能在 Switch 中使用 String 吗?且分析原理

是的，从 Java 7 开始，switch 语句可以使用 String 类型。在使用 String 作为 switch 的表达式时，Java 会根据每个 case 中的字符串计算其哈希值来做判断。

原理详细分析

在 Java 中，switch 语句从 Java 7 开始支持 String 类型。其工作原理与使用整数类型的 switch 语句不同，因为字符串是对象，字符串比较涉及到内存地址和内容的比较，不能直接作为枚举的比较项。因此，Java 在编译期间会对 String 的 switch 做一系列的转换和优化。以下是更详细的分解：

1. 编译器的转换过程

当 switch 使用 String 作为输入时，编译器会将它转换为使用 hashCode 方法和 equals 方法的组合。具体步骤如下：

第一步：Java 编译器将 switch 语句的 String 表达式转换为 String.hashCode() 值进行处理。hashCode 返回的是一个 int 值，因此转换后的 switch 语句类似于 int 类型的 switch 语句。
第二步：编译器为 switch 语句生成一个“跳转表”（即使用 hashCode 匹配的映射表），将每个 case 标签的 String 表达式计算出 hashCode 并进行相应的映射。这一表格帮助在执行时快速找到匹配项。

2. 运行时工作机制

当代码执行到 switch 语句时，会先对传入的 String 调用 hashCode 方法并将其与 case 语句的 hashCode 逐一对比：

如果 hashCode 匹配，进入下一步的字符串验证，比较输入字符串和 case 中的字符串是否相同（使用 equals 方法）。
如果 hashCode 匹配，但 equals 不匹配，说明产生了 哈希冲突，跳过此 case，继续寻找下一个匹配的 case 标签。
如果没有任何匹配项，则执行 default 代码块（如果有 default）。

3. 示例及工作原理

以如下代码为例：

public class SwitchWithStringExample {
    public static void main(String[] args) {
        String day = "MONDAY";

        switch (day) {
            case "MONDAY":
                System.out.println("Start of the work week!");
                break;
            case "FRIDAY":
                System.out.println("End of the work week!");
                break;
            default:
                System.out.println("Midweek day");
                break;
        }
    }
}

编译后（伪代码）：

编译后的代码大致等效于：

int hash = day.hashCode();
switch (hash) {
    case 744853702: // hash code for "MONDAY"
        if (day.equals("MONDAY")) {
            System.out.println("Start of the work week!");
            break;
        }
    case -1402213467: // hash code for "FRIDAY"
        if (day.equals("FRIDAY")) {
            System.out.println("End of the work week!");
            break;
        }
    default:
        System.out.println("Midweek day");
        break;
}

解释

day.hashCode() 计算的整数值会用于 switch 语句的分支选择。
在每个 case 中，首先通过 hashCode 值判断是否有可能匹配。如果 hashCode 相同（744853702 对应 “MONDAY”，-1402213467 对应 “FRIDAY”），进一步使用 equals 比较字符串内容，以确认 day 确实为该 case 语句指定的字符串。
default 匹配 hashCode 和 equals 都未匹配的情况，表示该 switch 中无对应的 case 分支。

4. 优势与限制

性能优化：相比一组连续的 if-else 字符串对比，switch 通过先 hashCode 匹配再 equals 校验的方式提高了速度，减少了直接调用 equals 的次数。
哈希冲突：由于 hashCode 是一种散列算法，不同字符串可能具有相同的 hashCode。在这种情况下，编译后的代码会在 hashCode 相等后再调用 equals，确保得到的结果准确无误。
null 值限制：switch 不允许 null 作为输入值，传入 null 会导致 NullPointerException。这是因为 null 没有 hashCode 值，无法进行哈希比较。

5. 总结

switch 使用 String 时，编译器会先通过 hashCode 匹配，再用 equals 方法校验。
String switch 适合用在较小的字符串集内，以减少哈希冲突。
相比 if-else 的优势：这种处理方式减少了重复字符串比较（直接调用 equals），提升了性能。