用非密封 class 扩展密封 class 有什么意义？

Question

我不太明白为什么JEP 360/Java15中有一个non-sealed关键字。对我来说，密封的 class 的扩展应该只是最终的或密封的 class 本身。

提供“非密封”关键字将邀请开发人员进行黑客攻击。为什么我们允许将密封 class 扩展为非密封 class？

Answer 1

假设您想在代码中写一个 class Shape。如果你不想实例化它，你也可以将它设为 class abstract。你想在一些 class 中扩展它，比如 Circle、Triangle 和 Rectangle。现在您已经实现了它，您希望确保没有人能够扩展您的 Shape class。不用 sealed 关键字可以吗？
不，因为您必须将其设为 final，在这种情况下您将无法将其扩展为具有任何子 class。这就是 sealed 关键字的用武之地！您制作了一个抽象 class 密封并限制了 classes 能够扩展它的内容：

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

请记住，如果您的子class与Shape class不在同一个包中，您必须在包中提及他们的名字：

public abstract sealed class Shape
    permits com.example.Circle    { ... }

现在，当您声明这三个子class时，您必须将它们设为 final、sealed 或 non-sealed （一个和只能使用这些修饰符之一）.

现在什么时候可以在需要的 class 中扩展 Circle？只有当你告诉 Java 它可以通过使用 non-sealed 关键字被未知的子 class 扩展：

public non-sealed class Circle {...}

Answer 2

我认为 JEP 360 中的以下示例说明了这一点：

package com.example.geometry;

public abstract sealed class Shape
    permits Circle, Rectangle, Square {...}

public final class Circle extends Shape {...}

public sealed class Rectangle extends Shape 
    permits TransparentRectangle, FilledRectangle {...}
public final class TransparentRectangle extends Rectangle {...}
public final class FilledRectangle extends Rectangle {...}

public non-sealed class Square extends Shape {...}

您只想允许指定的 class 扩展 Shape。现在制作 Square non-sealed 有什么意义？因为您想允许任何其他 class 扩展 Square（和层次结构）。

可以这样想：任何想要扩展 Shape 的 class 都必须使用 Circle、Rectangle 或 Square 来实现介于之间。因此，此 sub-hierarchy 的每个扩展 class 将是 Circle、Rectangle 或 Square（is-a 关系）。

sealed/non-sealed-组合允许您仅“密封”层次结构的一部分，而不是全部（从根开始）。

注意 JEP 360 告诉我们关于允许的 classes:

Every permitted subclass must choose a modifier to describe how it continues the sealing initiated by its superclass:

选项有：final、sealed或non-sealed。你被逼得露骨了，所以我们需要non-sealed来“打破封印”。

Brian Goetz 有一个现实的用例，并解释了现实生活中的好处。我想再补充一个例子：

假设您正在开发一款有英雄和怪物的游戏。有些 classes 可能是这样的：

public sealed class Character permits Hero, Monster {}

public sealed class Hero extends Character permits Jack, Luci {}
public non-sealed class Monster extends Character {}

public final class Jack extends Hero {}
public final class Luci extends Hero {}

游戏有两个主角，还有几个敌人。主要角色是一成不变的但可以有任意多不同的怪物。 游戏中的每个角色要么是英雄，要么是怪物。

这是一个最小的例子，希望它更具说明性，并且可能会有变化，例如添加 class CustomHero 使模组制作者能够创建自定义英雄。

Answer 3

因为在 real-world API 中，有时我们希望支持特定的扩展点，同时限制其他扩展点。 Shape 示例并不是特别令人回味，这就是为什么允许它看起来很奇怪的原因。

Sealed 类是关于更好地控制谁可以扩展给定的可扩展类型。您可能想要这样做有多种原因，“确保没有人扩展层次结构”只是其中之一。

在很多情况下，API 有几个“内置”抽象，然后是一个“逃生舱口”抽象；这允许 API 作者将 would-be 扩展者引导到为扩展而设计的逃生口。

例如，假设您有一个使用 Command 模式的系统，您想要控制几个 built-in 命令的实现，还有一个 UserPluginCommand 用于扩展：

sealed interface Command
    permits LoginCommand, LogoutCommand, ShowProfileCommand, UserPluginCommand { ... }

// final implementations of built-in commands

non-sealed abstract class UserPluginCommand extends Command {
    // plugin-specific API
}

这样的层次结构完成了两件事：

所有的扩展都是通过UserPluginCommand汇集的，可以针对扩展进行防御性设计，提供适合用户扩展的API，但我们仍然可以使用interface-based我们设计中的多态性，知道完全不受控制的子类型是不会出现的；
系统仍然可以依赖于四种允许的类型涵盖 Command 的所有实现这一事实。因此内部代码可以使用模式匹配并对其详尽性充满信心：

switch (command) {
    case LoginCommand(...): ... handle login ...;
    case LogoutCommand(...): ... handle logout ...;
    case ShowProfileCommand(...): ... handle query ...;
    case UserPluginCommand uc: 
        // interact with plugin API
    // no default needed, this switch is exhaustive

UserPluginCommand 的子类型可能不计其数，但系统仍然可以自信地推断它可以用这四种情况覆盖海滨。

将在 JDK 中利用这一点的 API 的一个示例是 java.lang.constant，其中有两个为扩展而设计的子类型——动态常量和动态调用站点。

Answer 4

根据此documentation，non-sealed class 允许向世界开放部分继承层次结构。这意味着根 sealed class 只允许一组封闭的子 class 扩展它。

但是，subclasses 仍然可以使用 non-sealed 关键字允许自己被任意数量的 subclasses 扩展。

public sealed class NumberSystem
    // The permits clause has been omitted
    // as all the subclasses exists in the same file.
{ }
final class Binary extends NumberSystem { .. }

final class Octal extends NumberSystem { .. }

final class HexaDecimal extends NumberSystem { .. }

non-sealed class Decimal extends NumberSystem { .. }

final class NonRecurringDecimal extends Decimal {..}
final class RecurringDecimal extends Decimal {..}

用非密封 class 扩展密封 class 有什么意义？

What is the point of extending a sealed class with a non-sealed class?

java

sealed-class

java-15

java-sealed-type