Java: Records, Sealed Types, Generics — Cheat Sheet

Der Spickzettel zum Seminar Java SE Fortgeschrittene Sprachfeatures — für den Moment, in dem der Compiler eine Wildcard ablehnt, capture#1 of ? in der Meldung steht oder die Frage aufkommt, welche Retention es noch mal brauchte. Er sammelt die Regeln, nicht die Herleitung: Warum sie so sind und wie man damit modelliert, ist die Leistung des Seminars. Maßgeblich bleibt die Java-Sprachspezifikation. Jeder Abschnitt verweist auf sein Modul.

Records: was der Compiler erzeugt

public record Artikel(String nummer, List<String> etiketten) {
    public Artikel {                       // kompakte Form
        if (nummer == null || nummer.isBlank())
            throw new IllegalArgumentException("nummer");
        etiketten = List.copyOf(etiketten);   // Parameter, nicht Feld
    }
}

In der Kompaktform wird dem Parameter zugewiesen, nicht dem Feld — die Zuweisung ans final-Feld ergänzt der Compiler am Ende. Records sind nur flach unveränderlich: Eine Komponente vom Typ ArrayList bleibt von außen änderbar, solange keine defensive Kopie erfolgt. Erlaubt sind eigene Methoden und statische Felder, weitere Instanzfelder nicht.

Modul: Records

Sealed: Hierarchien abschließen

public sealed interface Position
        permits Artikelposition, Frachtzuschlag { }

non-sealed öffnet einen Zweig ausdrücklich wieder — und gibt für ihn die Vollständigkeitsprüfung auf.

Modul: Sealed Classes

Datenmodell: UND und ODER

return switch (position) {
  case Artikelposition(_, _, int menge, BigDecimal preis)
      -> preis.multiply(BigDecimal.valueOf(menge));
  case Frachtzuschlag(_, BigDecimal betrag) -> betrag;
};

Kein default-Zweig: Bei einem versiegelten Typ prüft der Compiler die Vollständigkeit, und ein Sammelzweig schaltet genau diese Prüfung ab. Record-Muster zerlegen die Variante beim Treffen; _ steht für Nicht-Gebrauchtes.

Modul: Datenmodellierung

Enums: Bordmittel und Muster

valueOf findet nur über den exakten Namen — für gebundene Kürzel oder Zahlencodes braucht es eine eigene statische Suchmethode.

EnumSet speichert als Bitmuster, EnumMap nutzt die Position als Feldindex — beide sind ihren allgemeinen Gegenstücken überlegen. Für Enums als Werte statt als Schlüssel gibt es kein optimiertes Gegenstück.

Modul: Enum-Entwurfsmuster

Verschachtelte und innere Typen

Anonyme Klassen sehen zusätzlich die lokalen Variablen und Parameter ihrer Methode — sofern diese effektiv final sind. Einen Konstruktor können sie nicht haben, weil sie keinen Namen tragen.

Modul: Innere Typen

Generics: Begriffe und Schranken

public static <T extends Comparable<T>> T groesstes(Collection<T> menge)
public static <T extends Benannt & Comparable<T>> String nameDesGroessten(…)

Schranken stehen immer mit extends, auch bei Schnittstellen — ein implements gibt es an dieser Stelle nicht. Mehrere Schranken werden mit & verbunden; eine Klasse darf dabei nur an erster Stelle stehen. Statische Methoden sehen die Typparameter ihres Typs nicht — die gehören zur Instanz.

Modul: Generics

Wildcards und PECS

Eine Meldung mit capture#1 of ? heißt fast immer: Aus demselben Argument wird gelesen und geschrieben. Dann ist ein Typparameter fällig, keine Wildcard. Zwei Fragezeichen in einer Signatur meinen nie denselben Typ.

Modul: Wildcards

Type Erasure und ihre Folgen

Weil Arrays reifizierbar und kovariant sind, Generics aber nicht, lässt sich kein Array eines parametrisierten Typs erzeugen — die Meldung lautet knapp „generic array creation”. Varargs sind Arrays und damit die Hintertür, durch die Heap Pollution ohne Fehler und ohne Warnung entsteht. @SafeVarargs ist eine Zusicherung des Autors: Der Compiler prüft sie nicht nach, und sie greift nur bei finalen, statischen oder Konstruktor-Methoden.

Modul: Generics im Detail

Annotationen

CLASS ist die Vorgabe. Wer @Retention weglässt und zur Laufzeit sucht, findet nichts — ohne Fehler, ohne Warnung.

Heißt ein Attribut value und wird nur dieses gesetzt, entfällt bei der Anwendung das value =. Alle Vorgabewerte müssen beim Übersetzen feststehen.

Modul: Annotationen

Typische Fallen

• Zugriffsmethoden eines Records mit get benannt — sie heißen wie die Komponente.
• Im kompakten Konstruktor this.feld zugewiesen. Das Feld ist final und wird vom Compiler beschrieben; zuweisen lässt sich nur der Parameter.
• Nur beim Hineingeben kopiert und die Zugriffsmethode die Originalliste zurückgeben lassen. Collections.unmodifiableList ist eine Sicht, keine Kopie.
• ordinal() in der Datenbank gespeichert und die Konstanten später umsortiert — die Zahlen ändern sich stillschweigend.
• Ein veränderliches Feld im Enum. Alle Aufrufer teilen sich dieselbe Instanz; das ist globaler Zustand.
• static bei einer verschachtelten Klasse vergessen. Sie hält dann einen verborgenen Verweis auf die äußere Instanz — mit Folgen für Speicher und Serialisierung.
• default im switch über einen versiegelten Typ ergänzt, weil die IDE es vorschlägt. Damit ist die Vollständigkeitsprüfung weg.
• implements statt extends bei einer Typparameter-Schranke geschrieben.
• Wildcards im Rückgabetyp verwendet und beim Aufrufer eine Umwandlung nachgezogen, statt die Signatur zu reparieren.
• Rohtypen benutzt, um einem Wildcard-Problem auszuweichen. Damit ist die Typprüfung abgeschaltet, und der Fehler erscheint erst beim Lesen.
• @SuppressWarnings("unchecked") gesetzt, ohne begründen zu können, warum die Umwandlung sicher ist. Die Annotation beseitigt die Meldung, nicht das Problem.
• @Retention weggelassen und sich über leere Reflection-Ergebnisse gewundert.