Java switchパターンマッチング｜record・sealedの書き方と実例

Javaのswitchパターンマッチングとは、case Circle c -> のように「型」や「recordの中身の形」で分岐し、同時に変数へ取り出せる構文で、Java 21（LTS）で正式機能になりました。 sealed と組み合わせると、コンパイラが「すべての型を処理しているか」を確認してくれるため、default を書かずに抜け漏れのない分岐が作れます。

この記事では、Java 21.0.10 で実際に動かした完成コードと出力、わざと間違えたときの本物のコンパイルエラー文、従来の if-instanceof からの書き換え対照表、Java 16〜26 のバージョン別機能表、そして「いつ switch パターンを使うか」の判断基準までをまとめています。プレビュー時代（Java 17〜20）の構文ではなく、正式版の書き方だけを扱います。

switchパターンマッチングの早見表

動作確認した環境

以下の実行結果はすべてこの環境で実際に出力したものです。

完成コード：型パターン・recordパターン・when・case null・sealed をまとめて動かす

まずは全部入りのコードです。図形（円・長方形・三角形）と、注文の状態（受付・発送・お届け・キャンセル）という架空の題材で、switch パターンの主要機能を1ファイルで確認できます。PatternDemo.java として保存し、そのまま実行できます。

import java.util.List;

public class PatternDemo {
    // 1. sealed で「とりうる型」を閉じる
    sealed interface Shape permits Circle, Rect, Triangle {}
    record Point(int x, int y) {}
    record Circle(Point center, int r) implements Shape {}
    record Rect(Point topLeft, Point bottomRight) implements Shape {}
    record Triangle(Point a, Point b, Point c) implements Shape {}

    // 2. sealed + record パターン：default なしで網羅できる
    static double area(Shape s) {
        return switch (s) {
            case Circle(Point c, int r) -> Math.PI * r * r;
            case Rect(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2))
                    -> Math.abs(x2 - x1) * Math.abs(y2 - y1);
            case Triangle(Point a, Point b, Point c)
                    -> Math.abs((b.x() - a.x()) * (c.y() - a.y())
                              - (c.x() - a.x()) * (b.y() - a.y())) / 2.0;
        };
    }

    // 3. when ガード：同じ型を条件で分ける（具体的な case を先に書く）
    static String describe(Shape s) {
        return switch (s) {
            case Circle(Point(var x, var y), int r) when x == 0 && y == 0
                    -> "原点中心の円 r=" + r;
            case Circle c -> "円 r=" + c.r();
            case Rect(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2))
                    when (x2 - x1) == (y2 - y1) -> "正方形 一辺=" + (x2 - x1);
            case Rect r -> "長方形";
            case Triangle t -> "三角形";
        };
    }

    // 4. 注文の状態（sealed + record）
    sealed interface OrderStatus permits Received, Shipped, Delivered, Canceled {}
    record Received(String orderId) implements OrderStatus {}
    record Shipped(String orderId, String trackingNo) implements OrderStatus {}
    record Delivered(String orderId, int days) implements OrderStatus {}
    record Canceled(String orderId, String reason) implements OrderStatus {}

    static String message(OrderStatus st) {
        return switch (st) {
            case null -> "状態が未設定です";            // case null
            case Received(var id) -> id + "：受付済み";
            case Shipped(var id, var no) -> id + "：発送済み（追跡番号 " + no + "）";
            case Delivered(var id, var d) when d <= 2 -> id + "：お届け完了（" + d + "日・早い）";
            case Delivered(var id, var d) -> id + "：お届け完了（" + d + "日）";
            case Canceled(var id, var why) -> id + "：キャンセル（" + why + "）";
        };
    }

    // 5. Object を受ける場合は default が必要（型が閉じていないため）
    static String format(Object o) {
        return switch (o) {
            case null -> "null";
            case Integer i when i < 0 -> "負の整数 " + i;
            case Integer i -> "整数 " + i;
            case String str when str.isBlank() -> "空の文字列";
            case String str -> "文字列 \"" + str + "\"（" + str.length() + "文字）";
            case int[] arr -> "int配列 長さ" + arr.length;
            case List<?> list -> "List 要素数" + list.size();
            default -> "その他 " + o.getClass().getSimpleName();
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Shape> shapes = List.of(
            new Circle(new Point(0, 0), 2),
            new Circle(new Point(3, 4), 1),
            new Rect(new Point(0, 0), new Point(3, 3)),
            new Rect(new Point(1, 1), new Point(5, 3)),
            new Triangle(new Point(0, 0), new Point(4, 0), new Point(0, 3)));
        for (Shape s : shapes) {
            System.out.printf("%s / 面積=%.2f%n", describe(s), area(s));
        }
        System.out.println("---");
        List<OrderStatus> list = new java.util.ArrayList<>(List.of(
            new Received("A-001"), new Shipped("A-002", "TN123"),
            new Delivered("A-003", 1), new Delivered("A-004", 5),
            new Canceled("A-005", "在庫切れ")));
        list.add(null);
        for (OrderStatus st : list) System.out.println(message(st));
        System.out.println("---");
        Object[] values = {null, -5, 42, "  ", "Java", new int[]{1, 2, 3}, List.of(1, 2), 3.14};
        for (Object v : values) System.out.println(format(v));
    }
}

java -Dstdout.encoding=UTF-8 PatternDemo.java

実行結果（OpenJDK 21.0.10）：

原点中心の円 r=2 / 面積=12.57
円 r=1 / 面積=3.14
正方形 一辺=3 / 面積=9.00
長方形 / 面積=8.00
三角形 / 面積=6.00
---
A-001：受付済み
A-002：発送済み（追跡番号 TN123）
A-003：お届け完了（1日・早い）
A-004：お届け完了（5日）
A-005：キャンセル（在庫切れ）
状態が未設定です
---
null
負の整数 -5
整数 42
空の文字列
文字列 "Java"（4文字）
int配列 長さ3
List 要素数2
その他 Double

コードの読みどころ

• area には default がありません。 Shape が sealed で Circle・Rect・Triangle の3つに閉じているため、3つの case で「すべて網羅した」とコンパイラが判断します。
• Rect(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2)) はネストした分解です。 1行で4つの座標を取り出せます。アクセサ（r.topLeft().x()）を連ねる必要がありません。
• when ガード付きの case は、同じ型のガードなし case より前に書きます。 逆にするとコンパイルエラーになります（後述）。
• message の case null があるので、null を渡しても例外にならず「状態が未設定です」と返ります。
• format(Object) は default が必須です。 Object には無数の型がありうるため、網羅するには default が必要です。

構文を1つずつ理解する

型パターン：キャストと変数宣言を1回で

case String s -> s.length();

「String 型なら、s という名前で受け取る」という意味です。 従来は instanceof で判定してからキャストしていましたが、その2手間が1つになります。s のスコープはその case の中だけです。

recordパターン：中身を取り出す（分解）

record Point(int x, int y) {}

case Point(int x, int y) -> x + y;   // 型を明示
case Point(var x, var y) -> x + y;   // var で推論
case Point p -> p.x() + p.y();       // 分解せず受けるだけ

recordパターンは、recordのコンポーネント（フィールド）を宣言順に取り出します。 名前は自由（Point(int a, int b) でも可）ですが、順番と個数はrecordの宣言と一致させます。 recordそのものの使い方は別記事「Java recordの使い方」にまとめているので、ここでは分解の書き方に絞ります。

ネストしたrecordパターン

record Line(Point from, Point to) {}

case Line(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2)) -> ...

内側のrecordも同じ書き方で分解できます。 「始点のxだけ欲しい」のように、必要な部分だけ取り出せるのが強みです。

when ガード：型に条件を足す

case Integer i when i < 0 -> "負の整数";
case Integer i -> "0以上の整数";

when の後ろには boolean を返す式を書きます。 パターンで取り出した変数（i）をそのまま使えます。プレビュー時代の && によるガード（Java 17〜19 の一部）とは書き方が異なるので、検索で見つけた記事がどの版かを確認するとスムーズです。

case null：nullも分岐に含める

case null -> "未設定";
case null, default -> "未設定またはその他";

パターンを使う switch でも、case null を書かないと null で NullPointerException になります。 これは従来の switch と同じ動きです。null があり得るなら case null を書く、ありえないなら書かずに例外で早めに気づく、と意図に合わせて選びます。

sealed による網羅性チェック

sealed interface Shape permits Circle, Rect, Triangle {}

sealed は「このインターフェースを実装できるのは permits に書いた型だけ」と宣言する機能です。 switch はこの情報を使い、すべての型を case で書けば default 不要と判断します。後から Hexagon を追加すると、処理を書き忘れた switch がすべてコンパイルエラーになるため、修正箇所をコンパイラが教えてくれます。

よくあるコンパイルエラーと直し方（実際のエラー文）

ここからは、わざと間違えたコードを Java 21.0.10 でコンパイルした実際のエラー文です。エラーの英文で検索してたどり着いた方は、該当する行を探してください。

エラー1：sealed の型を1つ書き忘れた

sealed interface Shape permits Circle, Rect, Triangle {}
// ...
static double area(Shape s) {
    return switch (s) {
        case Circle c -> Math.PI * c.r() * c.r();
        case Rect r -> r.w() * r.h();
        // Triangle を書き忘れ
    };
}

E1.java:7: error: the switch expression does not cover all possible input values
        return switch (s) {
               ^
1 error
error: compilation failed

直し方：case Triangle t -> ... を追加します。 ここで安易に default を足すと、将来型を追加したときにもこのエラーが出なくなります。sealed の型には default を書かず、全型を列挙するのがおすすめです。

エラー2：Object を受けて default がない

static String f(Object o) {
    return switch (o) {
        case String s -> "文字列";
        case Integer i -> "整数";
    };
}

E4.java:3: error: the switch expression does not cover all possible input values
        return switch (o) {
               ^

直し方：default -> "その他"; を最後に追加します。 Object のような閉じていない型では default が必要です。

エラー3：ガードだけでは網羅と判断されない

static String f(Integer n) {
    return switch (n) {
        case Integer i when i > 0 -> "正";
        case Integer i when i <= 0 -> "0以下";
    };
}

E5.java:3: error: the switch expression does not cover all possible input values
        return switch (n) {
               ^

人間には「すべての整数を網羅している」と読めますが、コンパイラは when の中身を評価しません。 直し方は、最後の case をガードなしの case Integer i -> "0以下"; にすることです。

エラー4：広い型が先にある（支配される case）

case CharSequence cs -> "文字列っぽいもの";
case String s -> "文字列";   // String は CharSequence の一種

E2.java:5: error: this case label is dominated by a preceding case label
            case String s -> "文字列";
                 ^

ガードなしの case とガード付きの case の順番でも同じエラーになります。

case Integer i -> "整数";
case Integer i when i > 100 -> "大きい整数";

E9.java:5: error: this case label is dominated by a preceding case label
            case Integer i when i > 100 -> "大きい整数";
                 ^

直し方：狭い（具体的な）case を上に、広い case を下に並べます。 switch は上から順に照合するため、下の case に到達しないことをコンパイラが教えてくれています。

エラー5：入力型と関係のない型を書いた

static String f(Integer n) {
    return switch (n) {
        case String s -> "文字列";
        case Integer i -> "整数";
    };
}

E3.java:4: error: incompatible types: Integer cannot be converted to String
            case String s -> "文字列";
                 ^

Integer が String になることはないため、コンパイラがあり得ない case として指摘します。 入力型のサブタイプか、関係しうる型だけを書きます。

エラー6：コロン形式で fall-through した

switch (o) {
    case String s:
        System.out.println("文字列");
    case Integer i:          // break がないので落ちてくる
        System.out.println("整数");
        break;
    default:
        System.out.println("その他");
}

E7.java:6: error: illegal fall-through to a pattern
            case Integer i:
                 ^

パターン変数 i は Integer に一致したときだけ値が入るので、String の case から落ちてくることはできません。 アロー形式（->）にすると fall-through 自体が起きないので、パターン switch はアロー形式で書くのが読みやすくおすすめです。

実行時：case null がないと NullPointerException

static String f(Shape s) {
    return switch (s) {
        case Circle c -> "円";
        case Rect r -> "長方形";
    };
}
// f(null) を呼ぶ

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at java.base/java.util.Objects.requireNonNull(Objects.java:233)
    at E6.f(E6.java:6)
    at E6.main(E6.java:12)

これはコンパイルは通り、実行時に発生します。 null を正常な値として扱いたいときは case null -> ... を書きます。

if-instanceof・従来の switch からの書き換え対照表

書き換えの実例（同じ結果になることを確認）

public class Before {
    interface Shape {}
    record Circle(int r) implements Shape {}
    record Rect(int w, int h) implements Shape {}

    // 書き換え前：if-instanceof の連鎖（Java 16 以降の instanceof パターン）
    static String before(Shape s) {
        if (s instanceof Circle c && c.r() > 10) {
            return "大きい円";
        } else if (s instanceof Circle c) {
            return "円 r=" + c.r();
        } else if (s instanceof Rect r) {
            return "長方形 " + r.w() + "x" + r.h();
        }
        throw new IllegalArgumentException("未対応: " + s);
    }

    // 書き換え後：switch パターン（Java 21）
    static String after(Shape s) {
        return switch (s) {
            case Circle(int r) when r > 10 -> "大きい円";
            case Circle(int r) -> "円 r=" + r;
            case Rect(int w, int h) -> "長方形 " + w + "x" + h;
            default -> throw new IllegalArgumentException("未対応: " + s);
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        Shape[] list = {new Circle(20), new Circle(3), new Rect(2, 5)};
        for (Shape s : list) System.out.println(before(s) + " | " + after(s));
    }
}

実行結果（OpenJDK 21.0.10）：

大きい円 | 大きい円
円 r=3 | 円 r=3
長方形 2x5 | 長方形 2x5

ここでは Shape が sealed ではないので default が必要です。 sealed interface Shape permits Circle, Rect {} にすれば default を外せ、型を追加したときにコンパイラが知らせてくれる形になります。

バージョン別の機能表（Java 16〜26）

公式の JEP（JDK Enhancement Proposal）で確認した、パターンマッチング関連の正式化・プレビューの時期です。LTS の Java 21 で、switch パターンと record パターンがそろって正式機能になりました。

Java 21 で _ を使うとどうなるか

使わない要素を _ で読み飛ばす書き方は Java 22 で正式になりました。Java 21 で書くと、次のようにプレビュー機能として扱われます（実際の出力）。

record Point(int x, int y) {}
record Line(Point from, Point to) {}

case Line(Point(var x, _), _) -> "始点のx=" + x;

U1.java:6: error: unnamed variables are a preview feature and are disabled by default.
            case Line(Point(var x, _), _) -> "始点のx=" + x;
                                    ^
  (use --enable-preview to enable unnamed variables)

java --enable-preview --source 21 U1.java で実行すると、Note: U1.java uses preview features of Java SE 21. という注記とともに 始点のx=3 と出力されました。Java 21 で本番コードを書くなら、_ の代わりに var unused のように名前を付けておき、22 以降に移行したときに _ へ置き換えると安心です。

プリミティブ型パターンについて

Java 23 以降のプレビューでは、case int i when i > 100 -> のように プリミティブ型でもパターンが書ける ようになります。Java 26 時点でも4回目のプレビュー（JEP 530）で、正式機能ではありません。本記事のコードは Java 21 で動く範囲に限定しています。

使い分けの判断基準

switch パターン・if-instanceof・ポリモーフィズムの選び方

目安として、「型の種類は増えにくく、処理の種類が増えやすい」なら switch パターン、「型が増えやすく、処理は決まっている」ならポリモーフィズムが向いています。

default を書くか書かないか

よくあるつまずきチェックリスト

• [ ] ガード付き case を、同じ型のガードなし case より上に書いた
• [ ] 広い型（CharSequence・Object）の case を最後のほうに置いた
• [ ] null がありうるなら case null を書いた
• [ ] sealed の switch に安易に default を足していない
• [ ] アロー形式（->）で書いた（fall-through のエラーを避けられる）
• [ ] recordパターンの要素の個数・順番がrecordの宣言と一致している
• [ ] Java 21 では _ を使っていない（22 以降で正式）

よくある質問

Q. Java 17 でも switch のパターンマッチングは使えますか？ A. Java 17 ではプレビュー機能のため、--enable-preview が必要で、構文も正式版と一部異なります（ガードの書き方など）。正式な構文で使うなら Java 21 以降が目安です。

Q. sealed を使わないと switch パターンは使えませんか？ A. 使えます。ただし入力型が閉じていないため default が必要になります。sealed にすると default なしで網羅でき、型を追加したときの書き忘れをコンパイラが見つけてくれます。

Q. switch 文（値を返さない switch）でも網羅性チェックはありますか？ A. あります。パターンや case null を使う switch 文も網羅が必要で、足りないと the switch statement does not cover all possible input values というエラーになります（本文で実際に確認しました）。

Q. record パターンで変数名はrecordのフィールド名と同じにする必要がありますか？ A. 必要ありません。照合は宣言の順番で行われるため、名前は自由です。読みやすさのためにフィールド名に合わせるか、var で短く書くのが一般的です。

まとめ

• switch パターンマッチングは Java 21 で正式化し、型・recordの中身で分岐しながら変数に取り出せます
• recordパターンはネストでき、Rect(Point(var x1, var y1), Point p2) のように一度に分解できます
• when ガードは同じ型のガードなし case より上に書きます（逆は「dominated」エラー）
• sealed なら default なしで網羅でき、型を追加したときの書き忘れをコンパイラが検出します
• Object など閉じていない型では default が必須、null を扱うなら case null を書きます
• 無名パターン _ は Java 22 で正式、プリミティブ型パターンは Java 26 時点でプレビューです

株式会社RJCでは、Javaのパターンマッチングのような新しい言語機能を仲間と学び合っています。こうした知識を共有しながら、日々技術を磨いています。

株式会社RJC ― SI事業・SES事業・AI駆動開発。RJCは一緒に成長を楽しめる会社です。