Java 17推出的新特性sealed Classes经历了2个Preview版本(JDK 15中的JEP 360、JDK 16中的JEP 397),最终定稿于JDK 17中的JEP 409。Sealed Classes有两种主流翻译:密封类、封闭类。个人喜欢前者多一些,所以在本文中都称为密封类。其实Sealed Classes的其他许多语言中并不是什么新鲜事物,C#、Scala等高级语言中都有类似的名称,但意义和作用各不相同。下面就来一起认识一下Java 17中的Sealed Classes。

密封类的作用

在面向对象语言中,我们可以通过继承(extend)来实现类的能力复用、扩展与增强。但有的时候,有些能力我们不希望被继承了去做一些不可预知的扩展。所以,我们需要对继承关系有一些限制的控制手段。而密封类的作用就是限制类的继承

已有的限制手段

对于继承能力的控制,Java很早就已经有一些了,主要是这两种方式:

  1. final修饰类,这样类就无法被继承了
  2. package-private类(非public类),可以控制只能被同一个包下的类继承

但很显然,这两种限制方式的粒度都非常粗,如果有更精细化的限制需求的话,是很难实现的。

新特性:密封类

为了进一步增强限制能力,Java 17中的密封类增加了几个重要关键词:

  • sealed:修饰类/接口,用来描述这个类/接口为密封类/接口
  • non-sealed:修饰类/接口,用来描述这个类/接口为非密封类/接口
  • permits:用在extendsimplements之后,指定可以继承或实现的类

下面我们通过一个例子来理解这几个关键词的用法,更多Java新特性,欢迎关注Java前沿专栏,文档形式看Java新特性,阅读学习体验更佳,持续更新,收藏保存!

假设我们要设计一个游戏,这个游戏给用户选择的英雄种类分为三大类:

  • 坦克
  • 输出
  • 辅助

每个种类下又有各种不同的具体英雄。所以,从我们传统的面向设计思路,会这样来创建:

// 英雄基类
public class Hero {

}

// 坦克英雄的抽象
public class TankHero extends Hero {

}

// 输出英雄的抽象
public class AttackHero extends Hero {

}

// 辅助英雄的抽象
public class SupportHero extends Hero {

}

// 坦克英雄:阿利斯塔
public class Alistar extends TankHero {

}

// 输出英雄:伊泽瑞尔
public class Ezreal extends AttackHero {

}

// 辅助英雄:索拉卡
public class Soraka extends SupportHero {

}

整体结构有三层,具体如下图所示:

  • 第一层:Hero是所有英雄的基类,定义英雄的基础属性
  • 第二层:按英雄的分类的三个不同抽象,定义同类英雄的公共属性
  • 第三层:具体英雄的定义

这个时候,为了避免开发人员在创建新英雄的时候,搞乱这样的三层结构。就可以通过引入密封类的特性来做限制。

假设我们希望第一、第二层是稳定的,对于第二层英雄种类的抽象不允许再增加,此时我们就可以这样写:

public sealed class Hero permits TankHero, AttackHero, SupportHero {

}

通过sealed关键词和permitspermits关键来定义Hero是一个需要密封的类,并且它的子类只允许为TankHero, AttackHero, SupportHero这三个。

完成这个改造之后,我们会发现TankHero, AttackHero, SupportHero这三个类开始报错了,具体错误如下:

sealed, non-sealed or final modifiers expected

这是因为父类Hero被sealed修饰之后,sealed的密封要求被传递过来,此时子类就必须在sealednon-sealedfinal之间选择一个定义,它们分别代表:

  • sealed:继续延续密封类特性,可以继续指定继承的类,并传递密封定义给子类
  • non-sealed:声明这个类为非密封类,可以被任意继承
  • final:不允许继承

根据上面的假设需求,第一、第二层稳定,允许第三层具体英雄角色可以后期不断增加新英雄,所以三类抽象英雄的定义可以这样编写:

public non-sealed class TankHero extends Hero {

}

而对于第三层的英雄角色,已经是最后的具体实现,则可以使用final定义来阻断后续的继承关系,比如这样:

public final class Ezreal extends AttackHero {

}

通过这样的设置,这三层英雄的结构中第一第二层就得到了比较好的保护。

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