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這篇文章主要講解了“java中if快還是switch快”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“java中if快還是switch快”吧！
switch VS if
要盡量使用 switch 因為他的性能比較高，但具體高多少？以及為什么高的原因將在本文為你揭曉。
我們依然借助 Oracle 官方提供的 JMH（Java Microbenchmark Harness，JAVA 微基準測試套件）框架來進行測試，首先引入 JMH 框架，在 pom.xml 文件中添加如下配置：
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-core --> <dependency> <groupId>org.openjdk.jmh</groupId> <artifactId>jmh-core</artifactId> <version>1.23</version> </dependency>
然后編寫測試代碼，我們這里添加 5 個條件判斷分支，具體實現代碼如下：
import org.openjdk.jmh.annotations.*; import org.openjdk.jmh.runner.Runner; import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException; import org.openjdk.jmh.runner.options.Options; import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder; import java.util.concurrent.TimeUnit; @BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 測試完成時間 @OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS) @Warmup(iterations = 2, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 預熱 2 輪，每次 1s @Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 測試 5 輪，每次 3s @Fork(1) // fork 1 個線程 @State(Scope.Thread) // 每個測試線程一個實例 public class SwitchOptimizeTest { static Integer _NUM = 9; public static void main(String[] args) throws RunnerException { // 啟動基準測試 Options opt = new OptionsBuilder() .include(SwitchOptimizeTest.class.getSimpleName()) // 要導入的測試類 .output("/Users/admin/Desktop/jmh-switch.log") // 輸出測試結果的文件 .build(); new Runner(opt).run(); // 執行測試 } @Benchmark public void switchTest() { int num1; switch (_NUM) { case 1: num1 = 1; break; case 3: num1 = 3; break; case 5: num1 = 5; break; case 7: num1 = 7; break; case 9: num1 = 9; break; default: num1 = -1; break; } } @Benchmark public void ifTest() { int num1; if (_NUM == 1) { num1 = 1; } else if (_NUM == 3) { num1 = 3; } else if (_NUM == 5) { num1 = 5; } else if (_NUM == 7) { num1 = 7; } else if (_NUM == 9) { num1 = 9; } else { num1 = -1; } } }以上代碼的測試結果如下：
備注：本文的測試環境為：JDK 1.8 / Mac mini (2018) / Idea 2020.1
從以上結果可以看出（Score 列），switch 的平均執行完成時間比 if 的平均執行完成時間快了約 2.33 倍。
性能分析
為什么 switch 的性能會比 if 的性能高這么多？
這需要從他們字節碼說起，我們把他們的代碼使用 javac 生成字節碼如下所示：
public class com.example.optimize.SwitchOptimize { static java.lang.Integer _NUM; public com.example.optimize.SwitchOptimize(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: return public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: invokestatic #7 // Method switchTest:()V 3: invokestatic #12 // Method ifTest:()V 6: return public static void switchTest(); Code: 0: getstatic #15 // Field _NUM:Ljava/lang/Integer; 3: invokevirtual #19 // Method java/lang/Integer.intValue:()I 6: tableswitch { // 1 to 9 1: 56 2: 83 3: 61 4: 83 5: 66 6: 83 7: 71 8: 83 9: 77 default: 83 } 56: iconst_1 57: istore_0 58: goto 85 61: iconst_3 62: istore_0 63: goto 85 66: iconst_5 67: istore_0 68: goto 85 71: bipush 7 73: istore_0 74: goto 85 77: bipush 9 79: istore_0 80: goto 85 83: iconst_m1 84: istore_0 85: return public static void ifTest(); Code: 0: getstatic #15 // Field _NUM:Ljava/lang/Integer; 3: invokevirtual #19 // Method java/lang/Integer.intValue:()I 6: iconst_1 7: if_icmpne 15 10: iconst_1 11: istore_0 12: goto 81 15: getstatic #15 // Field _NUM:Ljava/lang/Integer; 18: invokevirtual #19 // Method java/lang/Integer.intValue:()I 21: iconst_3 22: if_icmpne 30 25: iconst_3 26: istore_0 27: goto 81 30: getstatic #15 // Field _NUM:Ljava/lang/Integer; 33: invokevirtual #19 // Method java/lang/Integer.intValue:()I 36: iconst_5 37: if_icmpne 45 40: iconst_5 41: istore_0 42: goto 81 45: getstatic #15 // Field _NUM:Ljava/lang/Integer; 48: invokevirtual #19 // Method java/lang/Integer.intValue:()I 51: bipush 7 53: if_icmpne 62 56: bipush 7 58: istore_0 59: goto 81 62: getstatic #15 // Field _NUM:Ljava/lang/Integer; 65: invokevirtual #19 // Method java/lang/Integer.intValue:()I 68: bipush 9 70: if_icmpne 79 73: bipush 9 75: istore_0 76: goto 81 79: iconst_m1 80: istore_0 81: return static {}; Code: 0: iconst_1 1: invokestatic #25 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; 4: putstatic #15 // Field _NUM:Ljava/lang/Integer; 7: return }這些字節碼中最重要的信息是“getstatic #15”，這段代碼表示取出“_NUM”變量和條件進行判斷。
從上面的字節碼可以看出，在 switch 中只取出了一次變量和條件進行比較，而 if 中每次都會取出變量和條件進行比較，因此 if 的效率就會比 switch 慢很多。
提升測試量
前面的測試代碼我們使用了 5 個分支條件來測試了 if 和 switch 的性能，那如果把分支的判斷條件增加 3 倍（15 個）時，測試的結果又會怎么呢？
增加至 15 個分支判斷的實現代碼如下：
package com.example.optimize; import org.openjdk.jmh.annotations.*; import org.openjdk.jmh.runner.Runner; import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException; import org.openjdk.jmh.runner.options.Options; import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder; import java.util.concurrent.TimeUnit; @BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 測試完成時間 @OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS) @Warmup(iterations = 2, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 預熱 2 輪，每次 1s @Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 測試 5 輪，每次 3s @Fork(1) // fork 1 個線程 @State(Scope.Thread) // 每個測試線程一個實例 public class SwitchOptimizeTest { static Integer _NUM = 1; public static void main(String[] args) throws RunnerException { // 啟動基準測試 Options opt = new OptionsBuilder() .include(SwitchOptimizeTest.class.getSimpleName()) // 要導入的測試類 .output("/Users/admin/Desktop/jmh-switch.log") // 輸出測試結果的文件 .build(); new Runner(opt).run(); // 執行測試 } @Benchmark public void switchTest() { int num1; switch (_NUM) { case 1: num1 = 1; break; case 2: num1 = 2; break; case 3: num1 = 3; break; case 4: num1 = 4; break; case 5: num1 = 5; break; case 6: num1 = 6; break; case 7: num1 = 7; break; case 8: num1 = 8; break; case 9: num1 = 9; break; case 10: num1 = 10; break; case 11: num1 = 11; break; case 12: num1 = 12; break; case 13: num1 = 13; break; case 14: num1 = 14; break; case 15: num1 = 15; break; default: num1 = -1; break; } } @Benchmark public void ifTest() { int num1; if (_NUM == 1) { num1 = 1; } else if (_NUM == 2) { num1 = 2; } else if (_NUM == 3) { num1 = 3; } else if (_NUM == 4) { num1 = 4; } else if (_NUM == 5) { num1 = 5; } else if (_NUM == 6) { num1 = 6; } else if (_NUM == 7) { num1 = 7; } else if (_NUM == 8) { num1 = 8; } else if (_NUM == 9) { num1 = 9; } else if (_NUM == 10) { num1 = 10; } else if (_NUM == 11) { num1 = 11; } else if (_NUM == 12) { num1 = 12; } else if (_NUM == 13) { num1 = 13; } else if (_NUM == 14) { num1 = 14; } else if (_NUM == 15) { num1 = 15; } else { num1 = -1; } } }以上代碼的測試結果如下：
從 Score 的值可以看出，當分支判斷增加至 15 個，switch 的性能比 if 的性能高出了約 3.7 倍，而之前有 5 個分支判斷時的測試結果為，switch 的性能比 if 的性能高出了約 2.3 倍，也就是說分支的判斷條件越多，switch 性能高的特性體現的就越明顯。
switch 的秘密
對于 switch 來說，他最終生成的字節碼有兩種形態，一種是 tableswitch，另一種是 lookupswitch，決定最終生成的代碼使用那種形態取決于 switch 的判斷添加是否緊湊，例如到 case 是 1...2...3...4 這種依次遞增的判斷條件時，使用的是 tableswitch，而像 case 是 1...33...55...22 這種非緊湊型的判斷條件時則會使用 lookupswitch，測試代碼如下：
public class SwitchOptimize { static Integer _NUM = 1; public static void main(String[] args) { tableSwitchTest(); lookupSwitchTest(); } public static void tableSwitchTest() { int num1; switch (_NUM) { case 1: num1 = 1; break; case 2: num1 = 2; break; case 3: num1 = 3; break; case 4: num1 = 4; break; case 5: num1 = 5; break; case 6: num1 = 6; break; case 7: num1 = 7; break; case 8: num1 = 8; break; case 9: num1 = 9; break; default: num1 = -1; break; } } public static void lookupSwitchTest() { int num1; switch (_NUM) { case 1: num1 = 1; break; case 11: num1 = 2; break; case 3: num1 = 3; break; case 4: num1 = 4; break; case 19: num1 = 5; break; case 6: num1 = 6; break; case 33: num1 = 7; break; case 8: num1 = 8; break; case 999: num1 = 9; break; default: num1 = -1; break; } } }對應的字節碼如下：
public class com.example.optimize.SwitchOptimize { static java.lang.Integer _NUM; public com.example.optimize.SwitchOptimize(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: return public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: invokestatic #7 // Method tableSwitchTest:()V 3: invokestatic #12 // Method lookupSwitchTest:()V 6: return public static void tableSwitchTest(); Code: 0: getstatic #15 // Field _NUM:Ljava/lang/Integer; 3: invokevirtual #19 // Method java/lang/Integer.intValue:()I 6: tableswitch { // 1 to 9 1: 56 2: 61 3: 66 4: 71 5: 76 6: 81 7: 87 8: 93 9: 99 default: 105 } 56: iconst_1 57: istore_0 58: goto 107 61: iconst_2 62: istore_0 63: goto 107 66: iconst_3 67: istore_0 68: goto 107 71: iconst_4 72: istore_0 73: goto 107 76: iconst_5 77: istore_0 78: goto 107 81: bipush 6 83: istore_0 84: goto 107 87: bipush 7 89: istore_0 90: goto 107 93: bipush 8 95: istore_0 96: goto 107 99: bipush 9 101: istore_0 102: goto 107 105: iconst_m1 106: istore_0 107: return public static void lookupSwitchTest(); Code: 0: getstatic #15 // Field _NUM:Ljava/lang/Integer; 3: invokevirtual #19 // Method java/lang/Integer.intValue:()I 6: lookupswitch { // 9 1: 88 3: 98 4: 103 6: 113 8: 125 11: 93 19: 108 33: 119 999: 131 default: 137 } 88: iconst_1 89: istore_0 90: goto 139 93: iconst_2 94: istore_0 95: goto 139 98: iconst_3 99: istore_0 100: goto 139 103: iconst_4 104: istore_0 105: goto 139 108: iconst_5 109: istore_0 110: goto 139 113: bipush 6 115: istore_0 116: goto 139 119: bipush 7 121: istore_0 122: goto 139 125: bipush 8 127: istore_0 128: goto 139 131: bipush 9 133: istore_0 134: goto 139 137: iconst_m1 138: istore_0 139: return static {}; Code: 0: iconst_1 1: invokestatic #25 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer; 4: putstatic #15 // Field _NUM:Ljava/lang/Integer; 7: return }從上面字節碼可以看出 tableSwitchTest 使用的 tableswitch，而 lookupSwitchTest 則是使用的 lookupswitch。
tableswitch VS lookupSwitchTest
當執行一次 tableswitch 時，堆棧頂部的 int 值直接用作表中的索引，以便抓取跳轉目標并立即執行跳轉。也就是說 tableswitch 的存儲結構類似于數組，是直接用索引獲取元素的，所以整個查詢的時間復雜度是 O(1)，這也意味著它的搜索速度非常快。
而執行 lookupswitch 時，會逐個進行分支比較或者使用二分法進行查詢，因此查詢時間復雜度是 O(log n)，所以使用 lookupswitch 會比 tableswitch 慢。
接下來我們使用實際的代碼測試一下，他們兩個之間的性能，測試代碼如下：
package com.example.optimize; import org.openjdk.jmh.annotations.*; import org.openjdk.jmh.runner.Runner; import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException; import org.openjdk.jmh.runner.options.Options; import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder; import java.util.concurrent.TimeUnit; @BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 測試完成時間 @OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS) @Warmup(iterations = 2, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 預熱 2 輪，每次 1s @Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 測試 5 輪，每次 3s @Fork(1) // fork 1 個線程 @State(Scope.Thread) // 每個測試線程一個實例 public class SwitchOptimizeTest { static Integer _NUM = -1; public static void main(String[] args) throws RunnerException { // 啟動基準測試 Options opt = new OptionsBuilder() .include(SwitchOptimizeTest.class.getSimpleName()) // 要導入的測試類 .build(); new Runner(opt).run(); // 執行測試 } @Benchmark public void tableSwitchTest() { int num1; switch (_NUM) { case 1: num1 = 1; break; case 2: num1 = 2; break; case 3: num1 = 3; break; case 4: num1 = 4; break; case 5: num1 = 5; break; case 6: num1 = 6; break; case 7: num1 = 7; break; case 8: num1 = 8; break; case 9: num1 = 9; break; default: num1 = -1; break; } } @Benchmark public void lookupSwitchTest() { int num1; switch (_NUM) { case 1: num1 = 1; break; case 11: num1 = 2; break; case 3: num1 = 3; break; case 4: num1 = 4; break; case 19: num1 = 5; break; case 6: num1 = 6; break; case 33: num1 = 7; break; case 8: num1 = 8; break; case 999: num1 = 9; break; default: num1 = -1; break; } } }以上代碼的測試結果如下：
可以看出在分支判斷為 9 個時，tableswitch 的性能比 lookupwitch 的性能快了約 1.3 倍。但即使這樣 lookupwitch 依然比 if 查詢性能要高很多。
感謝各位的閱讀，以上就是“java中if快還是switch快”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對java中if快還是switch快這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！
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