Java の switch 文：case、フォールスルー、アロー構文

switch は何のためにあるか

switch は 1 つの値を固定された選択肢のリストと比較し、一致した分岐を実行します。同じ変数をさまざまな定数と何度もテストする長い if/else if のチェーンを書いていることに気づいたら、switch は同じことをより明快に表現します。

これはコンパイル時定数との等価チェックしか行いません。範囲をテストしたり条件を組み合わせたりはできません。それらには if/else のままにしましょう。

古典的な switch 文

伝統的な形式は、コロン付きの case ラベルと、各分岐のあとの break を使います。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int day = 3;

        switch (day) {
            case 1:
                System.out.println("Monday");
                break;
            case 2:
                System.out.println("Tuesday");
                break;
            case 3:
                System.out.println("Wednesday");
                break;
            default:
                System.out.println("Some other day");
        }
    }
}

Java は day を評価し、一致した case へジャンプして、その文を実行し、break で switch を抜けます。default 分岐は他に何も一致しなかったときに実行されます。else のようなものと考えてください。これは省略可能ですが、予期しない値が静かにすり抜けないように、含めておくのが良い習慣です。

break の罠：フォールスルー

これは switch で最もよくあるバグです。break を省くと、実行は一致した case の終わりで止まりません。次の case へとフォールスルーし、break か閉じ括弧に到達するまで実行を続けます。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int level = 1;

        switch (level) {
            case 1:
                System.out.println("Level 1");
                // no break - falls through!
            case 2:
                System.out.println("Level 2");
            case 3:
                System.out.println("Level 3");
                break;
        }
    }
}

Level 1 だけを期待するかもしれませんが、これは 3 行すべてを出力します。case 1 に break がないため、制御はそのまま case 2 と case 3 へ滑り込みます。本当にフォールスルーが必要なのでない限り、必ず break を付けましょう。そしてフォールスルーに頼るときは、次に読む人が意図的だとわかるようにコメントを残しましょう。

case のグループ化

フォールスルーには 1 つの正当できれいな用途があります。複数の値が 1 つのブロックを共有するように case ラベルを積み重ねることです。ラベルの間にコードを置かず、続けて並べます。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        char grade = 'B';

        switch (grade) {
            case 'A':
            case 'B':
            case 'C':
                System.out.println("Pass");
                break;
            case 'D':
            case 'F':
                System.out.println("Fail");
                break;
            default:
                System.out.println("Unknown grade");
        }
    }
}

ここでは 'A'、'B'、'C' がすべて同じ "Pass" の行を実行します。これが「これらの値のいずれも同じことをする」と表現する意図された方法です。

文字列に対する switch

数値に限られているわけではありません。Java 7 以降、String で switch でき、メニューの選択肢やコマンド名に最適です。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String command = "stop";

        switch (command) {
            case "start":
                System.out.println("Starting...");
                break;
            case "stop":
                System.out.println("Stopping...");
                break;
            default:
                System.out.println("Unknown command: " + command);
        }
    }
}

マッチングは大文字・小文字を区別します。"Stop" は "stop" に一致しないので、入力の大文字・小文字が変わりうるなら、まず正規化してください（たとえば command.toLowerCase()）。もう 1 つの落とし穴：command が null の場合、switch は NullPointerException をスローするので、そこに到達する前に null を防いでください。

モダンなアロー構文

新しい Java（14 以降）は、フォールスルーの罠を設計で解消するアロー形式 case label -> ... を追加しました。各アロー case はちょうど 1 つの分岐を実行し、決してフォールスルーしないので、忘れるべき break はありません。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int day = 6;

        switch (day) {
            case 1, 2, 3, 4, 5 -> System.out.println("Weekday");
            case 6, 7          -> System.out.println("Weekend");
            default            -> System.out.println("Invalid day");
        }
    }
}

ラベルを積み重ねる代わりにカンマで値をグループ化していること（case 6, 7）に注目してください。break は 1 つも見当たりません。複数の文にはブロックを使います：case 1 -> { ...; ... }。新しいコードではこの形式を優先しましょう。短く、バグのまるごと 1 クラスを取り除けます。

式としての switch

アロー形式は値を生成することもできます。switch 式は、そのまま変数に代入できる結果を返します。一時変数も、各分岐での繰り返しの代入も不要です。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int month = 4;

        int days = switch (month) {
            case 1, 3, 5, 7, 8, 10, 12 -> 31;
            case 4, 6, 9, 11           -> 30;
            case 2                     -> 28;
            default -> throw new IllegalArgumentException("Bad month: " + month);
        };

        System.out.println("Days: " + days);
    }
}

switch (...) { ... } 全体が、days に格納される数値に評価されます。閉じ括弧のあとのセミコロンに注意してください。これは代入文の一部です。switch 式は網羅的でなければなりません（あらゆる可能な値をカバーする必要があります）。だからここに default があるのです。分岐が値を返す前に複数の文を必要とする場合は、yield を使ったブロックを使います。

case 2 -> {
    boolean leap = (year % 4 == 0);
    yield leap ? 29 : 28;
}

yield は、アローブロックがその値を返す方法であり、結果を運ぶ break の、式の世界における相当物です。

次：for ループ

switch は多くの分岐から 1 つを選びます。ときには、その代わりにブロックを何度も繰り返す必要があります。for ループは、制御された回数だけコードを実行し（範囲を数えたり、各要素をたどったり）、それが次のページです。