Java开发笔记（二十二）神奇的冒号

Java中的标点符号主要有两类用途，一类是运算符，包括加号+、减号-、乘号*、除号/、取余号%、等号=、大于号>、小于号<、与号&、或号|、非号!、异或号^等等，另一类则是分隔符，包括区分代码块的花括号{}、容纳特定语句的圆括号()、标明数组元素的方括号[]、分隔长句的分号、分隔短句的逗号、分隔包名类名方法名的点号等等。当然还有几个特殊的分隔符，比如三元运算符“?:”，它的完整形式为“A?:B:C”，当式子A成立时，得到式子B的结果，不成立时得到式子C的结果。这些标点符号之中，尤以冒号最为特殊，之所以这么说，是因为Java编程一遇到特殊的分隔场景，基本都拿冒号这个万金油做标记。

冒号除了用在三元运算符“?:”以外，至少还有其它三种用法。第二种是在多路分支的时候，犹记得当年switch-case并肩作战，每个case带着数值再拖上具体的处理语句，case条件与处理语句之间可是以冒号分隔的，剩余的默认情况default也是通过冒号同处理语句区分开。譬如下面的多路分支代码，就能看到冒号的分隔作用：

		// switch允许判断某个变量的多个取值，并分别进行单独处理
		switch (seq) {
			case 1: // seq值为1时进入该分支
				System.out.println("凉风有信的谜底是“讽”");
				break; // 跳出多路分支。即跳到switch分支的右花括号之后
			case 2: // seq值为2时进入该分支
				System.out.println("秋月无边的谜底是“二”");
				break; // 跳出多路分支。即跳到switch分支的右花括号之后
			default: // seq值为其它时进入该分支
				System.out.println("您的按键有误");
				break; // 跳出多路分支。即跳到switch分支的右花括号之后
		}

冒号的第三种用法，则跟数组的循环遍历有关。要想把某个数组里的所有元素数值都打印出来，就得通过for循环依次取出数组的每个元素，再打印该元素的数值。以整型数组为例，利用for语句遍历并打印元素的代码如下所示：

		int[] primeNumbers = {2, 3, 5, 7};
		for (int i = 0; i < primeNumbers.length; i++) {
			int number = primeNumbers[i]; // 获取下标为i的元素，并赋值给名为number的变量
			System.out.println("prime number = " + number);
		}

 

上面的循环语句很常规，用法形式也很常见，无非是依次取出数组里的每个元素罢了。倘若此时不修改元素数值，仅仅是读取数值的话，那么可以简化成一套通用的循环模板，就像下述的循环语句那样：

		int[] primeNumbers = {2, 3, 5, 7};
		// 在for循环中，可以利用“变量类型 变量名称 : 数组名称”的形式，直接把数组元素赋值给该变量
		for (int number : primeNumbers) {
			System.out.println("number = "+number);
		}

 

上述的Java代码，把原循环内部的变量number提前放到for后面的圆括号当中，并且number与数组primeNumbers之间用冒号分开，表示每次循环处理之前，都把数组元素逐个赋值给number变量，然后循环内部即可直接处理该变量。如此这般便优化了先前的for循环代码，免去了冗余的数组下标、判断条件以及自增操作。

冒号的第四种用法也与循环语句有关，但不限于for循环，而是与for和while都有关联。前述的循环处理，基本都只有一层循环，然而实际开发常常会遇到多层循环，也就是一个循环内部嵌套了另一个循环，看起来像是层峦叠嶂、反复重叠，故又被称作多重循环。例如有个二维数组，要把它里面的所有元素都打印出来，这便需要两层循环才能搞定，第一层循环负责遍历第一个维度的下标，而第二层循环负责遍历第二个维度的下标，编码上则需一个for循环嵌套另一个for循环，具体的Java实现代码如下所示：

		double[][] triangle = { {-2.0, 0.0}, {0.0, -1.0}, {2.0, 1.0} };
		// 下面通过多重循环依次打印二维数组里面的所有元素
		for (int i=0; i<triangle.length; i++) {
			for (int j=0; j<triangle[i].length; j++) {
				System.out.println("value = "+triangle[i][j]);
			}
		}

 

可见以上的多重循环代码还是挺简单的，并不涉及到复杂的break和continue操作。即使用到break和continue，处理逻辑也没有什么特别之处，因为break语句想当然就是只能跳出当前层次的循环，不能跳出上个层次的循环，continue语句同理。所以要想从内层循环跳出外层循环，就得设置一个标记，从内层循环跳到外层循环时，通过判断该标记再决定是否立刻跳出外层循环。仍以前面的二维数组为例，假设在内层循环找到某个元素为0.0，则立即结束全部循环（包括外层循环和内层循环），按此思路编写的代码例子见下：

		// 下面的循环要求：一旦发现数组元素等于0.0，就立即从第二层循环跳出第一层循环（跳出两层循环）
		for (int i=0; i<triangle.length; i++) {
			boolean isFound = false; // 该布尔变量用来标记是否找到0.0
			for (int j=0; j<triangle[i].length; j++) {
				if (triangle[i][j] == 0.0) {
					isFound = true; // 找到了0.0
					System.out.println("simple found 0.0");
					break; // 跳出第二层循环
				}
			}
			if (isFound) {
				break; // 跳出第一层循环
			}
		}

 

以上代码固然实现了功能要求，但是两个break的写法着实令人憋屈，而且布尔变量isFound纯粹是到此一游。有没有一种写法允许让代码直接从内层循环跳出外层循环呢？与其让布尔变量做标记，不如给外层循环加个记号，然后内层循环就能告诉编译器，接下来的break语句要跳出指定标记的循环。这时冒号便派上用场了，通过形如“标记名称 : for或者while”的表达式，即可给指定循环起个外号，于是语句“break 标记名称”便实现了跳出指定循环的需求。那么使用新写法改造前面的循环跳出代码，修改之后的代码如下所示：

		// 下面的loop1是一个记号，连同后面的冒号加在for前面，表示它指代这个for循环
		loop1 : for (int i=0; i<triangle.length; i++) {
			for (int j=0; j<triangle[i].length; j++) {
				if (triangle[i][j] == 0.0) {
					System.out.println("loop1 found 0.0");
					break loop1; // 跳出loop1代表的循环，也就是跳出第一层循环
				}
			}
		}

 

如上代码先在外层的for循环之前添加“loop1 : ”，表明外层循环的绰号叫loop1，然后内层循环的break语句改成“break loop1;”，表示跳出loop1这个外层循环，这样只需一个break语句就跳出多重循环了。除了break语句，continue也允许带上标记名称，比如“continue loop1”表示继续loop1这个外层循环的下一次循环处理，并且while循环也同样认可在break和continue后面添加标记。当然，利用前面介绍的冒号第三种用法，上面的多重循环还能简化成下述这般代码：

		// 下面用到了两种冒号，一种用来标记循环，另一种用来简化数组遍历
		loop2 : for (double[] dot : triangle) { // dot等价于前面的triangle[i]
			for (double coordinate : dot) { // coordinate等价于前面的triangle[i][j]
				if (coordinate == 0.0) {
					System.out.println("loop2 found 0.0");
					break loop2; // 跳出loop2代表的循环
				}
			}
		}

 

如此一来，上述的循环代码联合应用了冒号的两种用法，整个代码也变得更加精炼了。