Java 17 新特性深度解析：记录类、密封类、模式匹配与增强的 switch 表达式对比 Java 8

Knight_AL2025-12-25 12:11

文章目录

  • 一、记录类（Records）
    • [Java 8 实现：](#Java 8 实现：)
    • [Java 17 实现：](#Java 17 实现：)
  • [二、密封类（Sealed Classes）](#二、密封类（Sealed Classes）)
    • [Java 8 实现：](#Java 8 实现：)
    • [Java 17 实现：](#Java 17 实现：)
  • 三、模式匹配
    • [Java 8 实现：](#Java 8 实现：)
    • [Java 17 实现：](#Java 17 实现：)
  • [四、增强的 switch 表达式](#四、增强的 switch 表达式)
    • [Java 8 实现：](#Java 8 实现：)
    • [Java 17 实现：](#Java 17 实现：)
  • 五、总结

随着 Java 17 的发布，Java 语言迎来了诸多令人激动的新特性。这些新特性不仅使代码更加简洁，还提升了开发效率。探讨 Java 17 中的四个重要新特性： 记录类（Records） 、 密封类（Sealed Classes） 、 模式匹配 和 增强的 switch 表达式 。同时，我们将与 Java 8 中的实现做对比，帮助你更好地理解新特性带来的变化。

一、记录类（Records）

Java 8 实现：

在 Java 8 中，我们经常使用 JavaBean 或 DTO 类来表示数据对象，这需要手动编写构造方法、toString()、equals() 和 hashCode() 方法。这个过程非常冗长，且容易出错。

Java 8 示例：

java 复制代码 
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    // 构造方法
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // getter 和 setter 方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    // 重写 toString()
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "', age=" + age + '}';
    }

    // 重写 equals()
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age && name.equals(person.name);
    }

    // 重写 hashCode()
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

这种实现不仅冗长，而且重复性高，且容易出错。

Java 17 实现：

在 Java 17 中，记录类（record）简化了数据对象的定义，自动生成构造方法、toString()、equals() 和 hashCode() 方法。

Java 17 示例：

java 复制代码 
public record Person(String name, int age) { }

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("Alice", 30);
        System.out.println(person.name()); // 输出 Alice
        System.out.println(person.age());  // 输出 30
        System.out.println(person); // 自动调用 toString() 输出 Person[name=Alice, age=30]
    }
}

对比：

  • 简洁性 ：在 Java 17 中，Person 类不需要手动编写 toString()、equals()、hashCode() 或构造方法，代码简洁很多。
  • 自动生成方法 ：Java 17 自动生成了构造方法、toString()、equals() 和 hashCode() 方法，大大减少了样板代码。

二、密封类（Sealed Classes）

Java 8 实现：

在 Java 8 中，没有直接的机制来限制类的继承。为了实现类似功能，通常需要依赖接口和抽象类，但无法控制继承层次的开放性。

Java 8 示例：

java 复制代码 
public abstract class Shape { }

public class Circle extends Shape { }
public class Square extends Shape { }
public class Triangle extends Shape { }

在 Java 8 中，Shape 类无法限制哪些类可以继承它，Triangle 也可以继承 Shape，这可能不是我们想要的行为。

Java 17 实现：

Java 17 引入了密封类（sealed），允许开发者指定哪些类可以继承该类，从而增强了类型安全性和控制继承层次。

Java 17 示例：

java 复制代码 
public sealed class Shape permits Circle, Square { }

public final class Circle extends Shape { }
public final class Square extends Shape { }
public class Triangle extends Shape { }  // 编译错误：Triangle 不是允许的子类

对比：

  • 继承控制 ：Java 17 中，Shape 是密封类，只允许 Circle 和 Square 继承，而 Triangle 不能继承 Shape。
  • 增强的类型安全性：通过密封类，我们可以更精确地控制哪些类可以继承，避免意外的子类继承。

三、模式匹配

Java 8 实现：

在 Java 8 中，instanceof 用于检查对象的类型，但我们通常需要显式进行类型转换，代码较为冗长且容易出错。

Java 8 示例：

java 复制代码 
if (obj instanceof String) {
    String str = (String) obj;
    System.out.println(str.length());  // 显式类型转换
}

在这个例子中，使用 instanceof 后，我们还需要手动进行类型转换（(String) obj），这种方式容易出错且显得冗长。

Java 17 实现：

Java 17 引入了模式匹配，简化了类型检查和转换的过程。我们可以直接在 instanceof 中进行类型转换，代码更简洁。

Java 17 示例：

java 复制代码 
if (obj instanceof String str) {
    System.out.println(str.length());  // 无需显式转换，直接使用 str
}

对比：

  • 简化代码 ：Java 17 中，我们无需显式地进行类型转换，instanceof 操作会自动将对象转换为指定类型。
  • 增强的可读性：代码更简洁，易于理解，避免了多余的类型转换。

四、增强的 switch 表达式

Java 8 实现：

在 Java 8 中，switch 语句用于多个条件的分支判断，但它只能执行语句块，不能直接返回值。若需要返回值，我们通常需要结合 break 和外部变量。

Java 8 示例：

java 复制代码 
int dayOfWeek = 3;
String dayType;
switch (dayOfWeek) {
    case 1:
    case 7:
        dayType = "Weekend";
        break;
    case 2:
    case 3:
    case 4:
    case 5:
    case 6:
        dayType = "Weekday";
        break;
    default:
        dayType = "Invalid day";
        break;
}
System.out.println(dayType);  // 输出 Weekday

在 Java 8 中，switch 语句没有返回值，必须使用 break 来跳出每个 case，如果需要返回值，代码会变得较为复杂。

Java 17 实现：

Java 17 引入了增强的 switch 表达式，它允许直接返回值，并支持 yield 关键字来返回结果。

Java 17 示例：

java 复制代码 
int dayOfWeek = 3;
String dayType = switch (dayOfWeek) {
    case 1, 7 -> "Weekend";  // 合并 case 标签
    case 2, 3, 4, 5, 6 -> "Weekday";
    default -> throw new IllegalArgumentException("Invalid day: " + dayOfWeek);
};
System.out.println(dayType);  // 输出 Weekday

使用 yield 关键字：

java 复制代码 
int month = 5;
String season = switch (month) {
    case 12, 1, 2 -> {
        yield "Winter";
    }
    case 3, 4, 5 -> {
        yield "Spring";
    }
    case 6, 7, 8 -> {
        yield "Summer";
    }
    case 9, 10, 11 -> {
        yield "Fall";
    }
    default -> throw new IllegalArgumentException("Invalid month: " + month);
};
System.out.println(season);  // 输出 Spring

对比：

  • 返回值支持 ：Java 17 中，switch 表达式直接返回值，不再需要使用 break。
  • 灵活性 ：通过 yield，switch 可以执行复杂的逻辑并返回结果，增强了 switch 的表达能力。

五、总结

Java 17 的新特性极大地提升了编程体验，简化了代码结构，并提高了代码的可维护性和安全性。与 Java 8 相比，Java 17 引入的记录类、密封类、模式匹配和增强的 switch 表达式使得 Java 编程语言更加现代化。

  • 记录类简化了不变数据对象的创建，减少了重复代码。
  • 密封类提供了更强的类型安全控制，限制了类的继承。
  • 模式匹配简化了类型检查和转换，使代码更简洁。
  • 增强的 switch 表达式 允许返回值，支持多个 case 合并，且通过 yield 提供了更强的灵活性。
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