Java 新特性-封闭类

概念

在 JDK17 之前，限制一个类的扩展性只有通过私有类或 final 修饰符的方式，但这 2 种方式的局限性较大：私有类只能在一个类的内部使用，final 修饰符的方式则使一个类完全不可扩展。 封闭类在 JDK17 中正式发布，借助它可将类的扩展性限制在可以预测和控制的范围内，封闭类和封闭接口打开了全开放和全封闭两个极端之间的中间地带，为接口设计和实现提供了新的可能性。

封闭类这个概念，涉及到两种类型的类。第一种是被扩展的父类，第二种是扩展而来的子类。通常地，我们把第一种称为封闭类，第二种称为许可类。

如何声明

封闭类的声明使用 sealed 类修饰符，然后在所有的 extends 和 implements 语句之后，使用 permits 指定允许扩展该封闭类的子类。

由 permits 关键字指定的许可子类（permitted subclasses），必须和封闭类处于同一模块（module）或者包空间（package）里。如果封闭类和许可类是在同一个模块里，那么它们可以处于不同的包空间里。如果允许扩展的子类和封闭类在同一个源代码文件里，封闭类可以不使用 permits 语句，Java 编译器将检索源文件，在编译期为封闭类添加上许可的子类。

许可类的声明需要满足下面的三个条件：

• 许可类必须和封闭类处于同一模块（module）或者包空间（package）里，也就是说，在编译的时候，封闭类必须可以访问它的许可类；
• 许可类必须是封闭类的直接扩展类；
• 许可类必须声明是否继续保持封闭：
  • 许可类可以声明为终极类（final），从而关闭扩展性；
  • 许可类可以声明为封闭类（sealed），从而延续受限制的扩展性；
  • 许可类可以声明为解封类（non-sealed）, 从而支持不受限制的扩展性。

需要注意的是，由于许可类必须是封闭类的直接扩展，因此许可类不具备传递性。

代码示例

/**
 * 封闭类 Area
 */
public abstract sealed class Area permits Area.Beijing, Area.Hubei {

    public final String name;

    public Area(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * 解封类 Beijing，它是 Area 的许可类
     */
    public static non-sealed class Beijing extends Area {

        public Beijing(String name) {
            super(name);
        }

    }

    /**
     * 封闭类 Hubei，它是 Area 的许可类
     */
    public static sealed class Hubei extends Area {

        public Hubei(String name) {
            super(name);
        }

    }

    /**
     * 终极类 Shiyan，它是 Hubei 的许可类
     */
    public static final class Shiyan extends Hubei {

        public Shiyan(String name) {
            super(name);
        }

    }

    /**
     * Chaoyang 既不是封闭类，也不是许可类
     */
    public static class Chaoyang extends Beijing {

        public Chaoyang(String name) {
            super(name);
        }

    }

}

上述代码中，Area 是一个封闭类；许可类 Beijing 是一个解封类；许可类 Hubei 是一个封闭类；许可类 Shiyan 是一个终极类；而 Chaoyang 既不是封闭类，也不是许可类。