Java 14 中 instanceof 的模式匹配

1. 概述

本文是 Java 14 新特性系列教程的一部分，重点介绍 instanceof 的 模式匹配（Pattern Matching） 功能——这是 JDK 14 引入的一项预览特性（preview feature）。

简单来说，JEP 305 的目标是让“从对象中条件性提取数据”这一操作变得更简单、更简洁、更易读，也更安全。

✅ 核心价值：减少冗余类型检查与强制转换，提升代码可读性和安全性。

2. 传统的 instanceof 用法

几乎每个 Java 程序员都写过这样的代码：先用 instanceof 判断对象类型，再进行强制转换，最后调用特定方法。典型的写法如下：

if (animal instanceof Cat) {
    Cat cat = (Cat) animal;
    cat.meow();
   // 其他猫相关操作
} else if (animal instanceof Dog) {
    Dog dog = (Dog) animal;
    dog.woof();
    // 其他狗相关操作
}

// 更多动物类型的判断...

上面这段代码逻辑清晰，但存在几个明显问题，属于典型的“样板代码”（boilerplate code）：

❌ 冗长繁琐：每次都要写 instanceof + 强转 + 变量声明
❌ 类型名重复三次：以 Cat 为例，在 instanceof Cat、(Cat) 和 Cat cat 中重复出现
❌ 可读性差：类型判断和转换逻辑喧宾夺主，掩盖了真正业务逻辑
❌ 容易出错：如果手滑写错类型（比如强转成 Dog），编译器不会报错，但运行时报 ClassCastException
❌ 扩展性差：每新增一种动物，就得复制一遍类似的代码块

⚠️ 这种写法虽然能跑通，但维护成本高，尤其在复杂类型判断场景下容易踩坑。

3. Java 14 增强版 instanceof

Java 14 通过 JEP 305 引入了 模式匹配 for instanceof，直接在 instanceof 表达式中完成类型判断、转换和变量声明三件事。

来看改进后的写法：

if (animal instanceof Cat cat) {
    cat.meow();
} else if (animal instanceof Dog dog) {
    dog.woof();
}

✅ 关键变化：模式变量（Pattern Variable）

上面代码中的 cat 和 dog 是 模式变量，它们的特性如下：

✅ 自动类型转换：只要 instanceof 判断为 true，animal 会自动转换为对应类型并赋值给模式变量
✅ 作用域受限：cat 只在 if 块内可见；dog 只在 else if 块内有效
✅ 编译期安全：如果在作用域外使用这些变量，编译器直接报错，杜绝运行时异常

🔍 深入理解匹配过程

以 if (animal instanceof Cat cat) 为例，执行流程如下：

判断 animal 是否为 Cat 类型（或其子类）
如果是，自动将其转换为 Cat 类型，并绑定到新声明的局部变量 cat
进入 if 块，可直接使用 cat 调用 Cat 特有方法

⚠️ 注意：cat 不是预先声明的变量，而是模式的一部分，不能重新赋值或在外部访问。

4. 实际应用场景

这种写法在以下场景特别实用：

✅ 场景 1：重写 `equals()` 方法

传统写法：

@Override
public boolean equals(Object obj) {
    if (this == obj) return true;
    if (!(obj instanceof Person)) return false;
    Person person = (Person) obj;
    return age == person.age && name.equals(person.name);
}

使用模式匹配后：

@Override
public boolean equals(Object obj) {
    if (this == obj) return true;
    if (!(obj instanceof Person person)) return false;
    return age == person.age && name.equals(person.name);
}

✅ 效果：代码更紧凑，逻辑更清晰，少一行声明，少一分风险。

✅ 场景 2：多类型条件处理

比如处理不同消息类型：

if (msg instanceof EmailMessage email) {
    email.send();
} else if (msg instanceof SmsMessage sms) {
    sms.send();
} else if (msg instanceof PushMessage push) {
    push.notify();
}

简洁明了，一目了然。

5. 注意事项与限制

尽管模式匹配大幅提升了开发体验，但仍需注意以下几点：

✅ 仅限预览特性（Java 14、15、16 连续预览，Java 17 正式支持）

如果你用的是 Java 17+，可以直接启用，无需额外配置。
✅ 模式变量仅在条件为 true 的作用域内有效
✅ 不支持对 null 进行匹配绑定（null instanceof Type var 永远为 false，var 不会被初始化）
✅ 不能用于 switch 表达式（那是后续 JEP 的功能，如 JEP 394）

6. 总结

Java 14 引入的 instanceof 模式匹配是一项 简单粗暴却极其实用 的语言改进：

✅ 减少样板代码，告别重复强转
✅ 提升代码可读性与安全性
✅ 编译器帮你规避类型转换错误

虽然只是一个语法糖，但它直击日常开发中的痛点，是现代 Java 编程中值得拥抱的优秀实践。

💡 提示：本文完整示例代码已托管至 GitHub：https://github.com/example-java/core-java-14-demo

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