Java 17 LTS密封类

概述

Java 17（2021年9月）是第三个 LTS 版本，也是目前推荐的生产环境版本。密封类正式发布，为 Java 的类型系统带来了重要增强。

密封类 (正式)

// 密封类定义
public sealed class Shape 
    permits Circle, Rectangle, Triangle {
    
    public abstract double area();
}

// final 子类 - 不能再被继承
public final class Circle extends Shape {
    private final double radius;
    
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }
    
    @Override
    public double area() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

// sealed 子类 - 继续限制继承
public sealed class Rectangle extends Shape 
    permits Square {
    
    protected final double width, height;
    
    public Rectangle(double width, double height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
    
    @Override
    public double area() {
        return width * height;
    }
}

// final 子类
public final class Square extends Rectangle {
    public Square(double side) {
        super(side, side);
    }
}

// non-sealed 子类 - 开放继承
public non-sealed class Triangle extends Shape {
    private final double base, height;
    
    public Triangle(double base, double height) {
        this.base = base;
        this.height = height;
    }
    
    @Override
    public double area() {
        return 0.5 * base * height;
    }
}

密封类与模式匹配

// 编译器知道所有可能的子类型
public double calculateArea(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();
        // 不需要 default，因为已经穷尽所有情况
    };
}

密封接口

public sealed interface Vehicle 
    permits Car, Truck, Motorcycle {
    
    String brand();
    int wheels();
}

public record Car(String brand) implements Vehicle {
    public int wheels() { return 4; }
}

public record Truck(String brand, int capacity) implements Vehicle {
    public int wheels() { return 6; }
}

public record Motorcycle(String brand) implements Vehicle {
    public int wheels() { return 2; }
}

Switch 模式匹配 (预览)

// 类型模式
static String format(Object obj) {
    return switch (obj) {
        case Integer i -> "int: " + i;
        case Long l -> "long: " + l;
        case Double d -> "double: " + d;
        case String s -> "String: " + s;
        case null -> "null";
        default -> "Unknown: " + obj;
    };
}

// 守卫模式
static String classify(Object obj) {
    return switch (obj) {
        case Integer i when i > 0 -> "positive int";
        case Integer i when i < 0 -> "negative int";
        case Integer i -> "zero";
        case String s when s.isEmpty() -> "empty string";
        case String s -> "string: " + s;
        default -> "other";
    };
}

// Record 模式
record Point(int x, int y) {}

static String describe(Object obj) {
    return switch (obj) {
        case Point(int x, int y) when x == y -> "diagonal point";
        case Point(int x, int y) -> "point at (" + x + ", " + y + ")";
        default -> "not a point";
    };
}

增强的伪随机数生成器

// 新的随机数 API
RandomGenerator random = RandomGenerator.getDefault();

// 各种随机数生成器
RandomGenerator.of("L64X128MixRandom");
RandomGenerator.of("Xoshiro256PlusPlus");

// 可分割的随机数生成器（用于并行）
SplittableGenerator splittable = new SplittableRandom();
Stream<SplittableGenerator> splits = splittable.splits(10);

// 可跳跃的随机数生成器
JumpableGenerator jumpable = (JumpableGenerator) RandomGenerator.of("Xoroshiro128PlusPlus");
jumpable.jump();  // 跳跃到新状态

// 流式 API
random.ints(10, 0, 100).forEach(System.out::println);
random.doubles(5).forEach(System.out::println);

上下文特定的反序列化过滤器

// 全局过滤器
ObjectInputFilter filter = ObjectInputFilter.Config.createFilter(
    "maxdepth=5;maxrefs=500;!com.example.dangerous.*"
);
ObjectInputFilter.Config.setSerialFilter(filter);

// 流特定过滤器
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(inputStream);
ois.setObjectInputFilter(info -> {
    if (info.serialClass() != null && 
        info.serialClass().getName().startsWith("com.example.safe")) {
        return ObjectInputFilter.Status.ALLOWED;
    }
    return ObjectInputFilter.Status.REJECTED;
});

外部函数和内存 API (孵化)

// 分配本地内存
try (MemorySegment segment = MemorySegment.allocateNative(100)) {
    MemoryAccess.setIntAtOffset(segment, 0, 42);
    int value = MemoryAccess.getIntAtOffset(segment, 0);
}

// 映射文件
try (FileChannel channel = FileChannel.open(path)) {
    MemorySegment mapped = channel.map(
        FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, channel.size(),
        MemorySession.openImplicit()
    );
}

移除的特性

Applet API

// 已废弃并标记为移除
@Deprecated(since = "9", forRemoval = true)
public class Applet { }

RMI Activation

RMI 激活机制被移除。

实验性 AOT 和 JIT 编译器

GraalVM 的 AOT 和 JIT 编译器从 JDK 中移除。

废弃的特性

Security Manager

// 已废弃，将在未来版本移除
@Deprecated(since = "17", forRemoval = true)
public class SecurityManager { }

macOS 渲染管线

支持 Apple Metal API，提升图形性能。

强封装 JDK 内部

默认情况下，JDK 内部 API 被强封装。

# 如需访问内部 API
java --add-opens java.base/java.lang=ALL-UNNAMED MyApp

# 或在编译时
javac --add-exports java.base/sun.nio.ch=ALL-UNNAMED MyClass.java

总结

特性	说明
密封类	正式发布，限制类继承
Switch 模式匹配	预览，更强大的 switch
随机数生成器	新的 RandomGenerator API
反序列化过滤器	上下文特定的安全过滤
移除 Applet	清理遗留 API
强封装	JDK 内部 API 默认封装

Java 17 作为 LTS 版本，是从 Java 8 或 Java 11 升级的理想目标。密封类的正式发布为领域建模提供了更精确的类型表达能力。