Java模式变量作用域

Question

Java模式变量作用域

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我正在阅读 Oracle 官方文档 Java 17 中模式变量作用域，在下面的示例中，testScope1 方法按照文档中所述产生了效果，但是 testScope2 方法会出现编译错误。我无法确定为什么方法的返回类型为 void 会导致此问题。

interface Vehicle{}
class Car implements Vehicle{}

class Pattern{
    public int testScope1(Vehicle v){
        if(!(v instanceof Car c)){
            return 1;
        }
        System.out.println(c.toString());  //WORKS FINE
        return 2; 
    }
    public void testScope2(Vehicle v){
        if(!(v instanceof Car c)){
                 
        }
        System.out.println(c.toString());  //COMPILE TIME ERROR: Cannot resolve symbol c
    }
}

- Steve

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如果"instanceof"运算符为真，那么模式变量的作用域就是程序可以到达的地方。 - tgdavies

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显然，返回类型并不是原因——而是返回语句。 - tgdavies

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我也对此感到困惑。由于没有进行调查，所以给出的答案都不是很令我满意。无论在运行时的值如何，变量的作用域对我来说都很模糊。由于c是在if表达式中引入的，我希望它的作用域覆盖表达式，可能还包括“then”和“else”代码块，但不包括其他任何内容。这样，我已经惊讶地读到第一种方法是好的。然而，我还读到“模式变量的作用域可以超出引入它的语句”。 - Queeg

4个回答

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考虑一下如果v不是Car实例会发生什么：

在testScope1中，return 1;语句导致方法退出。方法的后续语句都不会执行。一切顺利。
在testScope2中没有return，所以控制流程到达c.toString()。但是v不是Car，那么c是什么？它不能存在，因为它必须是Car类型，但这是一个反事实的情况。这就是为什么你会得到“无法解析符号c”的错误。

- Konrad Rudolph

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加上一个else语句。只有当instanceof运算符返回true时，模式变量才会被创建。否则，在作用域中就没有变量，因此会出现编译器错误。

  public void testScope2(Vehicle v){
    if(!(v instanceof Car c)){

    } else {
      System.out.println(c.toString());
    }
  }

编辑： testScope1方法不需要else语句，因为return语句已经存在。如果v不是Car的实例，return语句确保控制永远不会到达c.toString()。

模式变量只是在Java 14中添加的一种句法糖。生成字节码时，它与简单的instanceof和if-else语句没有区别。例如，我使用Java 17编译了你的Pattern类，并使用Java 8进行反编译。这是testScope1方法的反编译版本。Java 17编译器自己加了一个else：

public int testScope1(Vehicle var1) {
  if (var1 instanceof Car) {
    Car var2 = (Car)var1;
    System.out.println(var2.toString());
    return 2;
  } else {
    return 1;
  }
}

因此，您可以看到Java编译器已修改您的if语句，以便仅在v是Car实例时才创建Car变量。使用了简单的概念instanceof、TypeCasting、variable scopes和if-else，这些概念已经存在很长时间。

- Aqeel Ashiq

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@Steve 因为它不需要：如果由于“return”v不是Car，则使用c的语句永远不会被执行。 - Konrad Rudolph

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testScope2 needs the else since there is NO return inside the previous if block - testScope1 has a return, which basically works as an else for subsequent statements, so there is no need for an explicit else - user16320675

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@Steve（在我看来，在testScope1中不加else并不是最佳实践。另外要注意，尽管两种方法的返回声明不同，它们在逻辑上也是不同的——例如，在testScope2中，if后面的println语句总是会被执行） - user16320675

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@SyedAqeelAshiq 我认为你这样看待它是对自己的不利。按照这个论点，每种编程语言中的所有内容都可以描述为图灵机的“句法水果蛋糕”——但这对于理解事物的工作原理没有任何帮助。模式匹配将许多新概念引入了语言中，其中大部分并非句法性质（例如，新的作用域规则、有条件和无条件的模式、模式组合等）。试图将其视为“纯粹的语法”是反而无益的。 - Brian Goetz

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@SyedAqeelAshiq，如果您想集中关注原始问题而不是讨论语言设计方面的问题，请不要引入“语法糖”或“语法黑巧克力”等语言设计方面的内容。讨论字节码甚至也没有帮助。仅仅说在这个特定的例子中，源代码与您发布的内容是等价的就足够了。 - Holger

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经过更深入的思考，我有了一个解释：只有在代码片段的 instanceof 明确为 true 时，才能访问该变量。

在 testScope1 中，您无法在 if 语句中访问 c。但是，由于 if 语句后面的代码只有在 instanceof 为 true 时才会执行，因此 c 是可访问的。

在 testScope1 中，您无法在 if 语句中访问 c。但是，由于 if 语句后面的代码无论 instanceof 是否为 true 都会执行，因此 c 不可访问。毕竟我们可能会遇到 false 的情况，编译器也会相应地处理。

- Queeg

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可以查看英文原文，
原文链接

- Brian Goetz · Accepted Answer

模式变量（在模式中声明的绑定变量）使用流敏捷作用域。与普通局部变量不同，后者仅在连续区域内处于作用域中，而模式变量则在其声明模式明确指定的位置处于作用域中。

如果您有一个if语句：

if (x instanceof Foo(var v)) { 
    A;
}
else {
    B;
}

如果我们到达的是A，那么v就在作用域内，但对于B来说，则不是，因为我们无法保证v在到达B时一定会被赋值。如果我们使用明显的重构反转测试：

if (!(x instanceof Foo(var v))) { 
    B;
}
else {
    A;
}

同样的道理，v 在 A 的作用域内，但不在 B 的作用域内。规则与局部变量的“明确赋值”规则完全相同——“如果我到达这里，该值是否保证已被赋值。”。

其他条件构造，例如短路运算符 && 和 ||，也参与此作用域。例如，下面的代码是有效的：

if (x instanceof Foo(var v) && v != null) { 
    A;
}

但以下内容不是：

if (x instanceof Foo(var v) || v != null) { 
    A;
}

因为在后者，当我们到达v != null子句时不能保证已经对v赋值。

该规则甚至包含非局部控制流程，例如异常。例如，如果我们有：

if (!(x instanceof Foo(var v)) { 
    System.out.println("Not a Foo");
}
B(v);

这将是一个错误，因为当我们到达 B(v) 时，不能保证 v 已经被赋值。但如果 if 块突然结束：

if (!(x instanceof Foo(var v)) { 
    throw new NotFooException();
}
B(v);

如果在达到B(v)的时候，变量v已被赋值，则可以保证v在B(v)处可用。

这看起来可能很复杂，但实际上很简单：根据您对诸如if、throw等控制流构造的了解，是否保证模式变量在给定点已被分配一个值？如果是这样，那么它就在该点处处于范围之内。