Java面试教程：深入解析Java17密封类(Sealed Classes)新特性-优快云博客

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Java面试教程：深入解析Java17密封类(Sealed Classes)新特性

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引言

Java 17作为长期支持版本(LTS)，引入了多项重要特性，其中密封类(Sealed Classes)是最值得关注的语言特性之一。本文将从技术专家的视角，系统性地剖析密封类的设计理念、应用场景及最佳实践。

密封类概述

密封类是一种通过精确控制子类继承关系来增强类型安全性的语言特性。它允许类或接口明确声明哪些其他类或接口可以继承或实现它。

核心特点

精确控制继承层次：只有被明确许可的类才能继承密封类
增强类型安全性：编译器可以验证所有可能的子类型
与模式匹配完美配合：为switch表达式提供穷尽性检查

语法详解

密封类的基本语法结构如下：

public sealed class Shape
    permits Circle, Square, Rectangle {
    // 类定义
}

关键语法元素

sealed修饰符：标识该类为密封类
permits子句：明确列出允许的子类
子类限制：所有子类必须为final、sealed或non-sealed

设计理念

类型系统的演进

密封类代表了Java类型系统向更精确的方向发展：

从完全开放的继承(public class)
到完全封闭的继承(final class)
再到精确控制的继承(sealed class)

与枚举的类比

密封类可以看作是枚举的泛化形式：

枚举：固定数量的实例
密封类：固定数量的子类型

典型应用场景

1. 领域建模

在定义领域模型时，当子类型集合已知且稳定时，密封类是最佳选择：

sealed interface PaymentMethod 
    permits CreditCard, PayPal, BankTransfer {
    // 接口定义
}

2. 安全API设计

库开发者可以公开接口同时控制所有实现：

public sealed interface Cache 
    permits LocalCache, DistributedCache {
    // 接口定义
}

3. 代数数据类型

与记录类(Records)配合实现代数数据类型：

sealed interface Expr {
    record Constant(int value) implements Expr {}
    record Add(Expr left, Expr right) implements Expr {}
    record Mul(Expr left, Expr right) implements Expr {}
}

与模式匹配的协同

密封类与Java 17引入的模式匹配特性完美配合：

double evaluate(Expr expr) {
    return switch (expr) {
        case Expr.Constant(int value) -> value;
        case Expr.Add(Expr left, Expr right) -> evaluate(left) + evaluate(right);
        case Expr.Mul(Expr left, Expr right) -> evaluate(left) * evaluate(right);
        // 不需要default分支，编译器知道所有可能性
    };
}