Java 密封类

密封类 是之前在 jdk 15 中引入并在 jdk 17 中正式引入的功能。密封类 是不能由未明确允许的类扩展的类（在类声明中），因此子类的数量是有限的并且提前知道。

它们的目的是允许更精确地控制继承层次结构，并促进所有可能的子类已知的域的建模，并提高代码的安全性和可维护性。

密封类和最终类型的类之间的区别在于后者不能被任何类扩展，而密封类可以扩展有限数量的类课程。

密封类声明

假设我们有两个类，一个 shape 类和一个 circle 类，它们都是普通类，所以 shape 可以被任何类扩展。

public class shape {
    // ...
}

public class circle extends shape {
    // ...
}

如果我们在shape类中使用final关键字，那么它就不能被任何类扩展。

public final class shape {
    // ...
}

public class circle extends shape { // error
    // ...
}

现在，如果我们希望 shape 类仅由某些类（例如 circle 和 square）扩展，那么我们可以将其声明为 密封类。

public sealed class shape permits circle, square {
    // ...
}

分析前面的声明，我们发现需要在单词class之前放置sealed，以表明它是一个密封类。然后，使用“permits”一词，后面跟着可以扩展当前类的类列表，在上面的示例中，只有 circle 和 square 类可以扩展 shape 类。

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如果您使用抽象类型的类，即无法实例化但可以由其他类扩展的类，也会发生同样的情况。

public sealed abstract class shape permits circle, square {
    // ...
}

这个概念也可以应用于接口。

public sealed interface shape permits circle, square {
    // ...
}

注意：允许的子类必须与sealed类位于同一模块或包中，否则将显示错误消息。

允许的课程

一旦将类声明为 seal 并指定了允许的类，当使用允许的类扩展 shape 类（通过放置 extends shape）时，ide 将显示类似于此的错误消息 modifier 'sealed' ，‘未密封’或‘最终’预计，这是什么意思？.

必须考虑到每个允许的类（子类）都必须使用以下关键字之一进行声明：

• final：表示该类不能扩展。
• sealed：表示该类是密封类并且它允许子类。
• 非密封：表示该类不是密封类并且可以由任何类扩展。

为了将上述内容付诸实践，让我们使用 shape 类以及 circle、square 和 triangle 类来看看如何根据上面提到的内容来声明允许的类。

public sealed class shape permits circle, square, triangle {
    // ...
}

圆班-决赛

如果我们希望 circle 类是最终类型并且因此不能扩展，那么它必须声明如下：

public final class circle extends shape {
    // ...
}

这可以防止 circle 类被任何其他类扩展。

方形类-密封

如果我们希望 square 类是密封类型并且允许子类可以扩展它，那么它必须声明如下：

public sealed class square extends shape permits squarechild1, squarechild2 {
    // ...
}

对于此示例，每个允许的类（squarechild1 和 squarechild2）都声明为 final 类型，以便它们不能由任何其他类扩展。

public final class squarechild1 extends square {
    // ...
}

public final class squarechild2 extends square {
    // ...
}

如果您希望这些类能够扩展更多的类，那么应该将它们声明为密封的，或者它们可以由任何非密封的类扩展。

三角类-非密封

对于 triangle 类，将其声明为非密封类允许任何其他类扩展该类，而无需指定允许的类。

public non-sealed class triangle extends shape {
    // ...
}

例如，如果您创建扩展 triangle 的 trianglechild 类，则不会显示错误消息。

public class trianglechild extends triangle {
    // ...
}

此时，重要的是要考虑到，如果您将一个类声明为非密封类，那么您会以某种方式 “破坏” 密封类 的目的，因为它允许此类由任何其他类扩展，并且允许的子类数量不受限制。

记录可以是密封类吗？

就其本身而言，记录不能是密封类型，因为它已经是最终类型并且不能由任何其他类扩展。但是您可以做的是在密封类型的 interface 中声明允许的 record （考虑到记录不能扩展类，只能实现接口）。例如，如果您有一个名为 rectangle 的记录和一个 seal 类型的 shape 接口，您可以在 shape 接口中声明 rectangle ，这样 rectangle 就能够实现 shape 接口以及该接口包含的所有方法。

public sealed interface shape permits rectangle {
    // ...
}

public record rectangle() implements shape {
    // ...
}

那么内部类呢？

如果声明为密封的类具有内部类（嵌套或内部类），则假定这些类属于主类，因此无需将它们声明为允许的。例如，如果您将 animal 类声明为 seal，同时将 dog 和 cat 作为内部类，则这些类不需要声明为 allowed，但它们必须扩展主类并为最终类型，密封或非密封。

public sealed class Animal {

    public final class Dog extends Animal { }

    public final class Cat extends Animal { }

}

结论

密封类是一种将类层次结构限制为有限数量的允许子类的方法，尽管我们已经看到，如果一个类被声明为非密封，那么目的就有点丢失了，或者通过声明一个作为密封子类，您可以进一步扩展此层次结构。

需要考虑的是，在声明一个类为sealed时，这只指谁可以扩展它，而不会限制主类实例的创建，也不会修改该类的语义，即它不会修改类的内部行为。

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