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使用 Record 实现密封类型

Q: 「使用 Record 实现密封类型」这节课中我会学到什么？

建模封闭层次结构 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Java Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

建模封闭层次结构

使用 Record 实现密封类型 是 CoddyKit 上的免费 Java Academy 课时。这是第 3 节课，共 4 节。你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。这是 Java Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 Java Academy 课程共包含 4 节课。

密封类型与记录类

密封接口与记录类是非常理想的组合。密封接口定义一组封闭的情况；每个记录类都是一个具体且不可变的情况。二者结合后，可以对代数数据类型进行建模。

记录类隐式具有 final 修饰

记录类会自动具有 final 修饰，因此满足允许的子类型必须是 final、sealed 或 non-sealed 的规则。不需要额外的修饰符。

封闭的 Shape 继承层次

可以将图形建模为实现密封接口的记录类，让每个记录类携带自己的数据。

public class Main {
    sealed interface Shape permits Circle, Rectangle {}
    record Circle(double radius) implements Shape {}
    record Rectangle(double width, double height) implements Shape {}

    public static void main(String[] args) {
        Shape s = new Rectangle(3, 4);
        System.out.println(s);
    }
}

添加行为

密封接口可以声明由每个记录类实现的方法，从而在这个封闭集合上实现多态。

public class Main {
    sealed interface Shape permits Circle, Rectangle {
        double area();
    }
    record Circle(double radius) implements Shape {
        public double area() { return Math.PI * radius * radius; }
    }
    record Rectangle(double width, double height) implements Shape {
        public double area() { return width * height; }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Shape s = new Circle(2);
        System.out.printf("Area: %.2f%n", s.area());
    }
}

自动获得相等性与 toString

记录类会自动生成 equals、hashCode 和 toString。具有相同组件的两个记录类相等，这非常适合进行值建模。

public class Main {
    sealed interface Shape permits Circle {}
    record Circle(double radius) implements Shape {}

    public static void main(String[] args) {
        Circle a = new Circle(5);
        Circle b = new Circle(5);
        System.out.println(a.equals(b));
        System.out.println(a);
    }
}

建模结果

一种常见模式是使用密封结果类型，其中包含一个成功记录类和一个失败记录类，用它们替代表示预期结果的可空返回值或异常。

public class Main {
    sealed interface Result permits Ok, Err {}
    record Ok(int value) implements Result {}
    record Err(String message) implements Result {}

    static Result parse(String s) {
        try { return new Ok(Integer.parseInt(s)); }
        catch (NumberFormatException e) { return new Err("bad number: " + s); }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(parse("42"));
        System.out.println(parse("oops"));
    }
}

使用紧凑构造方法进行验证

记录类可以在紧凑构造方法中验证输入，从而通过构造过程确保每种情况都有效。

public class Main {
    sealed interface Shape permits Circle {}
    record Circle(double radius) implements Shape {
        Circle {
            if (radius < 0) throw new IllegalArgumentException("radius must be >= 0");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try { new Circle(-1); }
        catch (IllegalArgumentException e) { System.out.println(e.getMessage()); }
    }
}

递归数据模型

由于记录类可以引用密封接口，因此您可以构建表达式树或链表等递归结构。

public class Main {
    sealed interface Expr permits Num, Add {}
    record Num(int value) implements Expr {}
    record Add(Expr left, Expr right) implements Expr {}

    public static void main(String[] args) {
        Expr e = new Add(new Num(1), new Add(new Num(2), new Num(3)));
        System.out.println(e);
    }
}

不可变性的好处

记录类具有浅层不可变性，因此由记录类组成的密封继承层次易于理解、可以安全共享，也有利于并发处理。不需要对记录类本身进行防御性复制。

与分支选择配合

密封记录类与模式匹配 switch 配合时效果出色：每个分支都可以解构一个记录类，并由编译器检查是否覆盖了所有情况。我们将在模式课程中进一步探讨这一点。

在模型上进行计算

您可以编写一个解释器方法，遍历递归的记录类树。

public class Main {
    sealed interface Expr permits Num, Add {}
    record Num(int value) implements Expr {}
    record Add(Expr left, Expr right) implements Expr {}

    static int eval(Expr e) {
        if (e instanceof Num n) return n.value();
        Add a = (Add) e;
        return eval(a.left()) + eval(a.right());
    }

    public static void main(String[] args) {
        Expr e = new Add(new Num(4), new Add(new Num(5), new Num(6)));
        System.out.println(eval(e));
    }
}

快速检查

请检验您对密封记录类的理解。

回顾

您学会了将密封类型与记录类结合使用。

记录类隐式具有 final 修饰，因此可以作为允许的子类型。
密封接口可以声明共享方法。
记录类会自动提供相等性、哈希处理和 toString。
二者结合后，可以对封闭、不可变且可能递归的数据进行建模。

常见问题解答

「使用 Record 实现密封类型」课时是免费的吗？

是的 — 「使用 Record 实现密封类型」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 Java Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 Java Academy 课程共包含 4 节课。

「使用 Record 实现密封类型」这节课中我会学到什么？

建模封闭层次结构你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Java Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 Java Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 Java Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。这是第 3 节课，共 4 节。

「使用 Record 实现密封类型」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 Java Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 Java Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

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