1 摘要
通過使用記錄模式來增強(qiáng)Java編程語言，以解構(gòu)記錄值。記錄模式和類型模式可嵌套使用，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大、聲明式和可組合的數(shù)據(jù)導(dǎo)航和處理形式。
2 發(fā)展史
由 JEP 405 提出的預(yù)覽功能，并在JDK 19發(fā)布，然后由 JEP 432 再次預(yù)覽，并在JDK 20發(fā)布。該功能與用于switch的模式匹配（JEP 441）共同演進(jìn)，并且二者有相當(dāng)大的交互作用。本JEP提議在持續(xù)的經(jīng)驗(yàn)和反饋基礎(chǔ)上對(duì)該功能完善。
除了一些次要的編輯更改，自第二個(gè)預(yù)覽版以來的主要變化是刪除了對(duì)增強(qiáng)for語句頭部出現(xiàn)記錄模式的支持。這個(gè)功能可能會(huì)在未來的JEP中重提。
3 目標(biāo)
- 擴(kuò)展模式匹配以解構(gòu)記錄類的實(shí)例，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)查詢
- 添加嵌套模式，實(shí)現(xiàn)更可組合的數(shù)據(jù)查詢
4 動(dòng)機(jī)
Java 16中， JEP 394 擴(kuò)展了instanceof運(yùn)算符，使其可接受類型模式并執(zhí)行模式匹配。這個(gè)簡(jiǎn)單的擴(kuò)展使得熟悉的instanceof和強(qiáng)制轉(zhuǎn)換慣用法變得更簡(jiǎn)潔、更不易出錯(cuò)：
// ＜Java 16
if (obj instanceof String) {
String s = (String)obj;
... 使用s ...
}
// ≥Java 16
if (obj instanceof String s) {
... 使用s ...
}
新代碼中，若obj在運(yùn)行時(shí)是String的實(shí)例，則obj與類型模式String s匹配。若模式匹配成功，則instanceof true，且模式變量s被初始化為obj強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為String的值，然后可以在包含的代碼塊中使用。
類型模式一次性消除了許多類型轉(zhuǎn)換的出現(xiàn)。然而，它們只是朝著更聲明式、以數(shù)據(jù)為焦點(diǎn)的編程風(fēng)格邁出的第一步。隨Java支持新的、更具表現(xiàn)力的數(shù)據(jù)建模，模式匹配可通過讓開發(fā)表達(dá)模型的語義意圖來簡(jiǎn)化對(duì)這些數(shù)據(jù)的使用。
5 Pattern matching和records
記錄 (JEP 395) 是數(shù)據(jù)的透明載體。接收記錄類實(shí)例的代碼通常會(huì)使用內(nèi)置的組件訪問器方法提取數(shù)據(jù)，即組件。
5.1 Point的實(shí)例
如用類型模式測(cè)試一個(gè)值是否是記錄類Point的實(shí)例，并在匹配成功時(shí)從該值中提取x和y組件。
Java8
class Point {
private int x;
private int y;
public Point(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
public int getX() {
return x;
}
public int getY() {
return y;
}
}
static void printSum(Object obj) {
if (obj instanceof Point) {
Point p = (Point) obj;
int x = p.getX();
int y = p.getY();
System.out.println(x + y);
}
}
≥Java 16
record Point(int x, int y) {}
static void printSum(Object obj) {
if (obj instanceof Point p) {
int x = p.x();
int y = p.y();
System.out.println(x+y);
}
}
僅使用模式變量p調(diào)用訪問方法x()、y()，這些方法返回組件x和y的值。
在每個(gè)記錄類中，其訪問方法和組件之間存在一對(duì)一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
如果模式不僅可測(cè)試一個(gè)值是否是Point的實(shí)例，還可直接從該值中提取x和y組件，從而代表我們調(diào)用訪問器方法的意圖將更好。換句話說：
// Java 21及以后
static void printSum(Object obj) {
if (obj instanceof Point(int x, int y)) {
System.out.println(x+y);
}
}
Point(int x, int y) 是一個(gè)record pattern。它將用于提取組件的局部變量的聲明直接提升到模式本身，并在值與模式匹配時(shí)通過調(diào)用訪問方法對(duì)這些變量初始化。實(shí)際上，record pattern將記錄的實(shí)例解構(gòu)為其組件。
6 嵌套record pattern
模式匹配的真正威力在于優(yōu)雅擴(kuò)展到匹配更復(fù)雜的對(duì)象圖。
考慮以下聲明：
// Java 16及以后
record Point(int x, int y) {}
enum Color { RED, GREEN, BLUE }
record ColoredPoint(Point p, Color c) {}
record Rectangle(ColoredPoint upperLeft, ColoredPoint lowerRight) {}
已知可使用記錄模式提取對(duì)象的組件。如想從左上角點(diǎn)提取顏色：
// Java 21及以后
static void printUpperLeftColoredPoint(Rectangle r) {
if (r instanceof Rectangle(ColoredPoint ul, ColoredPoint lr)) {
System.out.println(ul.c());
}
}
但ColoredPoint值ul本身是個(gè)記錄值，希望進(jìn)一步分解。因此，記錄模式支持嵌套，允許對(duì)記錄組件進(jìn)一步匹配、分解?？稍谟涗浤Ｊ街星短琢硪粋€(gè)模式，同時(shí)對(duì)外部和內(nèi)部記錄分解：
// Java 21及以后
static void printColorOfUpperLeftPoint(Rectangle r) {
if (r instanceof Rectangle(ColoredPoint(Point p, Color c),
ColoredPoint lr)) {
System.out.println(c);
}
}
嵌套模式允許以與組裝對(duì)象的代碼一樣清晰簡(jiǎn)潔方式拆解聚合。如創(chuàng)建一個(gè)矩形，通常會(huì)將構(gòu)造函數(shù)嵌套在一個(gè)表達(dá)式中：
// Java 16及以后
Rectangle r = new Rectangle(new ColoredPoint(new Point(x1, y1), c1),
new ColoredPoint(new Point(x2, y2), c2));
使用嵌套模式，我們可以使用與嵌套構(gòu)造函數(shù)結(jié)構(gòu)相似的代碼來解構(gòu)這樣的矩形：
// Java 21及以后
static void printXCoordOfUpperLeftPointWithPatterns(Rectangle r) {
if (r instanceof Rectangle(ColoredPoint(Point(var x, var y), var c),
var lr)) {
System.out.println("Upper-left corner: " + x);
}
}
嵌套模式可能無法匹配：
// Java 21及以后
record Pair(Object x, Object y) {}
Pair p = new Pair(42, 42);
if (p instanceof Pair(String s, String t)) {
System.out.println(s + ", " + t);
} else {
System.out.println("Not a pair of strings");
}
這里的記錄模式Pair(String s, String t)包含了兩個(gè)嵌套的類型模式，即String s和String t。如果一個(gè)值與模式Pair(String s, String t)匹配，那么它是一個(gè)Pair，并且遞歸地，它的組件值與類型模式String s和String t匹配。在我們上面的示例代碼中，由于記錄的兩個(gè)組件值都不是字符串，因此這些遞歸的模式匹配失敗，因此執(zhí)行else塊。
總之，嵌套模式消除了導(dǎo)航對(duì)象的意外復(fù)雜性，使我們能專注這些對(duì)象所表示的數(shù)據(jù)。它們還賦予我們集中處理錯(cuò)誤的能力，因?yàn)槿绻粋€(gè)值無法與嵌套模式P(Q)匹配，那子模式P和Q中的任何一個(gè)或兩個(gè)都無法匹配。我們不需要檢查和處理每個(gè)單獨(dú)的子模式匹配失敗——要么整個(gè)模式匹配，要么不匹配。
7 描述
使用可嵌套的記錄模式。
模式語法變?yōu)椋?/p>
Pattern:
TypePattern
RecordPattern
TypePattern:
LocalVariableDeclaration
RecordPattern:
ReferenceType ( [ PatternList ] )
PatternList:
Pattern { , Pattern }
8 記錄模式
由記錄類類型和（可能為空的）模式列表組成，該列表用于與相應(yīng)的記錄組件值進(jìn)行匹配。
如聲明
record Point(int i, int j) {}
如果值v與記錄模式Point(int i, int j)匹配，則它是記錄類型Point的實(shí)例；如這樣，模式變量i將被初始化為在值v上調(diào)用與i對(duì)應(yīng)的訪問器方法的結(jié)果，模式變量j將被初始化為在值v上調(diào)用與j對(duì)應(yīng)的訪問器方法的結(jié)果。（模式變量的名稱不需要與記錄組件的名稱相同；也就是說，記錄模式Point(int x, int y)的行為相同，只是模式變量x和y被初始化。）
null值不與任何記錄模式匹配。
記錄模式可用var來匹配記錄組件，而無需聲明組件的類型。在這種情況下，編譯器會(huì)推斷由var模式引入的模式變量的類型。如模式Point(var a, var b)是模式Point(int a, int b)的簡(jiǎn)寫。
記錄模式聲明的模式變量集合包括模式列表中聲明的所有模式變量。
如果一個(gè)表達(dá)式可以在不需要未經(jīng)檢查的轉(zhuǎn)換的情況下將其轉(zhuǎn)換為模式中的記錄類型，則該表達(dá)式與記錄模式兼容。
如果記錄模式命名了一個(gè)泛型記錄類，但沒有給出類型參數(shù)（即，記錄模式使用原始類型），則始終會(huì)推斷類型參數(shù)。例如：
// Java 21及以后
record MyPair<S,T>(S fst, T snd){};
static void recordInference(MyPair<String, Integer> pair){
switch (pair) {
case MyPair(var f, var s) ->
... // 推斷的記錄模式 MyPair<String,Integer>(var f, var s)
...
}
}
記錄模式的類型參數(shù)推斷在支持記錄模式的所有結(jié)構(gòu)中都受到支持，即instanceof表達(dá)式和switch語句和表達(dá)式。
推斷適用于嵌套記錄模式；例如：
// Java 21及以后
record Box<T>(T t) {}
static void test1(Box<Box<String>> bbs) {
if (bbs instanceof Box<Box<String>>(Box(var s))) {
System.out.println("String " + s);
}
}
這里，嵌套模式Box(var s)的類型參數(shù)被推斷為String，因此模式本身被推斷為Box
甚至可省略外部記錄模式中的類型參數(shù)，得到簡(jiǎn)潔代碼：
// Java 21及以后
static void test2(Box<Box<String>> bbs) {
if (bbs instanceof Box(Box(var s))) {
System.out.println("String " + s);
}
}
這里編譯器會(huì)推斷整個(gè)instanceof模式為Box<Box<String>>(Box<String>(var s))。
為保持兼容性，類型模式不支持隱式推斷類型參數(shù)；如類型模式List l始終被視為原始類型模式。
9 記錄模式和完整的switch
JEP 441增強(qiáng)了switch表達(dá)式和switch語句，以支持模式標(biāo)簽。無論是switch表達(dá)式還是模式switch語句，都必須是完整的：switch塊必須有處理選擇器表達(dá)式的所有可能值的子句。對(duì)于模式標(biāo)簽，這是通過分析模式的類型來確定的；例如，case標(biāo)簽case Bar b匹配類型為Bar及其所有可能的子類型的值。
對(duì)于涉及記錄模式的模式標(biāo)簽，分析更加復(fù)雜，因?yàn)槲覀儽仨毧紤]組件模式的類型，并對(duì)密封層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。例如，考慮以下聲明：
class A {}
class B extends A {}
sealed interface I permits C, D {}
final class C implements I {}
final class D implements I {}
record Pair<T>(T x, T y) {}
Pair<A> p1;
Pair<I> p2;
以下switch不是完整的，因?yàn)闆]有匹配包含兩個(gè)類型為A的值的對(duì)：
// Java 21及以后
switch (p1) { // 錯(cuò)誤！
case Pair<A>(A a, B b) -> ...
case Pair<A>(B b, A a) -> ...
}
這兩個(gè)switch是完整的，因?yàn)榻涌贗是密封的，因此類型C和D涵蓋了所有可能的實(shí)例：
// Java 21及以后
switch (p2) {
case Pair<I>(I i, C c) -> ...
case Pair<I>(I i, D d) -> ...
}
switch (p2) {
case Pair<I>(C c, I i) -> ...
case Pair<I>(D d, C c) -> ...
case Pair<I>(D d1, D d2) -> ...
}
相比之下，這個(gè)switch不是完整的，因?yàn)闆]有匹配包含兩個(gè)類型為D的值的對(duì)：
// Java 21及以后
switch (p2) { // 錯(cuò)誤！
case Pair<I>(C fst, D snd) -> ...
case Pair<I>(D fst, C snd) -> ...
case Pair<I>(I fst, C snd) -> ...
}
10 未來
記錄模式的描述中提到了許多可以擴(kuò)展這里描述的記錄模式的方向：
- 可變參數(shù)模式，用于可變數(shù)量的記錄
- 匿名模式，可以出現(xiàn)在記錄模式的模式列表中，匹配任何值，但不聲明模式變量
- 適用于任意類的值而不僅僅是記錄類的模式。
我們可以在未來的JEP中考慮其中的一些方向。
11 依賴關(guān)系
本JEP建立在Pattern Matching for instanceof（JEP 394）的基礎(chǔ)上，該功能已在JDK 16中發(fā)布。它與Pattern Matching for switch（JEP 441）共同演進(jìn)。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-712113.html
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