Java类（接口）的新类型——密封类

密封类是Java 17正式支持的一个新特性，它让Java中类的继承可以更加细粒度的进行控制。今天就来认识一下这个新的功能。

密封类

在以往的Java类继承中，Java类的继承控制非常有限，仅能通过final关键字和访问控制符来控制类的继承。例如final类无法被集成；包私有类仅仅只能在该包下进行继承。

这显然是不够的。如果一个功能只允许出现在Phone和Pad上，不允许出现在Computer上。如果不对该功能的继承实现进行限制，开发人员将很容易滥用该功能的实现类，错误地重用一些代码。这就是密封类产生的原因。

密封类的声明

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密封类不仅仅可以是类，也可以是接口。文章中的密封类为统称

密封类（接口）可以明确哪些类和接口可以对其扩展或实现。你可以通过sealed修饰符来表明某个类是密封类。但是下面是一个错误的密封类声明：

/**
 * 这是一个错误的示范
 */
public sealed interface SealedService {
   
    void doSomething();
}

密封类（接口）在声明的时候必须明确可继承（实现）的范围，所以上面的写法是错误的。必须用permits子句指定允许扩展密封类的类，而且permits关键字位于extends或者implements之后。

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简而言之，密封类明确了哪些其他类（或接口）可以扩展它们。

下面是正确的写法：

/**
 * 这是一个正确的示范，明确了可继承的子类为{@link SealedServiceImpl}
 * 该密封类接口同时实现了{@link SuperService}
 */
public sealed interface SealedService extends SuperService permits SealedServiceImpl {
    void doSomething();
}

/**
 * 密封类子类
 */
public final class SealedServiceImpl implements SealedService {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("这是一个密封类子类");
    }
}

密封类子类的类型

在上面示例中，密封类（接口）的实现类用了final关键字标记，当然密封类的实现类还可以是密封类：

/**
 * 密封类子类
 */
public sealed class SealedServiceImpl implements SealedService permits SonService {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("这是一个密封类子类");
    }
}


public final class SonService extends SealedServiceImpl {
}

那么难道密封类（接口）的子类只能是final类或者密封类，就不能再扩展了？答案是否定的，只需要使用关键字non-sealed显式声明密封类的继承实现为非密封类就可以继续扩展了。

public non-sealed class SealedServiceImpl implements SealedService {
    @Override
    public void doSomething() {

    }

    /**
     * 用{@code non-sealed}声明非密封类，就可以继续扩展了
     */
    static class NonSealedExtend extends SealedServiceImpl {

    }

}

总结一下，密封类的子类要么是final Class；要么是sealed Class；要么是non-sealed Class。

permits 声明的类必须是直接子类

密封类permits关键字声明的子类必须是直接实现类，为了证明这一点我们这样写：

/**
 * 错误的示范
 */
public sealed interface SealedService extends SuperService permits SealedServiceImpl, SonService {
    void doSomething();
}

public sealed class SealedServiceImpl implements SealedService permits SonService {
    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("这是一个密封类子类");
    }
}

public final class SonService extends SealedServiceImpl {
}

我使用SonService间接实现了SealedService，结果报错，报错信息要求必须是直接的继承关系。

错误的密封类继承实现

从上图可以看出SonService并非直接实现SealedService，这样会打破密封类的规则，所以无法编译通过。

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密封类中permits关键字声明的子类必须是直接子类，不可间接实现。

密封类不支持匿名类和函数式接口

由于密封类必须明确继承实现关系，所以它不支持匿名类。

/**
 * 密封类无法使用匿名类
 *
 * @return the sealed service
 */
public SealedService sealedService(){
    // 提示 Anonymous classes must not extend sealed classes
    return new SealedService() {
        @Override
        public void doSomething() {
            
        }
    };
}

同样也不支持函数式接口：

/**
 * 错误的示范
 */
@FunctionalInterface
public sealed interface SealedService permits SealedServiceImpl {
    void doSomething();
}

总结

密封类已经在Java 17中正式转正，这也是Java 17的非常重要的特性之一。对于需要细粒度控制继承关系的场景来说是非常有用的。