Sealed类详解

一、知识概述

Sealed类（密封类）是Java 17正式引入的特性，用于限制类的继承层次，增强类型安全。

1.1 Sealed类核心概念

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│                    Sealed类核心概念                          │
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│                                                             │
│   关键字：                                                  │
│   - sealed    声明密封类/接口                               │
│   - permits   指定允许继承的子类                            │
│   - non-sealed 允许任意继承                                 │
│   - final     禁止继承                                      │
│                                                             │
│   特点：                                                    │
│   - 控制继承范围                                            │
│   - 编译时检查                                              │
│   - 配合模式匹配使用                                        │
│                                                             │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

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二、Sealed类使用

2.1 基本语法

// ============================================
// Sealed类基本语法
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public sealed class Shape permits Circle, Rectangle, Triangle {
    // ...
}

public final class Circle extends Shape {
    private final double radius;
}

public final class Rectangle extends Shape {
    private final double width, height;
}

public non-sealed class Triangle extends Shape {
    // 可以被任意继承
}

2.2 Sealed接口

// ============================================
// Sealed接口
// ============================================

public sealed interface Service permits OrderService, UserService {
    void process();
}

public final class OrderService implements Service {
    @Override
    public void process() { /* ... */ }
}

public final class UserService implements Service {
    @Override
    public void process() { /* ... */ }
}

2.3 模式匹配增强

// ============================================
// Sealed类与模式匹配
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public double calculateArea(Shape shape) {
    return switch (shape) {
        case Circle c -> Math.PI * c.radius() * c.radius();
        case Rectangle r -> r.width() * r.height();
        case Triangle t -> 0.5 * t.base() * t.height();
        // 不需要default，编译器知道所有子类
    };
}

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三、总结

Sealed类增强了Java的类型系统，与模式匹配配合使用效果更佳。

核心要点

1. sealed：声明密封类
2. permits：指定子类
3. 模式匹配：穷举检查

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六、思考与练习

思考题

1. 基础题：sealed、non-sealed、final三种修饰符有什么区别？分别在什么场景下使用？

2. 进阶题：Sealed类如何配合switch模式匹配实现编译期的穷尽性检查？这种机制带来了哪些安全优势？

3. 实战题：在设计领域模型时，什么情况下应该使用Sealed类而不是普通继承？请举例说明。

编程练习

练习：设计一个支付系统，使用Sealed类实现支付方式类型层次：

1. 定义sealed接口Payment，permits CreditCard、DebitCard、Alipay、WeChatPay
2. 每种支付方式使用Record类实现，包含必要的支付信息
3. 实现支付处理器，使用switch模式匹配处理不同支付方式
4. 添加支付金额验证逻辑（金额必须大于0）

要求：

• 使用Record实现具体的支付类型
• 在switch中不需要default分支（编译器保证穷尽）
• 实现支付状态枚举（使用sealed interface）

章节关联

• 前置章节：Record类详解
• 后续章节：Virtual Threads详解
• 扩展阅读：代数数据类型（ADT）、访问者模式

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📝 下一章预告

下一章将深入探讨Java 21的Virtual Threads（虚拟线程），这是Project Loom的核心特性，将彻底改变Java并发编程的方式。

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本章完