Раздел 4: Управляющие конструкции

Условные операторы. if / else в Java

Условные операторы if и else в Java позволяют выполнять разные части кода в зависимости от определенных условий. Они являются основой для управления потоком программы, позволяя принимать решения на основе значений переменных или выражений.

1. Что такое if и else в Java?

if и else — это ключевые слова в Java, которые используются для выполнения кода, если определенное условие истинно (true) или ложно (false). Они помогают программе выбирать, какой код запускать в зависимости от ситуации.

Зачем нужны if и else?
Принятие решений: Например, проверять, достаточно ли у пользователя денег для покупки.
Управление потоком: Позволяют программе выполнять разные действия в разных случаях.
Читаемость: Делают код понятным, показывая, какие действия зависят от условий.
Гибкость: Позволяют писать программы, которые реагируют на разные входные данные.


2. Синтаксис if и else

if проверяет условие, и если оно истинно (true), выполняется блок кода. else указывает, что делать, если условие ложно (false). Условие — это выражение, которое возвращает boolean (true или false).

Общий синтаксис:

if (условие) {
    // Код, который выполняется, если условие истинно
} else {
    // Код, который выполняется, если условие ложно
}

Простой пример:

int age = 18;
if (age >= 18) {
    System.out.println("Вы взрослый!");
} else {
    System.out.println("Вы несовершеннолетний!");
}

Вывод: Вы взрослый!

Вариации синтаксиса:
Простой if (без else):

if (age >= 18) {
    System.out.println("Вы можете голосовать!");
}

Многоуровневый if-else (else if):

int score = 85;
if (score >= 90) {
    System.out.println("Отлично!");
} else if (score >= 70) {
    System.out.println("Хорошо!");
} else {
    System.out.println("Попробуйте еще раз!");
}

Вывод: Хорошо!

Однострочный if (без фигурных скобок, если только одна команда):

if (age >= 18) System.out.println("Вы взрослый!");

Примечания к синтаксису:
Условие в скобках должно возвращать boolean (true или false).
Фигурные скобки {} обязательны, если блок кода содержит больше одной строки.
else и else if необязательны.


3. Типы конструкций if / else

3.1. Простой if
Используется, когда нужно выполнить код только при истинном условии.

Пример:

int temperature = 25;
if (temperature > 20) {
    System.out.println("На улице тепло!");
}

Вывод: На улице тепло!

3.2. if с else
Выполняет один блок кода, если условие истинно, и другой — если ложно.

Пример:

int number = 10;
if (number % 2 == 0) {
    System.out.println("Число четное!");
} else {
    System.out.println("Число нечетное!");
}

Вывод: Число четное!

3.3. if с else if
Позволяет проверять несколько условий последовательно.

Пример:

int grade = 75;
if (grade >= 90) {
    System.out.println("Оценка: A");
} else if (grade >= 80) {
    System.out.println("Оценка: B");
} else if (grade >= 70) {
    System.out.println("Оценка: C");
} else {
    System.out.println("Оценка: D");
}

Вывод: Оценка: C

3.4. Вложенные if
if внутри другого if для более сложных проверок.

Пример:

int age = 20;
boolean hasID = true;
if (age >= 18) {
    if (hasID) {
        System.out.println("Можно войти!");
    } else {
        System.out.println("Нужен документ!");
    }
} else {
    System.out.println("Слишком молод!");
}

Вывод: Можно войти!

4. Правильное применение if / else

Чтобы писать понятный и эффективный код с if и else, следуйте этим рекомендациям:

4.1. Простота условий
Пишите простые и понятные условия. Разбивайте сложные выражения на переменные.

Пример:

// Плохо: сложное условие
if (score >= 70 && score <= 100 && isExamPassed) {
    System.out.println("Экзамен сдан!");
}

// Хорошо: разбиваем на части
boolean isValidScore = score >= 70 && score <= 100;
if (isValidScore && isExamPassed) {
    System.out.println("Экзамен сдан!");
}

#Java #для_новичков #beginner #if #else

4.2. Избегайте лишних условий
Не проверяйте условия, которые можно упростить или убрать.

Пример:

// Плохо: избыточное условие
if (isActive == true) {
    System.out.println("Активен!");
}

// Хорошо: упрощение
if (isActive) {
    System.out.println("Активен!");
}

4.3. Используйте else if для взаимоисключающих условий
Если условия взаимосвязаны, используйте else if, чтобы не проверять лишние условия.

Пример:

int x = 5;
if (x > 0) {
    System.out.println("Положительное");
} else if (x < 0) {
    System.out.println("Отрицательное");
} else {
    System.out.println("Ноль");
}

4.4. Избегайте глубоких вложений
Слишком много вложенных if делают код сложным для чтения. Используйте переменные или методы для упрощения.

Пример:

// Плохо: глубокая вложенность
if (age >= 18) {
    if (hasTicket) {
        if (isVenueOpen) {
            System.out.println("Вход разрешен!");
        }
    }
}

// Хорошо: упрощение
boolean canEnter = age >= 18 && hasTicket && isVenueOpen;
if (canEnter) {
    System.out.println("Вход разрешен!");
}

4.5. Проверяйте на null
При работе с объектами всегда проверяйте на null, чтобы избежать NullPointerException.

Пример:

String name = null;
if (name != null) {
    System.out.println("Имя: " + name);
} else {
    System.out.println("Имя не задано!");
}

5. Назначение if / else

if и else выполняют важные функции в программировании:

5.1. Управление потоком
Позволяют программе выбирать, какой код выполнять, в зависимости от условий.

5.2. Обработка разных случаев
Помогают обрабатывать разные сценарии, например, успех или ошибку.

5.3. Улучшение читаемости
Делают логику программы понятной, показывая, как данные влияют на поведение.

5.4. Гибкость
Позволяют писать код, который адаптируется к разным входным данным.


6. Работа if / else под капотом

Понимание, как if и else работают в JVM, поможет писать более эффективный код.

6.1. Компиляция в байт-код
Компилятор Java (javac) переводит if и else в инструкции условного перехода в байт-коде.
Условие в if преобразуется в сравнение (например, if_icmpgt для сравнения чисел), а затем JVM решает, какой блок кода выполнить.

Пример:

int x = 5;
if (x > 0) {
    System.out.println("Положительное");
}

Байт-код (упрощенно):

iload x        // Загружаем x в стек
ifgt label     // Если x > 0, перейти к метке
return         // Иначе выйти
label:
invokevirtual  // Вызов System.out.println
return

6.2. Память и стек
Стек операндов: Условие if вычисляется в стеке операндов JVM. Например, для x > 0 JVM загружает x и 0, сравнивает их и сохраняет результат (true или false).
Локальные переменные: Переменные, используемые в условии (например, x), хранятся в стеке вызовов.
Куча: Если в условии используются объекты (например, name != null), они находятся в куче, а их ссылки — в стеке.

6.3. Оптимизация в JVM
JIT-компиляция: JIT-компилятор может оптимизировать if/else, встраивая часто используемые условия в машинный код.
Короткое замыкание: Если условие в if использует логические операторы (&&, ||), JVM пропускает ненужные вычисления.
Константные условия: Если условие всегда true или false (например, if (true)), компилятор может убрать ненужный код.

Пример оптимизации:

if (false) {
    System.out.println("Никогда не выполнится");
}

Компилятор полностью удалит этот блок из байт-кода.

6.4. Ошибки в памяти
Глубокие вложенности: Слишком много вложенных if увеличивают глубину стека вызовов, но это редко вызывает проблемы.
NullPointerException: Работа с объектами без проверки на null в условии может привести к ошибке.
Неэффективные условия: Сложные условия, такие как a > b && b > c && c > d, могут замедлить выполнение, если не оптимизированы.

Пример ошибки:

String text = null;
if (text.equals("Hello")) { // Ошибка: NullPointerException
    System.out.println("Совпадение!");
}

Исправление:
if (text != null && text.equals("Hello")) {
    System.out.println("Совпадение!");
}

#Java #для_новичков #beginner #if #else

Switch/case в Java

Оператор switch в Java позволяет выбирать, какой код выполнять, в зависимости от значения переменной. Он часто используется вместо множества if-else условий, когда нужно проверить одно значение на совпадение с несколькими вариантами. С Java 14 switch также поддерживает switch expressions (выражения), которые делают код короче и удобнее.

1. Что такое switch в Java?

switch — это условный оператор, который проверяет значение переменной и выполняет соответствующий блок кода в зависимости от совпадения с заданными вариантами (case). Switch expressions — это улучшенная версия switch, которая позволяет возвращать значение и писать более компактный код.

Зачем нужен switch?
Простота выбора: Удобен, когда нужно выбрать действие из нескольких вариантов.
Читаемость: Делает код чище, чем длинная цепочка if-else.
Гибкость: Поддерживает разные типы данных и новые возможности (switch expressions).
Эффективность: В некоторых случаях работает быстрее, чем if-else.


2. Синтаксис switch

2.1. Классический switch (оператор)
Классический switch выполняет блок кода для совпадающего case и использует break, чтобы выйти из конструкции.

Синтаксис:

switch (выражение) {
    case значение1:
        // Код для значения1
        break;
    case значение2:
        // Код для значения2
        break;
    default:
        // Код, если ни один case не совпал
}

Пример:

int day = 3;
switch (day) {
    case 1:
        System.out.println("Понедельник");
        break;
    case 2:
        System.out.println("Вторник");
        break;
    case 3:
        System.out.println("Среда");
        break;
    default:
        System.out.println("Другой день");
}

Вывод: Среда

2.2. Switch Expression (с Java 14)
Switch expressions позволяют возвращать значение и использовать стрелочный синтаксис (->) для упрощения кода. Они не требуют break, так как автоматически завершают выполнение.

Синтаксис:

switch (выражение) {
    case значение1 -> результат1;
    case значение2 -> результат2;
    default -> результат_по_умолчанию;
}

Пример:

int day = 3;
String dayName = switch (day) {
    case 1 -> "Понедельник";
    case 2 -> "Вторник";
    case 3 -> "Среда";
    default -> "Другой день";
};
System.out.println(dayName);

Вывод: Среда

Примечания к синтаксису:
Поддерживаемые типы:
Классический switch: byte, short, int, char, String, enum.
Switch expression: Те же типы + возможность возвращать значения.
break: В классическом switch нужен, чтобы избежать "проваливания" (fall-through) в следующий case.
default: Выполняется, если ни один case не совпал. Необязателен, но рекомендуется.
Стрелочный синтаксис (->): Используется в switch expressions для компактности.

#Java #для_новичков #beginner #switch_case

3. Типы конструкций switch

3.1. Классический switch (оператор)
Используется для выполнения блока кода для одного или нескольких значений.
Требует break, чтобы остановить выполнение после совпадения.

Пример:

char grade = 'B';
switch (grade) {
    case 'A':
        System.out.println("Отлично!");
        break;
    case 'B':
        System.out.println("Хорошо!");
        break;
    case 'C':
        System.out.println("Нормально");
        break;
    default:
        System.out.println("Неизвестная оценка");
}

Вывод: Хорошо!

3.2. Switch с fall-through
Если не указать break, выполнение "проваливается" в следующий case.

Пример:

int month = 4;
switch (month) {
    case 3:
    case 4:
    case 5:
        System.out.println("Весна");
        break;
    default:
        System.out.println("Другой сезон");
}

Вывод: Весна

3.3. Switch Expression
Возвращает значение, которое можно присвоить переменной.
Использует -> для компактности или {} для сложной логики.

Пример:

int number = 2;
int result = switch (number) {
    case 1 -> 10;
    case 2 -> {
        int temp = number * 20;
        yield temp; // Возвращает значение
    }
    default -> 0;
};
System.out.println(result);

Вывод: 40

3.4. Switch с enum
Удобен для работы с перечислениями (enum).

Пример:

enum Day { MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY }
Day day = Day.TUESDAY;
String message = switch (day) {
    case MONDAY -> "Начало недели";
    case TUESDAY -> "Второй день";
    case WEDNESDAY -> "Середина недели";
};
System.out.println(message);

Вывод: Второй день

4. Правильное применение switch

Чтобы писать понятный и эффективный код с switch, следуйте этим рекомендациям:

4.1. Используйте switch для четких вариантов
Применяйте switch, когда проверяете одно значение на несколько конкретных вариантов (например, дни недели, оценки).

Пример:

int score = 85;
switch (score / 10) {
    case 9:
        System.out.println("Оценка: A");
        break;
    case 8:
        System.out.println("Оценка: B");
        break;
    default:
        System.out.println("Оценка ниже");
}

4.2. Не забывайте break в классическом switch
Без break код продолжит выполняться для всех последующих case, что может привести к ошибкам.

Пример ошибки:

int day = 1;
switch (day) {
    case 1:
        System.out.println("Понедельник");
    case 2:
        System.out.println("Вторник");
}

Вывод: Понедельник и Вторник (из-за отсутствия break).

4.3. Используйте switch expressions для простоты
Если нужно вернуть значение, используйте switch expression вместо классического switch.

Пример:

String fruit = "apple";
String type = switch (fruit) {
    case "apple", "pear" -> "Фрукт";
    case "carrot" -> "Овощ";
    default -> "Неизвестно";
};

4.4. Добавляйте default
Всегда включайте default, чтобы обработать неожиданные значения.

Пример:

char letter = 'Z';
switch (letter) {
    case 'A':
        System.out.println("Первая буква");
        break;
    default:
        System.out.println("Другая буква");
}

4.5. Проверяйте типы данных
Убедитесь, что выражение в switch соответствует поддерживаемому типу (int, String, enum и т.д.).

Пример ошибки:

double value = 1.5;
switch (value) { // Ошибка: double не поддерживается
    case 1.5:
        System.out.println("1.5");
}

#Java #для_новичков #beginner #switch_case

5. Работа switch под капотом

5.1. Компиляция в байт-код
Классический switch компилируется в одну из двух инструкций байт-кода:
tableswitch: Для последовательных значений case (например, 1, 2, 3).
lookupswitch: Для непоследовательных значений (например, 1, 10, 100).

Эти инструкции создают таблицу переходов, которая быстрее, чем многократные сравнения в if-else.

Пример:

int day = 2;
switch (day) {
    case 1:
        System.out.println("Понедельник");
        break;
    case 2:
        System.out.println("Вторник");
        break;
}

Байт-код (упрощенно):

iload day
tableswitch {
    1: invokevirtual // Вызов для "Понедельник"
    2: invokevirtual // Вызов для "Вторник"
    default: return
}

5.2. Switch Expressions
Switch expressions компилируются в байт-код с использованием invokedynamic (с Java 12+), что позволяет JVM оптимизировать выполнение.
Ключевое слово yield в switch expressions генерирует инструкцию для возврата значения.

5.3. Память и стек
Стек операндов: Значение в switch загружается в стек операндов JVM для сравнения с case.
Куча: Если switch работает с объектами (например, String или enum), их ссылки хранятся в стеке, а сами объекты — в куче.
Переменные: Локальные переменные внутри case хранятся в стеке вызовов.

5.4. Оптимизация в JVM
Таблицы переходов: tableswitch и lookupswitch быстрее, чем многократные сравнения в if-else, особенно для большого числа case.
JIT-компиляция: JIT-компилятор может встраивать switch в машинный код, улучшая производительность.
Оптимизация констант: Если switch использует константы, JVM может заранее вычислить переходы.

5.5. Ошибки в памяти
Проваливание (fall-through): Без break в классическом switch выполняется лишний код, что может привести к ошибкам.
Неправильные типы: Использование неподдерживаемых типов (например, double) вызывает ошибку компиляции.
Слишком много case: Большое количество case увеличивает размер байт-кода, но это редко влияет на производительность.

Пример ошибки:

String fruit = "apple";
switch (fruit) {
    case "apple":
        System.out.println("Фрукт");
    case "banana": // Без break
        System.out.println("Тоже фрукт");
}

Вывод: Фрукт и Тоже фрукт (из-за fall-through).

6. Новшества в switch

Java 17 (сентябрь 2021, LTS)

Pattern Matching для switch (превью): Теперь switch может проверять не только значения, но и типы объектов. Это делает код короче и понятнее, чем if-else с instanceof.

javaObject obj = "Hello";
String result = switch (obj) {
    case Integer i -> "Это число";
    case String s -> "Это строка";
    default -> "Неизвестно";
};

Guarded Patterns (с &&): Можно добавлять дополнительные условия в case с помощью &&.

javacase Employee e && e.getDept().equals("IT") -> "IT сотрудник";

Обработка null: switch больше не выбрасывает NullPointerException для null, если есть case null.


Java 21 (сентябрь 2023, LTS)

Pattern Matching стал постоянной фичей: Улучшено и стабилизировано из Java 17. Теперь поддерживает сложные проверки типов и декомпозицию объектов (например, с record).

javarecord Point(int x, int y) {}
Object obj = new Point(1, 2);
String result = switch (obj) {
    case Point(var x, var y) -> "Точка: " + x + ", " + y;
    default -> "Не точка";
};

Guarded Patterns с when: Вместо && используется when для условий в case, что делает код читаемее.

javacase Employee e when e.getDept().equals("IT") -> "IT сотрудник";

Полная проверка покрытия: Для sealed классов или enum компилятор проверяет, что все случаи учтены, без default.


Java 25 (сентябрь 2025, Early Access)

Поддержка примитивных типов в Pattern Matching (превью): Теперь switch может работать с примитивными типами (int, long, double) в case с паттернами.

javaint value = 42;
String result = switch (value) {
    case int i when i > 0 -> "Положительное число";
    case int i -> "Ноль или отрицательное";
};

Безымянные переменные (_): Можно использовать _ для неиспользуемых переменных в паттернах, что упрощает код.

javacase Point(int x, _) -> "Только x: " + x;

#Java #для_новичков #beginner #switch_case