摘要：
Java 17 引入的 Sealed 类是一种新的类类型，它允许开发者对类的继承进行更细粒度的控制。Sealed 类结合了限制子类继承和开放扩展的设计理念，为构建更加安全、灵活和可维护的代码提供了新的可能性。本文将深入探讨 Sealed 类的设计技巧，包括如何限制子类继承以及如何实现开放扩展。
一、
在面向对象编程中，类的继承是一个强大的特性，但同时也可能导致代码的复杂性和脆弱性。传统的继承模型允许任何类继承自任何父类，这可能导致继承层次结构过于复杂，难以维护。Java Sealed 类通过引入新的类类型，为类继承提供了更加灵活和安全的控制。
二、Sealed 类的基本概念
Sealed 类是一种特殊的类，它可以被标记为 sealed、final 或 non-sealed。一个 sealed 类只能被其自身或其直接子类继承，而 final 类则不能被继承。non-sealed 类则可以像传统类一样被继承。
java
sealed class Animal permits Dog, Cat; // sealed class with permits
final class Dog extends Animal {
// final class cannot be subclassed
}
non-sealed class Cat extends Animal {
// non-sealed class can be subclassed
}
三、限制子类继承
Sealed 类的核心特性之一是限制子类继承。通过使用 `permits` 关键字，我们可以指定哪些类可以继承自 sealed 类。这种限制有助于防止意外的继承，从而减少代码的复杂性和脆弱性。
java
sealed class Animal permits Dog, Cat {
// sealed class with permits
}
class Bird extends Animal { // Error: Bird cannot extend Animal
}
class Dog extends Animal {
void bark() {
System.out.println("Woof!");
}
}
class Cat extends Animal {
void meow() {
System.out.println("Meow!");
}
}
在上面的例子中，`Bird` 类不能继承自 `Animal` 类，因为它没有被包含在 `permits` 列表中。这种限制确保了 `Animal` 类的继承层次结构是可控的。
四、开放扩展
尽管 sealed 类限制了继承，但它们也支持开放扩展。这意味着 sealed 类可以被非 sealed 类继承，从而允许在保持类型安全的增加新的功能。
java
non-sealed class Mammal extends Animal {
void nurse() {
System.out.println("Nursing the young.");
}
}
class Dog extends Mammal {
void bark() {
System.out.println("Woof!");
}
}
class Cat extends Mammal {
void meow() {
System.out.println("Meow!");
}
}
在这个例子中，`Mammal` 类是一个 non-sealed 类，它继承了 `Animal` 类。`Dog` 和 `Cat` 类可以继承自 `Mammal` 类，同时保持对 `Animal` 类的继承。
五、Sealed 类的优势
使用 Sealed 类有几个显著的优势：
1. 类型安全：通过限制继承，Sealed 类有助于防止意外的继承，从而提高代码的类型安全性。
2. 简化测试：由于继承层次结构更加清晰，测试 sealed 类及其子类变得更加容易。
3. 提高可维护性：限制继承有助于减少代码的复杂性，从而提高代码的可维护性。
六、结论
Java Sealed 类提供了一种新的设计模式，它结合了限制子类继承和开放扩展的理念。通过使用 sealed 类，开发者可以构建更加安全、灵活和可维护的代码。限制子类继承有助于防止意外的继承，而开放扩展则允许在保持类型安全的增加新的功能。随着 Java 17 的发布，Sealed 类已经成为 Java 开发者工具箱中的一个重要工具。
本文通过代码示例和理论分析，深入探讨了 Sealed 类的设计技巧，包括如何限制子类继承以及如何实现开放扩展。希望这些内容能够帮助开发者更好地理解和应用 Sealed 类，以提升他们的 Java 代码质量。
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