はじめに
この記事を読めば、Javaでよく使用される制御構文であるswitch文を効果的に使えるようになります。
switch文をうまく使いこなせると、コードがスッキリと整理され、可読性も高まります。
本記事では、Javaのswitch文の基本から応用まで、初心者にもわかるように網羅的に解説しています。
●Javaのswitch文とは
Javaにおけるswitch文は、多分岐の処理を簡潔に記述するための制御構文です。
if-else文が連なるような場合に特に有用です。
switch文を使うと、コードが見やすくなり、バグも少なくなる可能性が高まります。
○switch文の基本構造
基本的なswitch文は次のような形をしています。
// switch文の基本構造
switch (式) {
case 値1:
// 値1に一致した場合の処理
break;
case 値2:
// 値2に一致した場合の処理
break;
default:
// どのcaseにも一致しない場合の処理
}このコードでは、switch文を用いて、与えられた式の値に応じて異なる処理を実行します。
この例では、式が「値1」に一致したら、その後の「値1に一致した場合の処理」が実行されます。
同様に、式が「値2」に一致したら、「値2に一致した場合の処理」が実行されます。
もし、どのcaseにも一致しない場合は、default節の処理が実行されます。
このように、switch文を使うことで、複数の条件に基づいて処理を行いたい場合に、より簡潔で読みやすいコードを書くことができます。
●switch文の詳細な使い方
Javaのswitch文は、見た目のシンプルさからは想像がつかないほど多機能です。
ここでは、具体的なサンプルコードを交えて、その詳細な使い方をご紹介します。
○サンプルコード1：基本的なswitch文の使用
まず初めに、最も基本的なswitch文から始めます。
こちらは、整数型の変数に応じた処理を行います。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int number = 2;
switch (number) {
case 1:
System.out.println("numberは1です");
break;
case 2:
System.out.println("numberは2です");
break;
case 3:
System.out.println("numberは3です");
break;
default:
System.out.println("numberは1, 2, 3以外です");
}
}
}このサンプルコードでは、int型の変数numberが与えられ、その値に応じて異なる出力をするswitch文を作成しています。
breakは、一致したcaseブロックが実行された後、switch文を終了させるためのキーワードです。
もしbreakがなければ、次のcaseブロックも実行されてしまいます。
このコードを実行すると、変数numberの値が2であるため、「numberは2です」と表示されます。
○サンプルコード2：複数のcaseラベルを持つswitch文
Javaのswitch文は、一つのcaseに複数のラベル（値）を指定することができます。
そのため、複数の値で同じ処理を行いたい場合は、このように記述することが可能です。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int score = 85;
switch (score / 10) {
case 10:
case 9:
System.out.println("成績はAです");
break;
case 8:
System.out.println("成績はBです");
break;
case 7:
System.out.println("成績はCです");
break;
default:
System.out.println("成績はDです");
}
}
}このサンプルコードでは、成績に応じて評価（A, B, C, D）を出力します。
90点以上と100点（score / 10が9と10）は同じ「成績はAです」という出力になるので、case 10:とcase 9:が並んでいます。
実行結果としては、scoreが85であり、score / 10の結果が8になるため、「成績はBです」と表示されます。
○サンプルコード3：default節の使用
Javaのswitch文においてdefault節は特別な役割を果たします。
それは、どのcaseにも該当しない場合に実行されるコードブロックを定義するためのものです。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
char grade = 'F';
switch (grade) {
case 'A':
System.out.println("優秀です");
break;
case 'B':
System.out.println("良いです");
break;
case 'C':
System.out.println("普通です");
break;
default:
System.out.println("不明な成績です");
}
}
}このコードは、char型の変数gradeを判定して、それに応じて異なるメッセージを出力するものです。
default節は、変数gradeが’A’, ‘B’, ‘C’以外の場合に「不明な成績です」と出力されます。
breakは使われていませんが、default節はswitch文の最後に来るため、この場合は省略しても問題ありません。
このサンプルコードを実行すると、gradeの値が’F’なので「不明な成績です」と出力されます。
default節が機能したことになります。
○サンプルコード4：文字列を使ったswitch文
Java7以降では、整数型だけでなく、文字列もswitch文で使用できます。
文字列での例を紹介します。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String season = "Spring";
switch (season) {
case "Spring":
System.out.println("春です");
break;
case "Summer":
System.out.println("夏です");
break;
case "Autumn":
System.out.println("秋です");
break;
case "Winter":
System.out.println("冬です");
break;
default:
System.out.println("不明な季節です");
}
}
}このサンプルコードでは、文字列型の変数seasonに応じて季節を表示しています。
ここでは、「春です」と表示されるでしょう。
Javaでswitch文を使う際、文字列での判定も可能ですが、内部的には文字列のハッシュコードが比較されます。
そのため、null値が変数に入るとNullPointerExceptionが発生する点に注意が必要です。
●switch文の応用例
Javaのswitch文は多くのプログラミング初心者にとって、コードを効率的に書く上で非常に便利な構文の一つです。
ただし、その応用範囲は基本的な使い方以上に広がっています。
ここでは、より高度な応用例をいくつか解説します。
○サンプルコード5：enum型と組み合わせたswitch文
Javaにおけるenum（列挙型）は、事前に定義された有限の値の集合を表現する特別なクラスです。
enum型をswitch文と組み合わせることで、コードがさらに簡潔かつ直感的になります。
enum Season {
SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Season season = Season.SPRING;
switch (season) {
case SPRING:
System.out.println("花が咲きます");
break;
case SUMMER:
System.out.println("暑くなります");
break;
case AUTUMN:
System.out.println("葉が落ちます");
break;
case WINTER:
System.out.println("雪が降ります");
break;
}
}
}このコードでは、Seasonというenum型を作成し、その中で四季を定義しています。
mainメソッド内のswitch文では、このSeason型の変数seasonを用いて条件分岐を行っています。
こうすることで、コードがより読みやすくなり、プログラムのメンテナンス性も向上します。
このコードを実行すると「花が咲きます」と表示されます。
○サンプルコード6：Lambda式と組み合わせた使い方
Java 8からLambda式（ラムダ式）が導入されました。
ラムダ式とは、無名関数（名前のない関数）を簡潔に記述できる機能です。
Lambda式をswitch文と組み合わせることで、より短いコードで同じ処理を表現することが可能です。
import java.util.function.Consumer;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String action = "RUN";
Consumer<String> operation = switch (action) {
case "RUN" -> (x) -> System.out.println(x + " is running");
case "JUMP" -> (x) -> System.out.println(x + " is jumping");
case "WALK" -> (x) -> System.out.println(x + " is walking");
default -> (x) -> System.out.println("Unknown action: " + x);
};
operation.accept("John");
}
}このコードでは、Lambda式を使ってアクション（RUN, JUMP, WALKなど）に応じた処理をConsumerインターフェース型のoperationに代入しています。
そして、operation.accept("John");でその処理を実行しています。
この場合、”John is running”と出力されるでしょう。
○サンプルコード7：switch式を使った戻り値の取得
Javaの近いバージョンでは、switch式という新しい機能が導入されました。
これによって、switch文をより短く書くことができるだけでなく、戻り値も取得できるようになっています。
これは非常に便利で、コードの可読性と効率性が高まります。
例として次のサンプルコードをご覧ください。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String season = "春";
// switch式で戻り値を取得
String message = switch (season) {
case "春" -> "花が咲きます";
case "夏" -> "暑くなります";
case "秋" -> "葉が落ちます";
case "冬" -> "雪が降ります";
default -> "該当なし";
};
System.out.println("この季節は：" + message);
}
}このサンプルコードでは、switch式を用いて文字列seasonの内容に応じて、異なるメッセージをString型のmessage変数に代入しています。
そして、その値を出力しています。特に注意すべきは、caseとそれに続く処理が「->」で短縮されている点です。
これにより、戻り値がmessage変数に直接代入されています。
このコードを実行すると、「この季節は：花が咲きます」と表示されます。
このように、switch式を使うとコードが短くなり、かつ明確な戻り値を取得することができます。
○サンプルコード8：パターンマッチングを活用したswitch文
Java 17以降で使えるようになった新しい特性として、パターンマッチングがあります。
これをswitch文に適用することで、より複雑な条件にも柔軟に対応するコードが書けます。
下記のコードでは、オブジェクトの型に応じて処理を変更しています。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Object obj = "Java";
switch (obj) {
case Integer i -> System.out.println("整数値：" + i);
case String s -> System.out.println("文字列：" + s);
default -> System.out.println("その他の型");
}
}
}このコードでは、Object型のobj変数に格納された値がInteger型であれば、その値をiに代入し、String型であればsに代入しています。
その後、それぞれのケースで処理が分岐されます。
このコードを実行すると、「文字列：Java」と表示されます。パターンマッチングを用いることで、非常に直感的かつ柔軟に型に応じた処理が可能になります。
●注意点と対処法
Javaのswitch文を使う際には、いくつかの注意点があります。
初心者がよく犯す過ちも多く、それらを理解して回避することが重要です。
○switch文の落とし穴
switch文は非常に便利な制御文ですが、特定の状況で予想外の動作を引き起こす可能性があります。
特にcaseラベルの重複や、break文の欠落が該当します。
caseラベルの重複が問題を引き起こすサンプルコードを紹介します。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int num = 1;
// caseラベルの重複
switch (num) {
case 1:
System.out.println("1です");
break;
case 1: // 重複
System.out.println("重複している1です");
break;
default:
System.out.println("その他です");
}
}
}このコードはコンパイルエラーになります。
caseラベルが重複しているためです。
したがって、コードを修正して各caseラベルが一意になるようにする必要があります。
○break文の重要性
break文の欠落もまた、よく見られる問題です。break文がないと、一度caseに一致した後の処理が続けて実行されてしまいます（フォールスルー）。
下記のコードでは、break文が欠落しているために意図しない動作が発生します。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int num = 1;
// break文の欠落
switch (num) {
case 1:
System.out.println("1です");
// break文がない
case 2:
System.out.println("2です");
break;
default:
System.out.println("その他です");
}
}
}このコードを実行すると、「1です」と「2です」と両方が出力されます。
これはbreak文がないために、case 1の処理が完了した後にcase 2の処理も実行されてしまうからです。
このようなフォールスルーを避けるためには、各case節の最後にbreak文を必ず追加するようにしましょう。
●カスタマイズ方法
Javaのswitch文は基本的な使い方から応用例まで、多岐に渡る用途があります。
ここでは、更に高度なカスタマイズ方法について取り上げます。
○サンプルコード9：カスタマイズされたswitch文の作成例
Javaでswitch文をカスタマイズする一例として、条件に応じて異なるメソッドを呼び出す機能を考えてみましょう。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String operation = "add";
// カスタマイズされたswitch文
switch (operation) {
case "add":
performAddition(5, 3);
break;
case "subtract":
performSubtraction(5, 3);
break;
case "multiply":
performMultiplication(5, 3);
break;
default:
System.out.println("無効な操作です");
}
}
public static void performAddition(int a, int b) {
System.out.println("足し算の結果：" + (a + b));
}
public static void performSubtraction(int a, int b) {
System.out.println("引き算の結果：" + (a - b));
}
public static void performMultiplication(int a, int b) {
System.out.println("掛け算の結果：" + (a * b));
}
}このコードでは、文字列operationに応じて、異なる算術処理を行うメソッドを呼び出します。
ここでのポイントはcase節内で直接メソッドを呼び出している点です。
具体的には、”add”の場合にはperformAdditionメソッドを、”subtract”の場合にはperformSubtractionメソッドを、”multiply”の場合にはperformMultiplicationメソッドを呼び出します。
実行すると、”足し算の結果：8″と出力されます。
これは、operation変数が”add”であるため、performAdditionメソッドが呼び出され、その結果が表示されるからです。
○サンプルコード10：switch文の拡張の考え方
Javaのswitch文はそのままでも非常に便利ですが、より柔軟な処理を実現するために、独自のロジックを組み込むことも考えられます。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int num = 10;
// switch文の拡張
switch (num % 2) {
case 0:
System.out.println(num + "は偶数です");
if (num > 5) {
System.out.println("また、5より大きい偶数です");
}
break;
case 1:
System.out.println(num + "は奇数です");
break;
default:
System.out.println("無効な数字です");
}
}
}このサンプルでは、switch文の中で更にif文を使用しています。
このように、switch文内で条件を更に細かく制御することも可能です。
このコードを実行すると、”10は偶数です”と”また、5より大きい偶数です”の2つのメッセージが出力されます。
こちらは、numが偶数であり、さらに5よりも大きいためです。
●Java以外の言語でのswitch文
Javaのswitch文の多様性とその応用例について理解を深めたところで、他のプログラミング言語におけるswitch文との比較を行いましょう。
○TypeScriptのswitch文との違い
TypeScriptは、より強固な型付けとクラスベースのオブジェクト指向プログラミングを可能にします。
しかし、switch文に関しては、基本的な構文はJavaと非常によく似ています。
let day: string = "Monday";
// TypeScriptにおけるswitch文
switch(day) {
case "Monday":
console.log("今日は月曜日です");
break;
case "Tuesday":
console.log("今日は火曜日です");
break;
default:
console.log("不明な日です");
}このコードでは、変数dayに格納された曜日に応じて異なるメッセージを出力します。Javaと同じく、break文も必要です。
しかし、TypeScriptでは静的型チェックが強化されているため、型の不整合が早期に検出されます。
このコードを実行すると、コンソールに「今日は月曜日です」と出力されることになります。
これは、day変数が”Monday”であるためです。
○Pythonのswitch文相当の機能
Pythonには、JavaやTypeScriptにおけるswitch文に相当する直接的な機能はありません。
代わりにif-elif-elseブロックが一般的に用いられます。
day = "Monday"
# Pythonにおけるswitch文相当の処理
if day == "Monday":
print("今日は月曜日です")
elif day == "Tuesday":
print("今日は火曜日です")
else:
print("不明な日です")このコードではday変数の値に応じて、特定のメッセージを出力します。
実行すると、”今日は月曜日です”と出力されます。これはdayが”Monday”に設定されているためです。
○JavaScriptのswitch文の特徴
JavaScriptのswitch文も、基本的な使い方ではJavaと非常に似ています。
ただし、JavaScriptではcase文での型比較が厳密でない（===ではなく==で比較される）点が特徴です。
let value = "5";
// JavaScriptにおけるswitch文
switch(value) {
case 5:
console.log("数値の5です");
break;
case "5":
console.log("文字列の5です");
break;
default:
console.log("それ以外です");
}このJavaScriptのコードを実行すると、「文字列の5です」と出力されます。
この例では、case 5:はvalueが数値の5である場合にマッチし、case "5":はvalueが文字列の”5″である場合にマッチします。
まとめ
これまでに解説してきたように、Javaのswitch文は多様なプログラム制御の局面で効率的な道具となり得ます。
基本的な使い方から、より高度な応用例、そして他のプログラミング言語との比較までを扱いました。
switch文の特性やそれに関連するキーワード（case, default, breakなど）を理解することで、読者の皆様もJavaプログラミングのスキルを一段階引き上げられるでしょう。
この記事が、Javaのswitch文を効率よく、かつ柔軟に使用するための指針となれば幸いです。
プログラミングは常に進化していますので、基本的な制御構造から応用技術まで、継続的な学びと実践が不可欠です。
最後までお読みいただきありがとうございました。
