流程控制

学习目标

• 使用条件、switch 表达式和循环表达业务规则。
• 正确处理输入边界和循环终止条件。
• 使用卫语句降低嵌套复杂度。
• 识别无限循环、遗漏分支和 off-by-one 错误。

前置知识

已掌握变量与数据类型。

真实问题场景

票价、成绩等级和权限判断都依赖分支；批量统计依赖循环。代码“能走通一条路径”远远不够，还必须覆盖边界和错误输入。

核心概念

条件判断

if (age < 0) {
    throw new IllegalArgumentException("age must not be negative");
} else if (age <= 5) {
    return 0;
} else {
    return 100;
}

switch 表达式

Java 21 可以使用表达式形式直接返回结果：

return switch (score / 10) {
    case 10, 9 -> "A";
    case 8 -> "B";
    default -> "C";
};

箭头形式不会像传统 case 那样意外贯穿。

循环

• for：次数或索引明确。
• 增强 for：依次访问数组或集合元素。
• while：先判断条件，次数不确定。
• do-while：至少执行一次。

原理与设计思想

先处理无效输入，再处理正常路径，通常比多层嵌套更清楚：

if (score < 0 || score > 100) {
    throw new IllegalArgumentException("invalid score");
}
return calculateGrade(score);

循环必须回答三个问题：初始状态是什么、何时继续、每次如何靠近终止条件。

可运行代码

GradeClassifier 演示输入校验与 switch 表达式；NumberSummation 演示有边界的 for 循环。

mvn -B -pl examples/java-basics -am test

练习 TicketPrice：

mvn -B -pl exercises/java-basics/starter -am compile
mvn -B -pl exercises/java-basics/solution -am test

常见错误与排查

• current < limit 与 current <= limit 混淆：先写出应包含的首尾值。
• 循环变量没有变化：可能形成无限循环。
• 分支边界重叠或有空洞：用边界值测试，例如 5、6、17、18。
• break 退出了错误层级：避免过深嵌套，必要时提取方法。
• 条件表达式过长：拆成有名称的布尔变量或方法。

最佳实践及适用边界

• 无效输入尽早失败。
• 优先选择表达意图最清楚的循环，而不是最短的写法。
• continue 可以跳过无效项，但大量使用可能让流程难以追踪。
• 不用分支复制业务规则；重复条件应集中管理。
• 本章不讨论编译器如何优化循环。

分级练习

• 基础：完成不同年龄段票价计算。
• 进阶：为所有边界值补充测试并处理负数年龄。
• 挑战：实现一个闰年判断方法，并列出能推翻错误实现的测试数据。

面试与复习题

1. while 和 do-while 的关键区别是什么？
2. switch 表达式与传统 switch 语句有什么差异？
3. 什么是 off-by-one 错误？
4. 卫语句为什么能降低复杂度？
5. break 与 continue 分别做什么？
6. 如何系统地测试年龄区间？
7. 什么时候增强 for 不合适？

本章总结

流程控制的质量取决于边界是否明确、错误输入是否处理，以及代码能否让读者快速看出所有可能路径。

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