乐途乐途
主页
  • 计算机基础

    • TCP/IP
    • Linux
    • HTTP
  • 数据库

    • SQL
    • MySQL 5.7
  • 编程语言

    • C
    • C++
    • Java SE
    • Python2
    • Python3
  • 数据格式

    • JSON
    • XML
  • 认证与安全

    • JWT
  • 工具

    • Markdown
  • Git

    • GitFlow
  • Quartz

    • Quartz
  • Java

    • Maven 入门
    • Maven 进阶
    • MyBatis
    • Spring
    • Spring MVC
  • Java

    • Spring Boot
    • Spring Cloud
    • Spring Cloud Alibaba
    • Spring Security
    • Spring AI
    • Spring Batch
    • Kafka
    • Java 设计模式
  • 缓存

    • Redis
  • 搜索引擎

    • Elasticsearch
  • 分布式协调

    • ZooKeeper
联系
阿里云
主页
  • 计算机基础

    • TCP/IP
    • Linux
    • HTTP
  • 数据库

    • SQL
    • MySQL 5.7
  • 编程语言

    • C
    • C++
    • Java SE
    • Python2
    • Python3
  • 数据格式

    • JSON
    • XML
  • 认证与安全

    • JWT
  • 工具

    • Markdown
  • Git

    • GitFlow
  • Quartz

    • Quartz
  • Java

    • Maven 入门
    • Maven 进阶
    • MyBatis
    • Spring
    • Spring MVC
  • Java

    • Spring Boot
    • Spring Cloud
    • Spring Cloud Alibaba
    • Spring Security
    • Spring AI
    • Spring Batch
    • Kafka
    • Java 设计模式
  • 缓存

    • Redis
  • 搜索引擎

    • Elasticsearch
  • 分布式协调

    • ZooKeeper
联系
阿里云
  • 学习路径
  • 第1章 Java概述与环境搭建

    • Java概述与环境搭建
    • Java语言概述
    • 解释型语言与编译型语言对比
    • JDK安装与配置
    • JDK、JRE、JVM 详解
    • HelloWorld程序详解
    • IDE 介绍
  • 第2章 标识符与基本数据类型

    • 章节导读
    • 变量概述
    • 常量概述
    • 基本类型与包装类
    • 字节型 byte
    • 短整型 short
    • 整型 int
    • 长整型 long
    • 单精度浮点型 float
    • 双精度浮点型 double
    • 字符型 char
    • 布尔型 boolean
    • 类型转换
  • 第3章 运算符与表达式

    • 章节导读
    • 算术运算符
    • 赋值运算符
    • 关系运算符
    • 逻辑运算符
    • 位运算符
    • 条件运算符
    • 运算符优先级
    • 表达式
  • 第4章 流程控制

    • 章节导读
    • 常见的程序运行流程
    • if-else 选择结构
    • switch 多分支选择
    • while 循环
    • do-while 循环
    • for 循环
    • break 与 continue
  • 第5章 数组

    • 章节导读
    • 一维数组
    • 多维数组
    • Arrays 工具类
  • 第6章 类与对象

    • 章节导读
    • 类与对象
    • 方法定义与调用
    • 构造方法
    • 封装
    • 访问修饰符
    • package 与 import
    • static 关键字
    • this 关键字
    • 参数传递 详解
    • 枚举
    • 成员内部类
    • 局部内部类
    • 静态内部类
    • 匿名内部类
  • 第7章 接口与继承

    • 章节导读
    • 继承
    • super 关键字
    • final 关键字
    • 多态
    • 向上转型与向下转型
    • 抽象类
    • 接口
    • 抽象类与接口对比
  • 第8章 注解

    • 章节导读
    • 注解基础
    • 元注解详解
    • 自定义注解
  • 第9章 常用类

    • 章节导读:Java 常用类
    • Object 类:万类之祖
    • 包装类:基本类型的对象化
    • String:不可变的字符串
    • StringBuffer:线程安全的可变字符串
    • StringBuilder:可变的字符串构建器
    • Math:数学运算工具类
    • Random:伪随机数生成器
    • 大数值运算 详解
    • 日期时间API 详解
  • 第10章 异常机制

    • 章节导读
    • 异常体系与分类
    • try-catch-finally
    • try-with-resources
    • throws 与 throw
    • 自定义异常
  • 第11章 泛型

    • 章节导读
    • 泛型基础
    • 通配符与PECS原则
    • 类型擦除
  • 第12章 集合框架

    • 章节导读
    • 集合框架概述
    • ArrayList
    • LinkedList
    • HashMap 详解
    • LinkedHashMap 详解
    • TreeMap 详解
    • HashSet
    • TreeSet 详解
    • TreeSet 与 Comparable
    • Collections 工具类详解
  • 第13章 IO流

    • 章节导读
    • IO流概述
    • 字节流
    • 字符流
    • 缓冲流
    • 转换流 详解
    • 序列化 详解
    • NIO与Files 详解
    • NIO与Files工具类
  • 第14章 多线程与并发

    • 第十六章 多线程与并发 —— 章节导读
    • 线程基础详解
    • synchronized 详解
    • Lock 与显式锁详解
    • volatile 详解
    • wait 与 notify 详解
    • ThreadLocal详解
    • 原子类详解
    • 并发工具类详解
    • 线程池详解
  • 第15章 反射

    • 章节导读
    • 反射概述与 Class 对象
    • Constructor 与对象创建
    • Field与Method详解
    • 反射应用详解
  • 第16章 JDK8新特性

    • 章节导读
    • Lambda 表达式
    • Stream API 基础
    • Stream API 高级详解
    • Optional 详解
    • 新日期时间API详解
  • 第17章 JDK9-11新特性

    • 章节导读
    • 模块化系统 — Project Jigsaw(JDK 9)
    • var 局部变量类型推断(JDK 10)
    • 集合工厂方法与增强(JDK 9 / 10 / 11)
    • 接口增强:private 方法(JDK 9)
    • Stream API 增强(JDK 9)
    • Optional 增强(JDK 9 / 10 / 11)
    • String 新增方法(JDK 11)
    • HTTP Client 与 Files 增强(JDK 11)
    • 直接运行 Java 源文件 — JEP 330(JDK 11)
  • 第18章 JDK12-17新特性

    • 章节导读
    • Switch 表达式(JDK 12 预览 / JDK 14 正式)
    • 文本块 Text Blocks(JDK 13 预览 / JDK 15 正式)
    • Records 记录类(JDK 14 预览 / JDK 16 正式)
    • 密封类 Sealed Classes(JDK 15 预览 / JDK 17 正式)
    • instanceof 模式匹配(JDK 14 预览 / JDK 16 正式)
    • Switch 模式匹配 — Pattern Matching for switch(JDK 17 预览 / JDK 21 正式)
    • Helpful NPE 与 String 增强(JDK 12 / JDK 14 / JDK 15)
    • Stream 增强(JDK 12 / JDK 16)
    • 日期时间增强 — Day Period 支持(JDK 16)
  • 第19章 JDK18-21新特性

    • 章节导读
    • 虚拟线程(JDK 19 预览 / JDK 20 第二预览 / JDK 21 正式)
    • 序列集合(JDK 21 正式)
    • Switch 模式匹配(JDK 17 预览 / JDK 18 第二预览 / JDK 20 第四预览 / JDK 21 正式)
    • Record 模式匹配(JDK 19 预览 / JDK 20 第二预览 / JDK 21 正式)
    • 未命名模式与变量(JDK 21 预览 / JDK 22 正式)
  • 第20章 JDK 22-25 新特性

    • 章节导读
    • 字符串模板(JDK 22 预览 / JDK 23 第二预览 / JDK 24 第三预览)
    • Stream Gatherers(JDK 22 预览 / JDK 24 第二预览)
    • 隐式声明类与实例方法(JDK 23 预览 / JDK 24 第二预览)
    • 原始类型模式匹配(JDK 24 预览)
  • 附录

    • Java 核心知识点
    • Java SE 专业术语
    • Java特性索引(JDK 8 → 25)

密封类 Sealed Classes(JDK 15 预览 / JDK 17 正式)

飞翔科技的支付系统最近出了一个线上事故。孔蓝定义了一个 PaymentMethod 接口,本意只让 CreditCard、WeChatPay、Alipay 三个类实现。但新来的实习生不知道这个约定,写了一个 BitcoinPayment 直接实现了 PaymentMethod——结果支付网关不认识这个新类型,导致了未捕获的异常。

"如果 Java 能让我们在代码层面限制谁能实现这个接口就好了。"孔蓝在事故复盘会上说。

白歌打开 JDK 17 的发布说明:"Sealed Classes,专门解决你这个痛点。用 sealed 和 permits 关键字,白名单式地控制继承——不在名单上的类,编译器根本不让你编译通过。"


定义表

概念描述
密封类(Sealed Class)JDK 17 正式特性,使用 sealed 关键字限制哪些类可以继承或实现当前类/接口
permits 子句声明允许的子类/实现类的白名单,如 sealed class Shape permits Circle, Rectangle, Triangle
子类声明修饰符每个被 permits 的类必须声明为 final(终止继承)、sealed(继续控制继承)、non-sealed(开放继承)之一
穷尽性(Exhaustiveness)密封类 + Switch 表达式协同——编译器知道所有可能的子类型,强制全覆盖
代数数据类型(ADT)密封类 + Record 组合使用,将数据和操作建模为一组封闭的可穷举变体

密封类的继承控制模型


基础用法:限制接口的实现者

public class SealedBasic {
    // === JDK 17:sealed interface 限制实现者 ===
    sealed interface PaymentMethod
            permits CreditCard, WeChatPay, Alipay {
        String pay(double amount);
    }

    // 实现类一:final 终止继承
    static final class CreditCard implements PaymentMethod {
        @Override
        public String pay(double amount) {
            return "信用卡支付: ¥" + amount;
        }
    }

    // 实现类二:non-sealed 开放继承
    static non-sealed class WeChatPay implements PaymentMethod {
        @Override
        public String pay(double amount) {
            return "微信支付: ¥" + amount;
        }
    }

    // 实现类三:sealed 继续控制
    static final class Alipay implements PaymentMethod {
        @Override
        public String pay(double amount) {
            return "支付宝支付: ¥" + amount;
        }
    }

    // ❌ 不在 permits 白名单中,编译错误
    // static class BitcoinPay implements PaymentMethod {}  // 编译错误

    public static void main(String[] args) {
        PaymentMethod[] methods = {
                new CreditCard(),
                new WeChatPay(),
                new Alipay()
        };

        for (PaymentMethod method : methods) {
            System.out.println(method.pay(99.99));
        }
    }
}

输出:

信用卡支付: ¥99.99
微信支付: ¥99.99
支付宝支付: ¥99.99

进阶用法:密封类 + Switch 穷尽性

密封类与 Switch 表达式是天然的搭档——编译器知道所有子类型,无需 default 分支即可覆盖所有情况。

public class SealedSwitch {
    // === 代数数据类型:密封类 + Record ===
    sealed interface Shape permits Circle, Rectangle, Triangle {}

    record Circle(double radius) implements Shape {}
    record Rectangle(double width, double height) implements Shape {}
    record Triangle(double base, double height) implements Shape {}

    // === Switch 表达式利用穷尽性:无需 default ===
    static double area(Shape shape) {
        return switch (shape) {
            case Circle c -> Math.PI * c.radius() * c.radius();
            case Rectangle r -> r.width() * r.height();
            case Triangle t -> 0.5 * t.base() * t.height();
            // 编译器自动检查穷尽性——无需 default!
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        Shape[] shapes = {
                new Circle(5),
                new Rectangle(4, 6),
                new Triangle(3, 8)
        };

        for (Shape shape : shapes) {
            System.out.printf("%s 的面积 = %.2f%n", shape, area(shape));
        }
    }
}

输出:

Circle[radius=5.0] 的面积 = 78.54
Rectangle[width=4.0, height=6.0] 的面积 = 24.00
Triangle[base=3.0, height=8.0] 的面积 = 12.00

密封类的组合使用:飞翔科技订单系统

public class SealedOrderSystem {
    // === 密封接口定义订单状态的有限集合 ===
    sealed interface OrderStatus
            permits Pending, Processing, Shipped, Delivered, Cancelled {}

    record Pending(String orderId, String createdAt) implements OrderStatus {}
    record Processing(String orderId, String processor, int progressPercent) implements OrderStatus {}
    record Shipped(String orderId, String trackingNumber, String shippedAt) implements OrderStatus {}
    record Delivered(String orderId, String deliveredAt, String signedBy) implements OrderStatus {}
    record Cancelled(String orderId, String reason, String cancelledBy) implements OrderStatus {}

    // === 利用穷尽性处理每个状态 ===
    static String handleStatus(OrderStatus status) {
        return switch (status) {
            case Pending p -> "订单 %s 已创建,等待支付。创建时间:%s".formatted(p.orderId(), p.createdAt());
            case Processing pp -> "订单 %s 处理中(%d%%),负责人:%s"
                    .formatted(pp.orderId(), pp.progressPercent(), pp.processor());
            case Shipped s -> "订单 %s 已发货,快递单号:%s,发货时间:%s"
                    .formatted(s.orderId(), s.trackingNumber(), s.shippedAt());
            case Delivered d -> "订单 %s 已签收,签收人:%s,签收时间:%s"
                    .formatted(d.orderId(), d.signedBy(), d.deliveredAt());
            case Cancelled c -> "订单 %s 已取消,原因:%s,操作人:%s"
                    .formatted(c.orderId(), c.reason(), c.cancelledBy());
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        OrderStatus[] orders = {
                new Pending("ORD-001", "2026-06-14 09:00"),
                new Processing("ORD-001", "小崔", 60),
                new Shipped("ORD-001", "SF1234567890", "2026-06-14 15:30"),
                new Delivered("ORD-001", "2026-06-15 10:20", "大翔"),
                new Cancelled("ORD-002", "客户主动取消", "Frank")
        };

        System.out.println("=== 飞翔科技订单追踪系统 ===\n");
        for (OrderStatus order : orders) {
            System.out.println(handleStatus(order));
        }
    }
}

输出:

=== 飞翔科技订单追踪系统 ===

订单 ORD-001 已创建,等待支付。创建时间:2026-06-14 09:00
订单 ORD-001 处理中(60%),负责人:小崔
订单 ORD-001 已发货,快递单号:SF1234567890,发货时间:2026-06-14 15:30
订单 ORD-001 已签收,签收人:大翔,签收时间:2026-06-15 10:20
订单 ORD-002 已取消,原因:客户主动取消,操作人:Frank

易错场景

子类必须在同一个模块或包内

public class SealedScopePitfall {
    // 在同一个 .java 文件中,子类可以在同一个编译单元
    sealed interface Animal permits Dog, Cat {}

    static final class Dog implements Animal {}
    static final class Cat implements Animal {}

    // ✅ 同一文件内的子类 OK
    public static void main(String[] args) {
        Animal a1 = new Dog();
        Animal a2 = new Cat();
        System.out.println("a1 = " + a1.getClass().getSimpleName());
        System.out.println("a2 = " + a2.getClass().getSimpleName());
    }
}

输出:

a1 = Dog
a2 = Cat

如果密封类和允许的子类位于不同包中,需要将它们放在同一个**模块(module)**内(即同一个命名模块),否则编译报错。这是 JDK 对密封类的安全约束。

子类必须声明 final / sealed / non-sealed

public class SealedSubclassModifierPitfall {
    sealed interface Vehicle permits Car {}

    // ❌ 编译错误:Car 必须声明为 final / sealed / non-sealed
    // static class Car implements Vehicle {}  // 错误

    // ✅ 正确:明确声明继承策略
    static final class Car implements Vehicle {
        String model = "飞翔科技专用车";
    }

    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car();
        System.out.println(car.model);
    }
}

输出:

飞翔科技专用车

permits 子句中的类必须直接继承密封类

public class SealedDirectPermitPitfall {
    sealed interface Shape permits Circle {}

    static final class Circle implements Shape {}

    // ❌ 间接实现者不能出现在 permits 中,也不需要
    // Circle 已经是 final,不可能有子类间接实现 Shape
    // static class SpecialCircle extends Circle {}  // 编译错误:Circle 是 final

    public static void main(String[] args) {
        Shape s = new Circle();
        System.out.println("形状: " + s.getClass().getSimpleName());
    }
}

输出:

形状: Circle

面试考点

面试官常问的三个问题:

问题一:"sealed class 和 final class 有什么区别?什么时候用 sealed 而不是 final?"

答案:final 类完全终止继承——任何人都不能继承它。sealed 类则允许指定的类继承它——是一种"受控的开放性"。当你的领域模型有一组固定的、已知的变体(如订单状态:待支付/处理中/已发货/已签收/已取消),用 sealed class 比 final class 更合适——你自己可以定义所有合法子类型,但外部代码无法随意扩展。密封类比 final 灵活(允许有限继承),比 non-sealed 安全(阻止任意扩展)。

问题二:"sealed class 和 Switch 表达式的穷尽性有什么关系?"

答案:密封类告诉编译器"所有可能的子类型都在 permits 列表中",因此 Switch 表达式在处理密封类型时可以自动验证穷尽性——不需要 default 分支。当你在 permits 列表中添加新的子类型,Switch 表达式会自动报编译错误,强制你处理新类型。这从根本上消灭了"新增枚举值但忘记更新 switch"这类 Bug。这是语言设计层面的深度协同。

问题三:"non-sealed 和普通类有什么区别?"

答案:non-sealed 是在密封体系中的"开放节点"——它自己是密封类 permits 白名单中的一员,但它把自己标记为"我的子类型不受限制",恢复了对该分支的正常继承开放性。语法等同于普通类,但多了一个显式意图声明:"我虽然是被密封类限制的,但我选择开放继承"。在语义上,non-sealed 类比普通类多了一层"我是密封体系的一部分"的含义。


白歌在架构文档中写道:"Sealed Classes + Records + Switch 穷尽性,三个特性单看各有价值,组合在一起才是真正的范式变革——它让 Java 从'一切皆对象'走向'数据即数据,状态即状态,类型即类型'。支付系统的重构证明了这一点:sealed 接口让非法支付类型在编译期就被拦截,线上再也没有出现过'未知支付方式'的异常。"

上一页
Records 记录类(JDK 14 预览 / JDK 16 正式)
下一页
instanceof 模式匹配(JDK 14 预览 / JDK 16 正式)