Java Records与Sealed Classes：重塑数据建模的现代范式
随着Java语言的持续演进，Records和Sealed Classes作为JDK 14以来引入的重要特性，正在从根本上改变开发者在Java应用中进行数据建模的方式。这两种特性通过提供更简洁的语法和更强的约束能力，使得建模意图更加清晰，代码更加安全可靠。本文将探讨如何结合Records和Sealed Classes来构建表达力强且不易出错的数据模型。
Records：透明数据载体
Java Records（记录类）的主要目标是模拟不可变数据，其设计初衷是作为数据的透明载体。在Records出现之前，我们通常需要编写大量样板代码，如字段声明、构造函数、getter方法、equals()、hashCode()和toString()等。Records通过简洁的语法自动实现了这些功能。
例如，定义一个表示二维点的Record非常简单：
public record Point(int x, int y) {}这行简洁的代码自动提供了：final类、两个final字段、规范构造函数、访问器方法以及equals、hashCode和toString方法的实现。Records特别适合值基类的建模，如DTO、事件对象和查询结果等场景，使代码更加简洁且易于维护。
Sealed Classes：受控的继承层级
Sealed Classes（密封类）允许开发者明确指定哪些类可以继承或实现它，从而对继承层级进行严格控制。这一特性增强了代码的安全性和可维护性，特别是在设计领域模型时，可以精确控制类型的扩展。
定义一个密封接口及其实现类：
public sealed interface Shape permits Circle, Rectangle, Triangle { double area();}public final class Circle implements Shape { private final double radius; public Circle(double radius) { this.radius = radius; } @Override public double area() { return Math.PI radius radius; }}public final class Rectangle implements Shape { private final double width, height; public Rectangle(double width, double height) { this.width = width; this.height = height; } @Override public double area() { return width height; }}通过sealed关键字和permits子句，我们明确规定了只有Circle、Rectangle和Triangle可以实现Shape接口。这种约束确保了类型的完整性，使模式匹配和 exhaustive switch表达式成为可能。
Records与Sealed Classes的强强联合
将Records和Sealed Classes结合使用可以创建出既安全又表达力强的数据模型。Records提供了简洁的数据表示，而Sealed Classes确保了类型层次的可控性。
以下是一个结合两种特性的示例：
public sealed interface Result<T> permits Success, Failure {}public record Success<T>(T data) implements Result<T> {}public record Failure<T>(String message) implements Result<T> {}这个模型明确表示一个操作结果要么是成功的（包含数据），要么是失败的（包含错误信息）。由于Result是密封接口，编译器知道只有Success和Failure两种实现，这使得在使用switch表达式时可以检查穷尽性：
Result<String> result = // ...switch (result) { case Success<String>(var data) -> System.out.println(Success: + data); case Failure<String>(var message) -> System.out.println(Error: + message);}这种组合不仅减少了代码量，还提高了类型安全性，编译器可以在编译时捕获未处理的情况，大大减少了运行时错误。
实际应用场景
在实际应用中，Records和Sealed Classes的组合特别适合以下场景：代数数据类型（ADT）的建模、领域驱动设计中的值对象、API响应封装、状态机表示以及配置对象的建模等。
例如，在构建一个电子商务系统时，可以使用这种组合来精确表示订单状态：
public sealed interface OrderStatus permits Created, Paid, Shipped, Delivered, Cancelled {}public record Created() implements OrderStatus {}public record Paid(LocalDateTime paymentTime) implements OrderStatus {}public record Shipped(String trackingNumber) implements OrderStatus {}public record Delivered(LocalDateTime deliveryTime) implements OrderStatus {}public record Cancelled(String reason) implements OrderStatus {}这种建模方式不仅清晰地表达了业务领域的概念，还确保了状态转换的合法性和可追踪性。
结论
Java Records和Sealed Classes的结合为数据建模提供了全新的范式。Records减少了样板代码，提高了代码的简洁性和可读性；Sealed Classes则通过限制继承层级增强了类型安全性和领域表达的精确性。这两种特性的协同使用使得Java开发者能够构建更加健壮、可维护且表达力强的数据模型，标志着Java在现代化语言特性方面的重要进步。随着模式匹配等特性的进一步完善，这种组合将在Java生态系统中发挥越来越重要的作用。