在 Java 17 之前，使用传统的类层次结构来实现多态往往需要编写大量的 instanceof 检查或 switch 语句，并手工维护类之间的关系。自从 Java 15 引入了 sealed classes（封闭类）以及在 Java 17 强化了模式匹配（Pattern Matching），我们可以在保持代码安全、可读的同时，极大地简化多态实现。下面我们通过一个完整的示例来说明这一点。

1. 背景：传统多态实现的痛点

abstract class Shape { }
class Circle extends Shape { }
class Rectangle extends Shape { }

public double area(Shape s) {
    if (s instanceof Circle c) {
        return Math.PI * c.radius * c.radius;
    } else if (s instanceof Rectangle r) {
        return r.width * r.height;
    } else {
        throw new IllegalArgumentException("Unknown shape");
    }
}

• 耦合度高：每新增一种形状，就需要在 area 方法中加入新的分支。
• 可维护性差：业务逻辑与类型检查混在一起，阅读不够直观。
• 安全性不足：如果忘记处理某个子类，编译器不会提醒。

2. 使用 sealed 简化类层次

sealed 声明告诉编译器哪些子类是合法的，保证所有合法子类都已被列举：

public sealed abstract class Shape permits Circle, Rectangle {
    // common properties or methods
}

public final class Circle extends Shape {
    final double radius;
    public Circle(double radius) { this.radius = radius; }
}

public final class Rectangle extends Shape {
    final double width, height;
    public Rectangle(double w, double h) { this.width = w; this.height = h; }
}

• Circle 与 Rectangle 必须被声明为 final 或者再次 sealed（避免进一步派生）。
• 编译器会强制检查 Shape 的所有合法子类，防止遗漏。

3. 结合模式匹配的 switch 语法

Java 17 对 switch 语法进行了增强，允许我们在 switch 中直接使用模式匹配：

public double area(Shape s) {
    return switch (s) {
        case Circle c -> Math.PI * c.radius * c.radius;
        case Rectangle r -> r.width * r.height;
    };
}

• 简洁：不需要 instanceof 语句。
• 安全：因为 Shape 是 sealed，编译器会检查所有分支是否已覆盖所有合法子类。若未覆盖，编译会报错。
• 可读：逻辑清晰，一眼就能看出每种形状的处理方式。

4. 进一步提升：使用 record 记录类

如果形状类仅仅是数据持有者，可以用 record 来简化定义：

public sealed record Shape permits Circle, Rectangle { }

public sealed record Circle(double radius) extends Shape { }
public sealed record Rectangle(double width, double height) extends Shape { }

• record 自动生成构造器、equals、hashCode、toString。
• 代码更短、更易维护。

5. 小结

• sealed：让类层次更明确，避免隐藏的子类导致的不可预期行为。
• 模式匹配：让 switch 语句更强大，直接在分支中解构对象。
• record：提供更简洁的数据持有类，配合 sealed 可以快速搭建安全、易读的类型体系。

当你在项目中需要处理多态时，推荐先使用 sealed 来定义有限的子类集合，然后利用模式匹配的 switch 来实现业务逻辑。这样既能保持代码的安全性，也能显著提升可维护性和可读性。