println("many");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        howMany(1);
        howMany(2);
        howMany(3);
        howManyAgain(1);
        howManyAgain(2);
        howManyAgain(3);    
    }
}

one
two
many
one
two
many

14.30 パターン

パターンは、値に対して実行できるテストを示します。パターンは文および式のオペランドとして出現し、テストする値を提供します。パターンでは、パターン変数と呼ばれるローカル変数を宣言できます。

パターンに対して値をテストするプロセスはパターン・マッチングと呼ばれます。値がパターンに正常に一致する場合、パターン・マッチング・プロセスが、そのパターンによって宣言されたパターン変数変数(存在する場合)を初期化します。

パターン変数は、パターン・マッチングが成功するスコープ(6.3)内にのみあるため、パターン変数が初期化されています。初期化されていないパターン変数を使用することはできません。

14.30.1 パターンの種類

型パターンは、値がパターンに出現する型のインスタンスであるかどうかをテストするために使用されます。パターンは、カッコで囲むと読みやすくなります。レコード・パターンは、値がレコード・クラス型のインスタンスであるかどうかをテストし、そうである場合は、レコード・コンポーネント値に対してパターン・マッチングを再帰的に実行するために使用されます。

Pattern:

TypePattern

ParenthesizedPattern

RecordPattern

TypePattern:

LocalVariableDeclaration

便宜上、ここでは4.3、8.3、8.4.1、および14.4の次のプロダクションを示します。

LocalVariableDeclaration:

{VariableModifier} LocalVariableType VariableDeclaratorList

VariableModifier:

Annotation

final

LocalVariableType:

UnannType

var

VariableDeclaratorList:

VariableDeclarator {, VariableDeclarator}

VariableDeclarator:

VariableDeclaratorId [= VariableInitializer]

VariableDeclaratorId:

Identifier [Dims]

Dims:

{Annotation} [ ] {{Annotation} [ ]}

UnannTypeについては、8.3を参照してください。

型パターンは、パターン変数として知られる1つのローカル変数を宣言します。ローカル変数宣言の識別子は、パターン変数の名前を指定します。

型パターンで宣言されたローカル変数のルールについては、14.4に規定されています。さらに、次のすべてが当てはまる必要があり、そうでない場合、コンパイル時にエラーが発生します。

• トップレベル型パターンのLocalVariableTypeは、参照型(また、varでないこと)を示します。

• VariableDeclaratorListは単一のVariableDeclaratorで構成されています。

• VariableDeclaratorにはイニシャライザがありません。

• VariableDeclaratorIdにカッコのペアがありません。

トップレベル型パターンで宣言されたパターン変数の宣言型は、LocalVariableTypeによって示される参照型です。

型パターンの型は、そのパターン変数の型です。

14.30.2 パターン・マッチング

パターン・マッチングは、実行時にパターンに対して値をテストするプロセスです。パターン・マッチングは、文実行(14.1)および式評価(15.1)とは異なります。値がパターンに正常に一致する場合、パターン・マッチング・プロセスが、パターンによって宣言されたすべてのパターン変数(ある場合)を初期化します。

値がパターンと一致するかどうかを決定するルールおよびパターン変数を初期化するルールは、次のとおりです。

• null参照ではない値vは、ClassCastExceptionを発生させずにvをTにキャストできる場合、型Tの型パターンと一致します。そうでない場合、一致しません。

  vが一致する場合、型パターンによって宣言されたパターン変数はvに初期化されます。

  vが一致しない場合、型パターンによって宣言されたパターン変数は初期化されません。

14.30.3 パターンのプロパティ

第15章: 式

15.20 関係演算子

15.20.2 instanceof演算子

instanceof式は型比較またはパターン・マッチングのいずれかを実行できます。

InstanceofExpression:

RelationalExpression instanceof ReferenceType

RelationalExpression instanceof Pattern

instanceofキーワードの右側のオペランドがReferenceTypeである場合、instanceofキーワードは型比較演算子です。

instanceofキーワードの右側のオペランドがPatternである場合、instanceofキーワードはパターン一致演算子です。

次のルールは、instanceofが型比較演算子の場合に適用されます。

• 式RelationalExpressionの型は、参照型またはnull型である必要があり、そうでない場合、コンパイル時にエラーが発生します。

• RelationalExpressionは、ReferenceTypeとダウンキャスト互換性がある必要があり(5.5)、そうでない場合、コンパイル時にエラーが発生します。

• 実行時に型比較演算子の結果は次のように決定されます。

  • RelationalExpressionの値がnull参照(4.1)の場合、結果はfalseになります。

  • RelationalExpressionの値がnull参照ではない場合、ClassCastExceptionを発生させずに値をReferenceTypeにキャストできるときは、結果はtrueです。そうでない場合、falseです。

次のルールは、instanceofがパターン一致演算子の場合に適用されます。

• 式RelationalExpressionの型は、参照型またはnull型である必要があり、そうでない場合、コンパイル時にエラーが発生します。

• RelationalExpressionは、パターンと互換性がある必要があり(14.30.1)、そうでない場合、コンパイル時にエラーが発生します。パターンは、式RelationalExpressionの型(14.30.3)で適用可能である必要があります。それ以外の場合は、コンパイル時にエラーが発生します。

• RelationalExpressionの型がPattern,の型のサブタイプである場合、コンパイル時にエラーが発生します。

• パターン・マッチングの実行前に、すべてのパターンが最初に解決されます(14.30.2)。実行可能なパターン一致演算子は、パターンがRelationalExpressionの型で解決されている演算子です。

• 実行時に、実行可能なパターン一致演算子の結果は次のように決定されます。

  • RelationalExpressionの値がnull参照の場合、結果はfalseになります。

  • RelationalExpressionの値がnull参照ではないときに、値がパターンと一致する場合(14.30.2)、結果はtrueです。それ以外の場合は、falseです。

    trueの結果の悪影響は、パターンで宣言されたすべてのパターン変数(ある場合)が初期化されることです。

class Point   { int x, y; }
class Element { int atomicNumber; }
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Point   p = new Point();
        Element e = new Element();
        if (e instanceof Point) {  // compile-time error
            System.out.println("I get your point!");
            p = (Point)e;  // compile-time error
        }
    }
}

class Point extends Element { int x, y; }

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> x = new ArrayList<Integer>();
    
        if (x instanceof ArrayList<Integer>) {  // OK
            System.out.println("ArrayList of Integers");
        }
        if (x instanceof ArrayList<String>) {  // error
            System.out.println("ArrayList of Strings");
        }
        if (x instanceof ArrayList<Object>) {  // error
            System.out.println("ArrayList of Objects");
        }
    }
}

15.28 switch式

switch式は、式の値に応じて、いくつかの文または式の1つに制御を転送します。その式のすべての可能な値が処理される必要があり、いくつかの文または式のすべてがswitch式の結果の値を生成する必要があります。

SwitchExpression:

switch ( Expression ) SwitchBlock

Expressionはセレクタ式と呼ばれます。セレクタ式の型はchar、byte、short、int、Character、Byte、Short、Integer、Stringまたはenum型(8.9)である必要があり、そうでない場合、コンパイル時にエラーが発生します。

switch式およびswitch文(14.11)の両方の本体は、switchブロックと呼ばれます。switch式またはswitch文のどちらに出現するかに関係なく、すべてのswitchブロックに適用される一般的なルールは、14.11.1に示されています。便宜上、ここでは14.11.1の次のプロダクションを示します。

SwitchBlock:

{ SwitchRule {SwitchRule} }

{ {SwitchBlockStatementGroup} {SwitchLabel :} }

SwitchRule:

SwitchLabel -> Expression ;

SwitchLabel -> Block

SwitchLabel -> ThrowStatement

SwitchBlockStatementGroup:

SwitchLabel : {SwitchLabel :} BlockStatements

SwitchLabel:

case CaseConstant {, CaseConstant}

default

SwitchLabel:

CaseOrDefaultLabel {: CaseOrDefaultLabel }

CaseOrDefaultLabel:

case CaseElement {, CaseElement }

default

CaseElement:

CaseConstant

Pattern { Guard }

null

default

CaseConstant:

ConditionalExpression

Guard:

when Expression

15.28.1 switch式のSwitchブロック

switchブロック(14.11.1)の一般的なルールに加えて、switch式のswitchブロックにはさらにルールがあります。つまり、switch式のswitchブロックに対して次のすべてが当てはまる必要があり、そうでない場合はコンパイル時にエラーが発生します。

• switchブロックがswitchルールで構成される場合、switchルール・ブロックは正常に完了できません(14.22)。

• switchブロックがswitchラベルが付いた文グループで構成される場合、switchブロックの最後の文は正常に完了できず、switchブロックの最後のswitchラベルが付いた文グループの後にはswitchラベルがありません。

switch式は、switch文とは異なり、空のswitchブロックを持つことができません。さらに、switch式は、switchブロックの矢印(->)の右にどの式が出現するか、つまり、どの式をswitchルール式として使用できるかという観点で、switch文と異なります。switch式では、任意の式をswitchルール式として使用できますが、switch文では、文の式のみを使用できます(14.11.1)。

switch式は網羅的である必要があり(14.11.1.1)、そうでない場合、コンパイル時にエラーが発生します。

switch式の結果式は、次のように決定されます。

• switchブロックがswitchルールで構成される場合、各switchルールが順番に考慮されます。

  • switchルールが... -> 式の形式の場合、式はswitch式の結果式です。

  • switchルールが... -> ブロックの形式の場合、yieldターゲットが指定されたswitch式であるブロックのyield文に直接含まれているすべての式は、switch式の結果式です。

• switchブロックがswitchラベルが付いた文グループで構成される場合、yieldターゲットが指定されたswitch式であるswitchブロックのyield文に直接含まれるすべての式がswitch式の結果式です。

switch式に結果式がない場合、コンパイル時にエラーになります。

switch式が割当てコンテキストまたは呼出しコンテキスト(5.2、5.3)に出現する場合、それは複合式です。それ以外の場合はスタンドアロン式です。

複合switch式がターゲット型Tの特定の種類のコンテキストに出現する場合、その結果式も同様にターゲット型Tの同じ種類のコンテキストに出現します。

複合switch式は、その結果式のそれぞれがTと互換性がある場合、ターゲット型Tと互換性があります。

複合switch式の型は、そのターゲット型と同じです。

スタンドアロンswitch式の型は、次のように決定されます。

• 結果式がすべて同じ型を持つ場合(null型も可能(4.1))、それはswitch式の型です。

• それ以外の場合、各結果式の型がbooleanまたはBooleanのときは、ボックス化解除変換(5.1.8)が型Booleanの各結果式に適用され、switch式は型booleanを持ちます。

• それ以外の場合、各結果式の型が数値型(5.1.8)に変換可能なときは、switch式の型は、結果式に適用された一般的な数値プロモーション(5.6)の結果です。

• それ以外の場合、ボックス化変換(5.1.7)がプリミティブ型を持つ各結果式に適用され、その後、switch式の型は、結果式の型の最小上限(4.10.4)への取得変換(5.1.10)の適用の結果になります。

15.28.2 switch式の実行時評価

実行可能なswitch式(14.11.1.2)は、セレクタ式の最初の評価によって評価されます。その後、次のように処理されます。

• セレクタ式の評価が突然完了する場合、switch式が同じ理由で突然完了します。

• それ以外の場合、セレクタ式の評価の結果がnullであり、解決されたswitchブロックのswitchラベルが適用されないときは、NullPointerExceptionがスローされてswitch式全体がその理由で突然完了します。適用するswitchラベルを決定するプロセスが突然完了する場合は、同じ理由でswitch式全体が突然完了します。

セレクタ式の評価が正常に完了する場合、結果が非nullで後続のボックス化解除変換(ある場合)が正常に完了するとき、switch式の評価は、解決されたswitchブロックに関連付けられた内のswitchラベルがセレクタ式の値と一致するに適用されるかどうかを決定することで続行されます(14.11.1.2)。その後、次のように処理されます。

• 適用するswitchラベルを決定するプロセスが突然完了する場合は、同じ理由でswitch式全体が突然完了します。

• 一致する適用されるswitchラベルがなく、セレクタ式の評価結果がenum型の場合は、IncompatibleClassChangeErrorがスローされ、その理由からswitch式全体が突然完了します。

• 適用されるswitchラベルがなく、セレクタ式の評価結果がenum型でない場合は、MatchExceptionがスローされ、その理由のためにswitch式全体が突然完了します。

• switchラベルが一致する適用される場合、次のいずれかが適用保持されます。

  • switchルール式のswitchラベルである場合、式が評価されます。評価の結果が値である場合、switch式は同じ値で正常に完了します。

  • switchルール・ブロックのswitchラベルである場合、ブロックが実行されます。このブロックが正常に完了する場合、switch式は正常に完了します。

  • switchルールthrow文のswitchラベルである場合、throw文が実行されます。

  • それ以外の場合、switchブロック内の適用される一致する switchラベルの後のすべての文が順番に実行されます。これらの文が正常に完了する場合、switch式は正常に完了します。

switchブロックの文または式の実行が突然完了する場合、次のように処理されます。

• 式の実行が突然完了する場合、switch式が同じ理由で突然完了します。

• 値がVのyieldのために文の実行が突然完了する場合、switch式は正常に完了し、switch式の値はVです。

• 文の実行が値のあるyield以外の理由のために突然完了する場合、switch文は同じ理由で突然完了します。

第16章: 明確な割当て

16.2 明確な割当ておよび文

16.2.9 switch文

• Vは、次のすべてが当てはまる場合のみ、switch文(14.11)の後で割当て[解除]されます。

  • Vは、switch文を終了できるすべてのbreak文(14.15)の前で割当て[解除]されます。

  • switchブロックの各switchルール(14.11.1)に対して、Vは、switchルール式、switchルール・ブロック、またはswitchルールによって導入されたswitchルールthrow文の後で割当て[解除]されます。

  • switchブロックにswitchラベルが付いた文グループがある場合、Vは、最後のswitchラベルが付いた文グループの最後のブロック文の後で割当て[解除]されます。

  • switchブロックにdefaultラベルが存在しないswitch文が網羅的でない場合や、switchブロックがswitchラベルの後の}セパレータで終了している場合は、Vはセレクタ式の後で割当て[解除]されます。

• Vがswitch文の前で割当て[解除]される場合のみ、Vは、switch文のセレクタ式の前で割当て[解除]されます。

• Vがswitch文のセレクタ式の後で割当て[解除]される場合のみ、Vは、switchルール式、switchルール・ブロック、またはswitchブロックのswitchルールによって導入されたswitchルールthrow文の前で割当て[解除]されます。

• 次の両方が当てはまる場合のみ、Vは、switchブロックのswitchラベルが付いた文グループの最初のブロック文の前で割当て[解除]されます。

  • Vは、switch文のセレクタ式の後で割当て[解除]されます。

  • switchラベルが付いた文グループがswitchブロックで初めてではない場合、Vは、前述のswitchラベルが付いた文グループの最後のブロック文の後で割当て[解除]されます。

• Vが前述のブロック文の後で割当て[解除]される場合のみ、Vは、switchブロックで最初のswitchラベルが付いた文グループではないブロック文の前で割当て[解除]されます。