2025년 6월 3일 작성

Java Switch와 If 비교

Java에서 switch문과 if-else문은 내부 동작 방식이 다르며, 상황에 따라 적절한 조건문을 선택해야 합니다.

Switch와 If-Else 비교

Java에서 조건 분기를 처리하는 switch문과 if-else문은 내부 동작 방식이 다릅니다.
- switch문은 jump statement 기반으로, 입력값에 따라 특정 위치로 바로 이동합니다.
- if-else문은 branch statement 기반으로, 각 조건을 순차적으로 확인합니다.
- 조건 수가 많을수록 switch문이 성능상 유리합니다.

구분	switch	if-else
동작 방식	jump table 사용	순차적 조건 확인
시간 복잡도	`O(1)` 또는 `O(log N)`	`O(N)`
조건 유형	값 일치 비교	모든 boolean 표현식
조건이 많을 때	유리	불리

선택 기준

상황에 따라 적절한 조건문을 선택해야 합니다.
switch문이 적합한 경우는 하나의 값으로 여러 경로를 분기할 때입니다.
- 하나의 변수에 대해 여러 값을 비교할 때 사용합니다.
- case 수가 많을 때 성능상 유리합니다.
- enum 값을 분기할 때 가독성이 좋습니다.
if-else문이 적합한 경우는 다양한 조건식으로 복잡한 분기를 처리할 때입니다.
- 범위 비교(x > 10)가 필요할 때 사용합니다.
- 복합 조건(a && b || c)이 필요할 때 사용합니다.
- 조건 수가 적을 때는 overhead 없이 처리됩니다.

If-Else문

if-else문은 boolean 조건을 순차적으로 확인하여 control flow를 결정합니다.
- 각 조건마다 진위 여부를 판단하는 instruction이 필요합니다.
- 조건 수에 비례하여 O(N) 시간 복잡도를 가집니다.
- 모든 종류의 boolean 표현식을 사용할 수 있어 유연합니다.

if (condition1) {
    // condition1이 true일 때
} else if (condition2) {
    // condition2가 true일 때
} else {
    // 모든 조건이 false일 때
}

if-else문의 장단점은 유연성과 성능의 trade-off입니다.
- (장점) jump table을 만드는 overhead가 없습니다.
- (장점) 범위 비교, 복합 조건 등 모든 boolean 표현식을 사용할 수 있습니다.
- (단점) 조건마다 확인하는 instruction이 필요합니다.
- (단점) 조건 수가 많아지면 성능이 저하됩니다.

Switch문

switch문은 입력값을 기준으로 jump table에서 해당 위치로 바로 이동합니다.
- 시작 시 입력값을 확인하는 instruction만 필요합니다.
- 조건 수와 관계없이 O(1) 또는 O(log N) 시간 복잡도를 가집니다.
- 값 일치 비교만 가능하며, 범위 비교는 불가능합니다.

switch (value) {
    case 1:
        // value가 1일 때
        break;
    case 2:
        // value가 2일 때
        break;
    default:
        // 일치하는 case가 없을 때
}

switch문의 장단점은 성능과 제약의 trade-off입니다.
- (장점) 조건 수가 많아도 추가 instruction이 필요하지 않습니다.
- (장점) jump table을 통해 빠르게 해당 case로 이동합니다.
- (단점) jump table을 생성하는 overhead가 있습니다.
- (단점) 값 일치 비교만 가능하며, 범위나 복합 조건은 사용할 수 없습니다.

Switch문에서 사용 가능한 Type

switch문의 조건으로 사용 가능한 type은 제한되어 있습니다.
- byte, short, char, int : primitive type 중 정수형만 가능합니다.
- Byte, Short, Character, Integer : 해당 wrapper class도 가능합니다.
- String : Java 7부터 지원됩니다.
- enum : enumeration type도 사용 가능합니다.

JVM의 Switch 최적화

JVM은 case 값의 분포에 따라 두 가지 bytecode를 생성하여 최적화합니다.
- case 값이 연속적이면 tableswitch를 사용합니다.
- case 값이 분산되어 있으면 lookupswitch를 사용합니다.

TableSwitch

tableswitch는 case 값이 연속적이거나 밀집되어 있을 때 사용됩니다.
- case 값 사이의 빈 값도 default로 채워서 table을 생성합니다.
- 입력값을 index로 사용하여 O(1)으로 바로 jump합니다.
- memory를 더 사용하지만 속도가 빠릅니다.

// case 0, 1, 3, 5, 7인 경우
tableswitch default: 73
    case 0: 48
    case 1: 53
    case 2: 73  // default로 채움
    case 3: 58
    case 4: 73  // default로 채움
    case 5: 63
    case 6: 73  // default로 채움
    case 7: 68

LookupSwitch

lookupswitch는 case 값이 분산되어 있을 때 사용됩니다.
- key-label 쌍을 binary search tree 형태로 저장합니다.
- 이진 탐색으로 O(log N)에 해당 case를 찾습니다.
- memory 효율이 좋지만 tableswitch보다 느립니다.

// case 1, 6, 34인 경우
lookupswitch default: 51
    case 1: 36
    case 6: 41
    case 34: 46

Java 14+ Switch Expression

Java 14부터 switch expression이 정식 도입되어 간결한 문법을 지원합니다.
- arrow(->) 문법으로 break 없이 값을 반환합니다.
- yield keyword로 block 내에서 값을 반환합니다.
- 모든 case를 처리해야 하므로 compile 시점에 누락을 방지합니다.

// 기존 switch문
String result;
switch (day) {
    case MONDAY:
    case FRIDAY:
        result = "Working";
        break;
    case SATURDAY:
    case SUNDAY:
        result = "Weekend";
        break;
    default:
        result = "Unknown";
}

// switch expression
String result = switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY -> "Working";
    case SATURDAY, SUNDAY -> "Weekend";
    default -> "Unknown";
};

block이 필요한 경우 yield를 사용하여 값을 반환합니다.

String result = switch (day) {
    case MONDAY, FRIDAY -> {
        System.out.println("Weekday");
        yield "Working";
    }
    case SATURDAY, SUNDAY -> "Weekend";
    default -> "Unknown";
};

Java Switch와 If 비교

Switch와 If-Else 비교

선택 기준

If-Else문

Switch문

Switch문에서 사용 가능한 Type

JVM의 Switch 최적화

TableSwitch

LookupSwitch

Java 14+ Switch Expression

Reference

목차