Javaのswitch/caseの仕様が分からない

Question

出力結果に納得がいかない。

以下のコードを実行するとorange apple apple otherと表示される。
どのような原理でコードが動いているのか知りたい。

該当のソースコード

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String[] ary = { "orange", "Apple", "Banana" };
        for (String str : ary) {
            switch (str) {
                case "orange":
                    System.out.println("Orange");
                case "Apple":
                    System.out.println("Apple");
                    break;
                default:
                    System.out.println("other");
            }
        }
    }
}

試した事

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String[] ary = { "orange", "Apple", "Banana" };
        for (String str : ary) {
            switch (str) {
                case "orange":
                    System.out.println("Orange");
                case "Apple":
                    System.out.println("Apple");
                    // break;
                default:
                    System.out.println("other");
            }
        }
    }
}

break文をコメントアウトして処理を確認した。
orange apple other apple other otherと表示された。

不明点

①break文を挟まない事でなぜ6つ、文字列が表示されたのか。
②1回目のotherが表示された後、なぜorangeがスキップされてしまうのか。
③1回目のotherが表示された後、なぜ再び処理が繰り返されてしまうのか。

Answer 1

問題を分割して、考えてみたらどうでしょうか？

まず、for文は3回実行されます。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String[] ary = { "orange", "Apple", "Banana" };
        for (String str : ary) {
            System.out.println(str); //「orange、Apple、Banana」を出力
        }
    }
}

---

switch文は、以下のような動作になります。

1. orangeの場合、breakが無いので「Orange、Apple」を出力
2. Appleの場合「Apple」を出力
3. Bananaの場合「other」を出力

つまり、全て実行すると「Orange、Apple」「Apple」「other」が出力されます。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //文字列に、"orange" か "Apple" か "Banana"を指定
        String str = "orange";
        switch (str) {
            case "orange":
                System.out.println("Orange");
                //Orangeの場合は、breakが無いので、下も実行され「Orange、Apple」を出力
            case "Apple":
                System.out.println("Apple");
                //Appleの場合は、breakで終了するので「Apple」を出力
                break;
            default:
                System.out.println("other");
                // Bananaの場合は、「other」を出力
        }
    }
}

なお、switch文で、breakを書かない方法を「フォールスルー(Fall-through)」と呼ぶのですが、これはバグの温床になるとされています。

Javaを長年やってきましたが、業務システムで「フォールスルー」を積極的に使っているチームは見たことがありません。
Switch文は、基本的にbreakを使うので、難しく感じるうちは「フォールスルー」を利用しない ＝ つまり、必ずbreakを使った方が良いと思います。

Comments

[You]

他の回答者様の回答も含めて、ようやく理解する事が出来ました。
本当にありがとうございます。

Answer 2

forが分からないんじゃ無くてswitch/caseが分からないということです。

ここではbreakはswitchのブロックから抜け出す（ブロックの終わりの次に制御を移す）ということです。
breakが出てくるまで文は実行されますので、
Orangeの時は、System.out.println("Orange");とSystem.out.println("Apple");が実行されその次はbreak;なのでそこで終わり。
Appleの時は、System.out.println("Apple");が実行されその次はbreak;なのでそこで終わり。
どちらでも無い場合は、System.out.println("other");が実行されて、その次には何も無いのでそこで終わり。

Comments

[You]

よくわかりません。
break;が記載されているコードはappleが2回連続で表示され、その後なぜかotherまで表示されています。
break;がswitchのブロックから抜け出す効果を持つのであれば、orange,appleで処理は終わるはずです。

[maisumakun]

> break;が記載されているコードはappleが2回連続で表示され、その後なぜかotherまで表示されています。

最後のotherはstr="Banana"の際に表示されたものです。

[You]

break;によりswitch文から処理が抜けるのであればorange,appleと2つ文字列が表示されるだけで終わるはずです。

[maisumakun]

switchからは抜けますが、forは抜けません。strを変えてswitch全体が3回実行されます。

[You]

なぜorange,apple,apple,otherと四つの文字列が表示されるのでしょうか。
break;文で終了したはずのappleが連続で表示されています。
orange,apple,banana、各文字列がcaseに従って一つずつ処理されるのであればbreak;が何の意義を果たしているのか理解できません。
何のためにbreak;は存在しているのでしょうか？

[maisumakun]

for1回目（str="orange"）: "Orange"、"Apple"を表示、Appleの後でbreak
for2回目（str="Apple"）: "Apple"を表示、Appleの後でbreak
for3回目（str="Banana"）: "other"を表示

> break;文で終了したはずのappleが連続で表示されています。

switchが終了したので、forの次の実行に進んでいるだけです。

> 各文字列がcaseに従って一つずつ処理されるのであれば

条件が成立していません。

[You]

配列がどのようにしてstrに格納されているのか、イメージする事が出来ました。
ただ1回目のorangeで何故、Appleを表示させることが出来るのでしょうか？
orangeはcase "Apple"ではないので、条件には当てはまりません。

[maisumakun]

> orangeはcase "Apple"ではないので、条件には当てはまりません。

当てはまりませんが、breakがないのでそのまま進んでいってしまっています。

[jimbe]

maisumakun さんご提示の繰り返しイメージのように、
for 文 と switch 文の間に、
System.out.println("---- str="+str);
のような、for での繰り返しが分かる"区切り"を入れて実行してみては如何でしょう。