密封类（sealed）

final 太死板，普通继承太开放

前面讲过，final 类谁都不能继承——一刀切，完全封闭。

而普通类（不加任何修饰）谁都能继承——完全开放。随便哪个包、哪个模块都能派生一个子类，父类作者根本控制不了。

现实里很多设计想要的是中间状态：我允许「指定的几个」子类继承，另外全部禁止。比如表达「图形」只有圆、矩形、三角形三种，不该出现第四种没人维护的图形类。

Java 17 正式引入的**密封类（sealed class）**就是干这个的。（它在 Java 15、16 是预览特性，到 Java 17 才转正，对应 JEP 409。）

用 sealed + permits 限定子类

写法是在 class 前加 sealed，再用 permits 列出「被允许的子类」：

public sealed class Shape permits Circle, Rectangle, Triangle {
    // ...
}

意思是：只有 Circle、Rectangle、Triangle 这三个类能继承 Shape，其它任何类想 extends Shape 都会被编译器拒绝。

子类必须三选一

密封类的子类不能是普通类，必须在 final、sealed、non-sealed 里选一个声明：

// 1) final：到此为止，不能再有下一代
public final class Circle extends Shape { }

// 2) sealed：我继续密封，再指定自己的子类
public sealed class Rectangle extends Shape permits Square { }

// 3) non-sealed：我主动开放，允许任意类继承我
public non-sealed class Triangle extends Shape { }

这三种身份把继承树「分层管控」起来了：

• final：封死末端。
• sealed：继续往下限量授权。
• non-sealed：在某个分支上重新完全开放。

同文件可省略 permits

如果密封类和它的子类写在同一个源文件里，可以省略 permits——编译器会自己扫描这个文件，把里面的子类认作「被许可的」。

sealed class Shape {
    // 没有 permits，但下面三个类在同一文件里
}

final class Circle extends Shape { }
final class Rectangle extends Shape { }
final class Triangle extends Shape { }

为什么需要密封类：给「穷举」提供依据

密封类最大的实战价值，是和 switch 模式匹配（Java 21 转正，JEP 441）配合，让编译器帮你确认「所有情况都覆盖了」。

double area(Shape s) {
    return switch (s) {
        case Circle c    -> Math.PI * c.radius() * c.radius();
        case Rectangle r -> r.width() * r.height();
        case Triangle t  -> t.base() * t.height() / 2.0;
        // 因为 Shape 是密封的，子类只有这三种，编译器知道不用写 default
    };
}

因为 Shape 的子类范围被 permits 钉死了，编译器知道不可能出现第四种，于是 switch 可以「穷举」所有分支，你漏掉任何一种它都会报错。这在普通继承下是做不到的——普通类的子类数量未知，编译器不敢假设你列全了。

完整可运行示例

密封类家族通常把字段设成 final（不可变），配合构造方法使用。下面用「坐标 + 形状」做一个最小可运行示例：

public sealed class Shape permits Circle, Rectangle {
    public final double x;
    public final double y;
    public Shape(double x, double y) { this.x = x; this.y = y; }
}

final class Circle extends Shape {
    public final double radius;
    public Circle(double x, double y, double radius) {
        super(x, y);
        this.radius = radius;
    }
}

final class Rectangle extends Shape {
    public final double w, h;
    public Rectangle(double x, double y, double w, double h) {
        super(x, y);
        this.w = w; this.h = h;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape s = new Circle(0, 0, 5);
        System.out.println(s instanceof Circle);   // true
    }
}

密封接口 + record：现代 Java 的黄金组合

sealed 不只能修饰类，也能修饰接口，同样用 permits 指定允许的实现类。配合 record，几行代码就能描述一个「有限类型家族」：

public 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 { }

三行 record 就把三种形状定义完了，字段、构造方法、访问器、equals、toString 全由编译器自动生成。

配上 switch 模式匹配，处理逻辑一眼看穿：

static String name(Shape s) {
    return switch (s) {
        case Circle c    -> "圆，半径 " + c.radius();
        case Rectangle r -> "矩形 " + r.width() + "×" + r.height();
        case Triangle t  -> "三角形，底 " + t.base();
    };
}

违规时编译器怎么提醒你

密封类的几条硬约束，违反哪条报错都很直白。

不在 permits 名单里却想继承：

error: class Star cannot extend sealed class Shape
  (as it is not listed in its permits clause)

子类忘了写 final / sealed / non-sealed：

error: sealed, non-sealed or final modifiers expected

switch 没把密封家族穷举完：

error: the switch expression does not cover all possible input values

前两条在编译期就拦住了，第三条更实用——它意味着以后往家族里加一个新子类，所有没跟着改的 switch 都会立刻报错，而不是等到运行时才发现漏了分支。

密封类与枚举：别搞混

密封类和枚举都表达「有限种类」，容易弄混，记住区别：

• 枚举的每个值是同一个类的一个固定实例（比如 Status.PENDING），重点是「值有限」；
• 密封类的每个子类是不同的类（比如 Circle、Rectangle），重点是「类型有限，且各自可有不同字段和行为」。

简单说：要的是「几个固定常量」用枚举；要的是「几种不同类型、各有各的结构」用密封类。

常见疑问

Q：permits 里的子类必须和密封类放在同一个包吗？

没有模块化时必须同包，有具名模块时可以跨包但要在同一模块内。日常写代码把整个家族放进一个包最省心。

Q：non-sealed 中间的连字符能省吗？

不能。non-sealed 是 Java 里唯一带连字符的关键字，少一个横线就变成两个不认识的标识符，编译直接失败。

Q：密封类和 final 到底该怎么选？

只要不打算让任何人继承，就用 final，简单直接。只有当你确实需要「一小撮受控子类」时才上 sealed——它带来的额外收益是 switch 能穷举，代价是每加一个子类都要改 permits。

小结

• sealed 类用 permits 列出「允许的子类」，另外任何类都不能继承它（Java 17 转正，JEP 409）。
• 密封类的直接子类必须声明为 final、sealed 或 non-sealed 之一。
• 子类和密封类同文件时可省略 permits。
• 密封类在「完全封闭（final）」和「完全开放（普通类）」之间提供了可控的中间选项。
• 它和 switch 模式匹配配合，能让编译器确认分支已穷举，是表达「有限种类」的强大工具。

下一章我们讲记录类（record），它和密封类经常被一起使用，用来简洁地描述「不可变的数据」。