JDK 17 sealed classes密封类这是我参与11月更文挑战的第11天，活动详情查看：2021最后一次更文挑

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JDK 17 sealed classes密封类

1.简介

密封类(class)和接口(interface)限制哪些其他类或接口可以扩展(extends)或实现(implements)它们。
密封类JDK 15 中作为预览功能提供，并在JDK 16 中作为预览功能进行了改进。
现在在 JDK 17 中，密封类被最终确定，与 JDK 16 没有任何变化。

2.目标

允许类(class)或接口(interface)的作者控制负责实现它的代码。
提供比访问修饰符更具声明性的方式来限制超类的使用。
支持模式匹配（例如switch模式匹配中的案例）

3.动机

为什么要设计密封类（sealed classes）？

类和接口的继承层次结构

例如，作者想要提供关于常见、已知平面几何图形的一套API
- 图形Shape
  - 圆形Circle
    - 正圆形Round
    - 椭圆形Oval
  - 多边形Polygon
    - 三角形Triangle
    - 四边形Quadrilateral
  - 其他OtherShape
需求：期望超类(图形Shape)可以被访问、但是又不想被扩展（子类仅限于作者定义的已知的图形）
- Shape 也不能是包访问权限应该是public：因为期望被开发者访问使用
- Shape 不能是final：否则作者自定的图形不能扩展

为了解决上述问题，引入sealed classes

public abstract sealed class Shape
    permits Circle, Polygon, OtherShape { ... }

public sealed class Circle extends Shape
    permits Round, Oval { ... }
public final class Round extends Circle { ... }
public final class Oval extends Circle { ... }

public sealed class Polygon extends Shape
    permits Triangle, Quadrilateral { ... }
public final class Triangle extends Polygon { ... }
public final class Quadrilateral extends Polygon { ... }

public non-sealed class OtherShape extends Shape { ... }

4.密封类语法

sealed class 父类 permits 子类1,子类2 ....

表示父类是密封类，指定可以被继承的有子类1,子类2 ...

permits指定的子类必须在父类的附近

在同一个模块中（module jdk9新增），(父类在一个命名的模块中)

或在同一包中（package），(父类在一个未命名的模块)

子类在大小和数量上都很小时，可以同父类定义在一个java文件中

permits指定的子类必须直接继承该父类

permits指定的子类在定义时必须使用以下三种修饰符中的一种

final：表示该子类是最终的，不能被继承

sealed：表示该子类是密封类，可以被指定的其他类继承

non-sealed：表示该子类是非密封类，可以被任意其他类继承

4.1子父类在同一模块中

module-info.java

module sealed_class_demo {
    exports org.example.sealed.package1;
    exports org.example.sealed.package2;
}

代码

public abstract sealed class SupperClass permits A, B, C {
}

public final class A extends SupperClass {
}

public final class B extends SupperClass {
}

public final class C extends SupperClass {
}

否则会编译错误

4.2子父类在同一个包中

代码

public abstract sealed class SupperClass permits A, B, C {
}

public final class A extends SupperClass {
}

public final class B extends SupperClass {
}

public final class C extends SupperClass {
}

4.3子父类定义在同一个java文件中

子类在大小和数量上都很小时，可以同父类定义在一个java文件中

代码

public abstract sealed class SupperClass {
    final class A extends SupperClass{}
    final class B extends SupperClass{}
    final class C extends SupperClass{}
}

4.4子类修饰符

permits指定的子类在定义时必须使用以下三种修饰符中的一种

代码

// 密封类SupperClass 指定子类 A B C
public abstract sealed class SupperClass permits A, B, C {
}

// A不能被继承
public final class A extends SupperClass {
}

// B 继承SupperClass，并指定子类D
public sealed class B extends SupperClass permits D{
	
}

// D 继承B
public sealed class D extends B{
	
}

// C 可以被任意其他类继承
public non-sealed class C extends SupperClass {
}

public class Other extends C{}

5.密封接口

sealed interface 接口 permits 实现类1,实现类2 ....

代码

public sealed interface Inter permits A,B,C{
}

public final class A implements Inter{
}

public final class B implements Inter{
}

public final class C implements Inter{
}

6.JDK中的密封类

ConstantDesc是JDK12 中出现的一组API。定义了一些JVM中已知的符号引用，常量池中的常量描述符
JDK17 使用密封类对已知的继承体系做了优化

代码

public sealed interface ConstantDesc
        permits ClassDesc,
                MethodHandleDesc,
                MethodTypeDesc,
                Double,
                DynamicConstantDesc,
                Float,
                Integer,
                Long,
                String { ... }

7.模式匹配的支持

代码

sealed interface S permits A, B, C {}
final class A implements S {}
final class B implements S {}
final class C implements S {} 

// 错误
static void switchStatementComplete(S s) {
    switch (s) {    // 编译错误，缺少类型B,自动提示
        case A a :
            System.out.println("A");
            break;
        case C c :
            System.out.println("C");
            break;
    };
}
// 正确
static int testSealedCoverage(S s) {
    return switch (s) {
        case A a -> 1;
        case B b -> 2;
        case C c -> 3;
    };
}

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