语言与类型系统

record：数据载体，而不是万能类01

record 在 JDK 16 转正。它用一行声明换来构造器、访问器、equals / hashCode / toString，并默认不可变（字段是 private final）。它适合透明地承载一组值，不适合需要继承或复杂生命周期的对象。

public record Point(int x, int y) {
    // 紧凑构造器：参数校验，不重复写字段赋值
    public Point {
        if (x < 0 || y < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("坐标必须非负");
        }
    }

    // 额外方法可以有，但不能添加实例字段
    public Point translate(int dx, int dy) {
        return new Point(x + dx, y + dy);
    }
}

紧凑构造器里写 x = ... 是在给隐式字段赋值；不要写 this.x = x。record 的访问器是 x() 而不是 getX()，这是刻意的命名选择。

• 适合：DTO、返回值、模式匹配的载体、Map 的复合 key。
• 不适合：需要 setter、需要继承、需要惰性计算大量派生状态的对象。
• 注意：record 不可变不等于深不可变——如果组件是 List，列表内容仍可能被修改。需要防御性拷贝时在紧凑构造器里做 List.copyOf。
• record 可以显式重写访问器来做派生值，但不要在访问器里做昂贵计算；每次调用都会重新执行。

public record Range(int from, int to) {
    public Range {
        if (from > to) throw new IllegalArgumentException("from > to");
    }
    public int length() { return to - from; }
}

var r = new Range(3, 8);
System.out.println(r);          // Range[from=3, to=8]
System.out.println(r.length()); // 5

sealed：封闭类型集合02

sealed 在 JDK 17 转正，用来限制「谁可以继承 / 实现我」。它本身不提供多态，价值在于让编译器知道所有子类型，从而让 switch 的穷尽性检查成为可能。

public sealed interface Shape permits Circle, Square, Triangle {}

public record Circle(double radius) implements Shape {}
public record Square(double side) implements Shape {}
public non-sealed class Triangle implements Shape {
    public double base, height; // 允许继续被继承
}

• 子类型必须显式声明为 final、sealed 或 non-sealed 之一。
• permits 可以省略：当所有子类型都在同一个源文件中时，编译器可以自动推断。
• 子类型通常要与父类型在同一个模块；未命名模块中则要同一个包。
• non-sealed 打开继承，意味着这一支不再受穷尽性保护。

instanceof 模式：判断与绑定合并03

JDK 16 转正后，if (o instanceof String s) 在判断成功的同时完成绑定，不再需要强转。模式变量的作用域是「确定匹配成功」之后的代码路径。

static String normalize(Object o) {
    if (o instanceof String s && !s.isBlank()) {
        return s.strip().toLowerCase();
    }
    return "";
}

// 否定分支也能用，但作用域受流分析限制
if (!(o instanceof String s)) {
    return "";
}
return s.toUpperCase(); // 这里 s 已确定存在

&& 的右侧可以安全使用模式变量；|| 的右侧不行，因为左侧失败并不代表变量已绑定。这个规则由编译器做流分析，不需要你手动判断。

switch 模式匹配：类型分支的终局写法04

JDK 21 转正后，switch 的选择器可以是任意引用类型，case 支持类型模式、when 守卫、null 分支。配合 sealed 层级，可以做到不写 default 也穷尽。

static String describe(Object o) {
    return switch (o) {
        case null -> "null";
        case Integer i when i > 0 -> "正整数 " + i;
        case Integer i -> "非正整数 " + i;
        case String s when s.isBlank() -> "空白字符串";
        case String s -> "字符串 " + s;
        case int[] arr -> "数组长度 " + arr.length;
        default -> "其他 " + o.getClass().getSimpleName();
    };
}

System.out.println(describe(42));      // 正整数 42
System.out.println(describe(-1));      // 非正整数 -1
System.out.println(describe("  "));    // 空白字符串
System.out.println(describe(null));    // null

• case null 必须显式处理，否则选择器为 null 时抛 NPE。
• when 是守卫条件，不满足会继续尝试后续 case。
• case 有支配顺序：更具体的类型必须写在更宽泛的类型前面，否则编译报错（例如 case Object o 不能放在 case String s 前面）。
• 同一个 switch 中不能出现两个「类型擦除后相同」的模式，例如 case List<String> l 与 case List<Integer> l。

sealed interface Shape permits Circle, Square {}
record Circle(double r) implements Shape {}
record Square(double side) implements Shape {}

static double area(Shape s) {
    return switch (s) {           // 无 default，编译器检查穷尽性
        case Circle c -> Math.PI * c.r() * c.r();
        case Square q -> q.side() * q.side();
    };
}

Record Patterns：在模式里解构05

record pattern 在 JDK 21 转正，允许在 instanceof 和 switch 中直接拆开 record 的组件，并支持多层嵌套。它把「判断类型 → 强转 → 调访问器」三步压缩成一个模式。

record Point(int x, int y) {}
record Line(Point start, Point end) {}

static String quadrant(Object o) {
    if (o instanceof Line(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2))) {
        return "线段 (" + x1 + "," + y1 + ") → (" + x2 + "," + y2 + ")";
    }
    return "不是线段";
}

System.out.println(quadrant(new Line(new Point(0, 0), new Point(3, 4))));
// 线段 (0,0) → (3,4)

组件也可以是类型模式，而不只是 var。例如 case Line(Point(int x1, int y1), Point(int x2, int y2)) 会进一步要求组件确实是 int 坐标。使用 var 最简洁，但类型模式能表达更强的约束。

static int sum(Object o) {
    return switch (o) {
        case Point(int x, int y) -> x + y;
        case Line(Point(var x1, var y1), Point(var x2, var y2)) -> x1 + y1 + x2 + y2;
        default -> 0;
    };
}

从 Java 8 写法迁移06

把旧代码改成 JDK 21 风格，不需要一次性重写。按下面的优先级逐步替换，风险最低、收益最明显。

// JDK 8
if (obj instanceof String) {
    String s = (String) obj;
    if (s.length() > 3) {
        return s.toUpperCase();
    }
}

// JDK 21
if (obj instanceof String s && s.length() > 3) {
    return s.toUpperCase();
}

版本边界BOUNDARY

这张表比 API 本身更值得记。写代码时先确认你的运行时版本。

费曼自检SELF CHECK

先合上页面，用自己的话回答，再展开对照。能讲出因果和反例，才算真正掌握。