密封层级结构下已穷尽case的switch语句default分支何时执行？

背景代码 #

sealed interface Shape permits Rectangle, Square

record Rectangle() implements Shape

record Square() implements Shape

问题说明 #

由于Rectangle和Square是record，这个类型层级本质上无法扩展，不能添加更多子类。从JDK 21开始，带模式匹配的switch语句要求必须穷尽所有可能——要么覆盖所有case，要么提供default分支兜底。

但下面的switch语句已经覆盖了所有可能的情况（包括null），那default分支何时会被执行？编译器为何允许它存在？

switch (shape) {
    case Rectangle r -> // 处理r;
    case Square sq -> // 处理sq; 
    case null -> // 处理null情况
    default -> // 明明覆盖了所有情况，为啥这个分支被允许？
}

补充：密封层级确实可以演进（比如后续修改permits列表添加新子类），但此时编译器会自动标记switch语句，要求同步更新。

解答 #

1. Default分支的执行时机 #

永远不会执行。当前的case已经覆盖了Shape的所有许可子类，加上null分支，所有可能的输入情况都被完全覆盖，程序运行时根本不会走到default分支。

2. 允许存在的原因 #

这是Java语言在兼容性与灵活性上的设计考量：

• 兼容开发习惯：部分开发者习惯保留default分支，即使逻辑上不需要，语言允许这种写法，避免强制修改既有代码。
• 应对密封类的演进：虽然当前密封层级没有其他子类，但如果后续修改Shape的permits列表添加新实现类，没有default分支的话编译器会直接报错要求更新switch；而保留default分支的话，它会自动兜底新添加的类型，避免代码立即失效（当然这只是临时方案，长期建议显式处理新类型）。
• 语法宽容性：Java并没有强制要求“穷尽所有case后必须删除default”，只要switch满足穷尽性要求（要么覆盖所有case，要么有default），两种写法都被允许。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ammar