一文彻底理解Java 17中的新特性密封类

news2024/11/16 11:48:54

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),可以控制智能被同一个包下的类继承。

上面两种方式控制的粒度都是非常粗,如果有更精细化的限制需求的话,是很难实现的。

新特性

为了进一步增强限制能力,java17中的密封类增加了几个关键词:

  • sealed:修饰类/接口,为了描述这个类/接口为密封类/接口
  • non-sealed: 修饰类/接口,为了描述这个类/接口为非密封类/接口
  • petmits:用在extends或者implement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。

假设我们设计王者荣耀这个游戏,这个游戏给用户选择的英雄分为五大类:

  • 坦克
  • 射手
  • 法师
  • 辅助
  • 刺客

每个种类下面又有各种不同的英雄。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 {

}

// 射手英雄的抽象
public class AdcHero extends Hero {

}

// 法师英雄的抽象
public class MageHero extends Hero {

}

// 刺客英雄的抽象
public class AssassinHero extends Hero {

}

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

}

// 坦克英雄:亚瑟
public class YaSe extends TankHero {

}

// 输出英雄:后羿
public class HouYi extends AttackHero {

}

// 输出英雄:妲己
public class DaJi extends MageHero {

}

// 刺客英雄:猴子
public class HouZi extends AssassinHero {

}

// 辅助英雄:张飞
public class ZhangFei extends SupportHero {

}

整体结构有三层,具体如下图所示:

在这里插入图片描述
第一层:Hero是所有英雄的基类,定义英雄的基础属性
第二层:按英雄的分类的五个不同抽象,定义英雄的公共属性。
第三层:具体的英雄定义。

这个时候为了避免开发人员在创建英雄的时候,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。

这个场景我们对于第一层和第二层是稳定的,对于第二层英雄的种类的抽象不允许在增加,此时我们就可以这样写:

public sealed class Hero permits TankHero, AdcHero, MageHero,AssassinHero,SupportHero {

}

通过sealed关键词和permitspermists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, AdcHero, MageHero,AssassinHero,SupportHero这五个。

改造完成之后,我们会发现TankHero, AdcHero, MageHero,AssassinHero,SupportHero这五个类开始报错了,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sealed、non-sealed、final之间选择一个定义,她们分别代表:

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

在这个场景下,第一层和第二层稳定,允许第三层具体英雄角色可以后期不断增加新英雄,所以三类抽象英雄可以这样编写。

public non-sealed class TankHero extends Hero {

}

对于第三层英雄角色,已经是具体实现,则可以使用final定义来阻断后续的继承关系。

public final class YaSe extends AttackHero {

}

通过这样的设置,这三层英雄的结构第一和第二层就得到了比较好的保护。

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