Java 的流程控制是什么样子的

本文大纲：

为什么需要流程控制

平时我们做一件事，一般都会有个固定流程。

比如你想吃苹果，你需要找到冰箱，打开冰箱门，取出苹果，回到沙发上，然后开吃。

这个顺序基本不能调换，你不能在打开冰箱门之前去取苹果。按顺序来控制，这是一种流程。

那如果你想吃香蕉，你会发现流程类似，只是从冰箱里取出香蕉就好了。

在这个过程里，你会发现你最终吃什么，取决于你的选择。你要吃苹果，你从冰箱里取苹果，你要吃香蕉，你从冰箱里取香蕉。按选择来控制，这也是一种流程。

那还有种情况，一根香蕉不够你吃，你还想吃几根，直到你不想吃，那你就会重复上面的流程，当你吃饱的时候，就终止了。这种重复执行按照某个条件来终止的控制，也是一种流程。

计算机是现实世界的电子化表达，那么在计算机的世界里，程序运行也需要这样的流程控制。

无论是机器语言，还是汇编语言，还是高级程序设计语言，都会涉及这个概念，它决定了你写的代码会按照怎样的路径运行，也决定着计算机和用户之间的交互方式。

我们看看 Java 语言的流程控制是什么样的？

输入和输出

我们编程都是为了解决某个实际问题，比如写一个加法程序，我们是为了获得两个数的和是多少。

那你会发现，程序有个重要的特点，就是接收输入，然后进行处理，最后输出结果。

那 Java 是怎么接收输入的呢？

Scanner 介绍

Java 提供了 Scanner 工具类，我们可以通过这个工具类来获取用户的输入。基本的语法如下：

// 用标准的输入流构建一个 Scanner 对象
Scanner scanner = new Scanner(System.in);

// 读取输入的一行并获取字符串
String nextLineStr = scanner.nextLine();

// 读取输入的字符串，会忽略掉字符串两边的空格，因为空格起分隔符或结束符的作用
String nextStr = scanner.next();

// 读取输入的整数，非整数会抛异常(InputMismatchException)
int nextInt = scanner.nextInt();

System.in 是标准的输入流，使用它可以接收键盘输入或其他指定数据源的数据。

Scanner 是一个简单的文本扫描器，通过它可以解析基本类型和字符串。new Scanner(System.in) 可以构建出一个扫描器对象，scanner.nextLine()可以读取输入的一行并获取字符串，scanner.next() 也可以获取字符串，不过不能支持两边有空格的字符串，scanner.nextInt() 可以读取输入的整数，int 换成其他基本类型同样也适用。

Scanner 使用

我们可以看下样例代码：

package cn.java4u.flowcontrol;

import java.util.Scanner;

/**
 * 输入演示
 *
 * @author 蜗牛
 * @from 公众号：蜗牛互联网
 */
public class InputDemo {

    public static void main(String[] args) {

        // 用标准的输入流构建一个 Scanner 对象
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        // 读取输入的一行并获取字符串
        String nextLineStr = scanner.nextLine();

        // 读取输入的字符串，会忽略掉字符串两边的空格，因为空格起分隔符或结束符的作用
        String nextStr = scanner.next();

        // 读取输入的整数，非整数会抛异常(InputMismatchException)
        int nextInt = scanner.nextInt();

        System.out.println("---以下为打印值---");
        System.out.println("nextLineStr:" + nextLineStr);
        System.out.println("nextStr:" + nextStr);
        System.out.println("nextInt:" + nextInt);

    }
}

你会发现，样例代码里有一个 import java.util.Scanner; ，Scanner 是 Java 类库里的一个类，所以需要 import 语法引入一下，才能使用。

样例代码有三次控制台输入，我们输入以下数据看下输出：

我是蜗牛   
   蜗牛666    
8

第一行输入的字符串后边有空格，第二行输入的字符串前后都有空格。输出如下：

---以下为打印值---
nextLineStr:我是蜗牛   
nextStr:蜗牛666
nextInt:8

你会发现 nextLineStr 后边的空格还在，nextStr 前后的空格都没有了。

我们再看一种输入：

我是蜗牛   
   蜗牛666  7

当我们输入两行后，再回车，程序就直接输出结果了：

nextLineStr:我是蜗牛   
nextStr:蜗牛666
nextInt:7

由此可见 nextLine()和 next() 之间的不同，nextInt() 是 next() 基础上的类型转换，特点可以认为和 next() 一致。

输出

在之前的代码中，我们都是通过 System.out.println() 的方式，把内容输出到控制台的。

其中 System.out 是标准的输出流，通过它不只可以做显示输出，也可以写入到指定的输出目标，比如文件。

println 是 print line 的缩写，表示输出并换行。如果输出不想换行，可以使用 print() 。此外，Java 也支持用 printf() 进行格式化输出，以方便阅读。

以下是示例代码：

package cn.java4u.flowcontrol;

/**
 * 输出演示
 * @author 蜗牛
 * @from 公众号：蜗牛互联网
 */
public class OutputDemo {

    public static void main(String[] args) {

        // 输出并换行
        System.out.println("---开始演示---");
        // 输出不换行
        System.out.print("打印不换行[");
        System.out.print("1 ");
        System.out.print("2 ");
        System.out.print("3");
        System.out.print("]");
        // 只换行
        System.out.println();
        // 格式化输出
        double d = 66600000.8888;
        // 不进行格式化的处理结果：6.66000008888E7
        System.out.println("不进行格式化的处理结果：" + d);
        System.out.printf("默认格式化：%f", d);
        System.out.printf("; 无小数格式化：%.0f", d);
        System.out.printf("; 一位小数格式化：%.1f", d);
        System.out.printf("; 两位小数格式化：%.2f", d);
    }
}

输出结果如下：

---开始演示---
打印不换行[1 2 3]
不进行格式化的处理结果：6.66000008888E7
默认格式化：66600000.888800; 无小数格式化：66600001; 一位小数格式化：66600000.9; 两位小数格式化：66600000.89

%f 就是 Java 为浮点数提供的格式化功能的占位符，系统默认会把浮点数格式化成 6 位小数输出，当然你也可以仿照样例指定小数位输出。

除了浮点数，Java 的格式化功能还提供了多种占位符，可以把各种数据类型格式化成指定的字符串，以下是常用的占位符：

注意，由于 % 表示占位符，因此，连续两个 %% 表示一个 % 字符本身。

三种流程控制结构

知道了输入和输出在 Java 世界里的表达方式，我们再看下在程序处理中涉及到的流程控制有哪些。

顺序结构

程序基本的流程结构就是顺序结构，Java 也是如此。如果没有特别指明，程序都是按照顺序一行一行执行。

选择结构

但很多时候，我们需要判断一个东西是否可行，然后才去执行一段逻辑。比如加法程序，我们得要求参与运算的值是数字而不能是字符串。

那这样的流程控制可以通过选择结构来实现。

if单选择结构

如果只是想针对某个条件特殊处理下，处理前后的逻辑不变，此时可以使用if单选择结构。

语法如下：

if(布尔表达式){
 //布尔表达式结果为 true 时执行的语句
}

以下是打印两个整数的最大值的示例代码：

package cn.java4u.flowcontrol;

import java.util.Scanner;

/**
 * if 单选择结构
 *
 * @author 蜗牛
 * @from 公众号：蜗牛互联网
 */
public class IfSingleChoiceDemo {

    public static void main(String[] args) {

        // 用标准的输入流构建一个 Scanner 对象
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.println("请输入整数a:");
        int a = scanner.nextInt();

        System.out.println("请输入整数b:");
        int b = scanner.nextInt();

        // 初始化最大值为 a 的值
        int max = a;

        // b 比 a 大的请求下，把 b 的值赋给 max
        if (a < b) {
            max = b;
        }
        System.out.println("max:" + max);
    }
}

我们用数字 a 初始化了变量 max，只有发现 b 比 a 大的时候，才会把 b 的值赋给 max。也就是 当 a=10 并且 b=9 时，if 花括号里的逻辑是走不到的，当 a=10 并且 b=11 时，if 花括号里的逻辑会走到。

if双选择结构

有时候我们遇到某个条件，会有两种不同的逻辑，此时可以使用if双选择结构。

语法如下：

if(布尔表达式){
 //布尔表达式结果为 true 时执行的语句
}else{
 //布尔表达式结果为 false 时执行的语句
}

以下是打印整数绝对值的示例代码：

package cn.java4u.flowcontrol;

import java.util.Scanner;

/**
 * if双选择结构
 *
 * @author 蜗牛
 * @from 公众号：蜗牛互联网
 */
public class IfDoubleChoiceDemo {
    public static void main(String[] args) {

        // 用标准的输入流构建一个 Scanner 对象
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.println("请输入整数a:");
        //10,-10 切换
        int a = scanner.nextInt();

        // 初始化绝对值变量
        int abs;

        if (a < 0) {
            abs = -a;
        } else {
            abs = a;
        }
        System.out.println("abs:" + abs);
    }
}

我们用 abs 初始化了绝对值变量，针对待判定的整数 a，当它的值是 10 或者 -10 时，会走 if 的不同分支执行不一样的逻辑。

if多选择结构

当我们遇到的条件不只一个的时候，我们执行逻辑的情况可能会超过两个，此时可以使用if多选择结构。

语法如下：

if(布尔表达式1){
 //布尔表达式1结果为 true 时执行的语句
}else if(布尔表达式2){
 //布尔表达式2结果为 true 时执行的语句
}    
else{
 //布尔表达式结果为 false 时执行的语句
}

以下是百分制成绩评优良差的示例代码：

package cn.java4u.flowcontrol;

import java.util.Scanner;

/**
 * if 多选择结构
 *
 * @author 蜗牛
 * @from 公众号：蜗牛互联网
 */
public class IfMultiChoiceDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 用标准的输入流构建一个 Scanner 对象
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.println("请输入你的成绩（百分制）:");

        //58,68,88,96,120 切换
        int score = scanner.nextInt();

        if (score > 0 && score < 60) {
            System.out.println("不合格");
        } else if (score >= 60 && score < 80) {
            System.out.println("合格");
        } else if (score >= 80 && score < 90) {
            System.out.println("良好");
        } else if (score >= 90 && score <= 100) {
            System.out.println("优秀");
        } else {
            System.out.println("非法输入");
        }
    }
}

成绩分数评优良差的程序存在区间多级判断，比较适合if多选择结构。

if嵌套选择结构

当我们遇到的条件里，又能拆出多个条件，有不同的执行逻辑时，可以使用if嵌套选择结构。if嵌套选择结构可以认为是if多选择结构的变种。

语法如下：

if(布尔表达式1){
 //布尔表达式1结果为 true 时执行的语句
    
    if(布尔表达式2){
        //布尔表达式2结果为 true 时执行的语句
    }
}

以下是百分制成绩评优良差变形后的示例代码：

package cn.java4u.flowcontrol;

import java.util.Scanner;

/**
 * if嵌套选择结构
 *
 * @author 蜗牛
 * @from 公众号：蜗牛互联网
 */
public class IfNestChoiceDemo {
    public static void main(String[] args) {

        // 用标准的输入流构建一个 Scanner 对象
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.println("请输入你的成绩（百分制）:");

        //58,68,88,96,120 切换
        int score = scanner.nextInt();

        if (score >= 0 && score <= 100) {

            if (score < 60) {
                System.out.println("不合格");
            } else if (score < 80) {
                System.out.println("合格");
            } else if (score < 90) {
                System.out.println("良好");
            } else {
                System.out.println("优秀");
            }

        } else {
            System.out.println("非法输入");
        }
    }
}

和普通的 if多选择结构 的代码不同在于，if嵌套选择做了两层选择，第一层是输入的合法性，第二层是对成绩做分级。

switch选择结构

我们有时候遇到的条件比较有限，并且就是判断一个变量与一系列中某个值是否相等，然后命中不同的值，会走向不同的逻辑。此时就可以使用switch选择结构。

语法如下：

switch(var){
    case value1:
        // var 命中 value1 时执行的语句
        break;
    case value2:
        // var 命中 value2 时执行的语句
        break;
    //可以有任意数量的case语句
    // 默认的请求，上边都没命中，会走到该分支
    default:
        //以上 case 都未命中或者未 break 会走到这里
}

我们如果把上边提到的几个程序打包给用户使用，那就可以通过 switch 来提供统一的入口，引导用户键入1来路由到求最大值的程序里，键入2路由到求绝对值的程序里，键入3路由到成绩分数评优良差的程序里。示例代码如下：

package cn.java4u.flowcontrol;

import java.util.Scanner;

/**
 * switch选择结构
 *
 * @author 蜗牛
 * @from 公众号：蜗牛互联网
 */
public class IfSwitchChoiceDemo {
    public static void main(String[] args) {

        // 用标准的输入流构建一个 Scanner 对象
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.println("请选择你要运行的程序(键入1表示求最大值，键入2表示求绝对值，键入3表示成绩分数评优良差):");

        int choice = scanner.nextInt();

        switch (choice) {
            case 1:
                System.out.println("--开始求两个数的最大值--");
                IfSingleChoiceDemo.main(null);
                break;
            case 2:
                System.out.println("--开始求绝对值--");
                IfDoubleChoiceDemo.main(null);
                break;
            case 3:
                System.out.println("--开始成绩分数评优良差--");
                IfMultiChoiceDemo.main(null);
                break;
            default:
                System.out.println("非法输入");
        }
    }
}

跑一下这个程序，键入 1 你会发现开始执行求最大值的子程序里，最大值打印后整个程序就结束了，这说明 break 起到了当前分支阻断程序的作用。一旦命中 break 代码，后边的 case 2、case 3、default 都不会走到。

当然不是每个 case 都需要有 break 的，当你有两个 case 的逻辑一致，就可以忽略 break 进行 case 合并，比如当键入 4 的时候，我要求和 3 效果一致，可以改成下面这样：

case 3:
case 4:
    System.out.println("--开始成绩分数评优良差--");
    IfMultiChoiceDemo.main(null);
    break;

没有 break 的 case 逻辑会穿透到下一个 case，使用下一个 case 的代码逻辑。

注意，switch选择结构是if多选择结构特殊场景下的变种，JavaSE 8 支持的变量类型有 byte、short、int、char、String、ENUM。

循环结构

程序有时候会重复运行一段逻辑，如果按顺序结构+选择结构来组织代码的话，这种情况下需要写很多重复的代码才能实现。比如我要得到从 1 到 5 的和：

1+2+3+4+5=?

我的代码可能就是这样：

package cn.java4u.flowcontrol;

/**
 * while 循环结构演示
 *
 * @author 蜗牛
 * @from 公众号：蜗牛互联网
 */
public class WhileCircleDemo {

    public static void main(String[] args) {

        int a = 1;
        int sum = 0;

        System.out.println("当前a的值为:" + a);
        // a 累加到 sum 中
        sum = sum + a;
        // a 自身加一
        a = a + 1;

        System.out.println("当前a的值为:" + a);
        sum = sum + a;
        a = a + 1;

        System.out.println("当前a的值为:" + a);
        sum = sum + a;
        a = a + 1;

        System.out.println("当前a的值为:" + a);
        sum = sum + a;
        a = a + 1;

        System.out.println("当前a的值为:" + a);
        sum = sum + a;
        
        System.out.println("sum:" + sum);

    }
}

你会发现重复逻辑很多，在 a = 5 的时候，累加才结束，结果才输出。那如果有种机制能把这些重复的逻辑用简洁的方式表达，那写代码就会方便很多。

这种机制就是循环结构。

while循环结构

最常用的循环结构是 while 循环，语法如下：

while(布尔表达式){
 //循环内容
}

• 只要布尔表达式为 true，循环就会一直执行下去。

• 我们大多数情况是会让循环停止下来的，因此需要一个让布尔表达式为 false 的方式来停止循环。

• 少部分情况时需要循环一直执行，比如服务器的请求响应监听等。

• 循环条件如果一直是 true，就会造成无限循环，应尽量避免这种情况，否则会造成程序卡死崩溃。

用 while 来表达求和代码如下：

// 初始化值
a = 1;
sum = 0;

while (a <= 5) {
    // a 累加到 sum 中
    sum += a;
    // a 自身加一
    a++;
}
System.out.println("while sum:" + sum);

do while循环结构

观察 while 语句，你会发现，只要不满足条件，就不能进入循环。但有时候我们需要即使不满足条件，也至少要执行一次。那此时用 do while 循环就比较合适，语法如下：

do{
 //循环内容
}where(布尔表达式)

• 不同于 while 循环结构的先判断后执行的方式，do while 循环结构是先执行后判断。

• do while 中的循环内容会被至少执行一次。

用 do while 来表达求和代码如下：

// 初始化值
a = 1;
sum = 0;

do {
    // a 累加到 sum 中
    sum += a;
    // a 自身加一
    a++;
} while (a <= 5);
System.out.println("do while sum:" + sum);

for循环结构

在求和代码中，我们会发现，a 就像一个计数器，通过 a = 1 初始化一个值，然后在每次循环中加一来当成我们求和时要加的那个数，a <= 5 作为计数器循环检测条件，决定了我们的累加是加到 5 还是 100，只要改成 a <= 100，累加到 100 就不会再执行循环。

这种其实是迭代处理的通用结构：初始值、终止条件和计数器。于是 Java 提供了 for 循环结构，用来简化这种场景下的 while 循环，语法如下：

for(计数器初始化; 布尔表达式; 循环后更新计数器){
 //循环内容
}

用 for 来表达求和代码如下：

sum = 0;
for (a = 1; a <= 5; a++) {
    sum += a;
}
System.out.println("for sum:" + sum);

for each循环结构

有些时候，我们拿到一堆数处理，其实并不关心他们的次序，只要能遍历到就可以。比如数组里的几个值，我不关心值的索引，我只想知道这些值的总和是多少。此时就可以用 for each 循环结构，它可以很简单的遍历数组，语法如下：

for(元素类型 元素变量 : 数组或迭代器){
 //循环内容
}

• for each 是对 for 特殊场景下的简化，处理对象是数组或者迭代器对象。

• 和 for 循环结构相比，for each 循环结构不再体现计数器的初始化和更新，因此也无法指定遍历顺序，也不能获取数组或迭代器索引。

用 for each 来表达求和代码如下：

int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
sum = 0;
for (int temp : array) {
    sum += temp;
}
System.out.println("for each sum:" + sum);

循环结构的中断

循环结构都会有个布尔表达式作为循环检测条件，如果布尔表达式为 false 时，就会终止循环，这是循环中断的一种方式。

除此之外，Java 还提供了另外两种循环结构中断的方式。

一种是 break。语法如下：

循环结构{
    //中断前代码
    if(中断布尔表达式){
  break;
    }
    //中断后代码
}

• 中断布尔表达式返回 true 时，命中 break ，直接退出整个循环结构，中断后代码不再执行。

求和示例代码如下：

int a = 1;
int sum = 0;
while (a <= 5) {

    // a 为 3 的时候中断
    if (a == 3) {
        break;
    }

    // a 累加到 sum 中
    sum += a;
    // a 自身加一
    a++;
}
System.out.println("while sum:" + sum);

• 实际对 1 和 2 进行求和，因为 a 为 3 的时候退出了循环。

注意：循环结构如果存在嵌套，break 只会退出当前层循环结构，不会退出外层循环结构。

另一种是 continue，语法如下：

循环结构{
    //中断前代码
    if(中断布尔表达式){
  continue;
    }
    //中断后代码
}

• 中断布尔表达式返回 true 时，命中 continue ，该循环结构当次调用中断，中断后代码当次不再执行，进入循环结构的下次调用。

示例代码如下：

int i = 0;
while (i <= 5) {
    i++;
    // i 为 3 的时候中断
    if (i == 3) {
        System.out.println("命中 continue");
        continue;
    }
    System.out.println("i=" + i);
}

输出：

i=1
i=2
命中 continue
i=4
i=5
i=6

会发现 i 的值为 3 的时候命中 continue 逻辑，当次循环不会继续往下走，但会进入下一次循环。

简单讲，break 跳出当前层循环，循环结构中止，continue 跳出当次循环调用，当次调用中止。二者都要配合 if 使用。

小结

本文从现实案例引出了流程控制的概念，映射到编程领域，我们把一个程序的执行，抽象成输入-处理-输出的过程。然后介绍了在 Java 的世界里，输入和输出的实现方式，接着讲解了在处理的过程中，常用的三种流程控制结构：顺序结构、选择结构和循环结构，并列出了演示代码。读者可以仿照案例实践一把，相信你会有更深刻的印象。感谢你的阅读和分享，欢迎留言互动和点赞！

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