C# sealed 關鍵字完整指南：密封類別、密封成員與效能優化考量

sealed 兩大用法

經典範例：密封成員阻斷覆寫鏈

using System;

class A {
    public virtual void F() => Console.WriteLine("A.F");
    public virtual void G() => Console.WriteLine("A.G");
}

class B : A {
    public sealed override void F() => Console.WriteLine("B.F"); // 密封 F
    public override void G() => Console.WriteLine("B.G");
}

class C : B {
    // 錯誤：無法覆寫 sealed 方法 F
    // public override void F() { }
    public override void G() => Console.WriteLine("C.G"); // 僅能覆寫 G
}

class Program {
    static void Main() {
        new A().F(); // A.F
        new A().G(); // A.G
        new B().F(); // B.F
        new B().G(); // B.G
        new C().F(); // B.F (繼承 B 的密封實作)
        new C().G(); // C.G
        Console.ReadKey();
    }
}

輸出結果

A.F
A.G
B.F
B.G
B.F
C.G

類別圖示意

A: F(virtual), G(virtual)
  ↓ 繼承
B: F(sealed override), G(override)
  ↓ 繼承
C: F(繼承 B 的 sealed), G(override)

設計動機與適用場景

1. 安全性：核心驗證、加密、授權邏輯禁止被竄改
2. 穩定性：第三方庫公開類別，避免使用者繼承破壞內部假設
3. 效能微優化：JIT 可將 sealed 方法內聯、非虛擬呼叫（現代 Runtime 已大幅優化，實際增益微小）
4. 語意明確：告訴維護者「此處不應被擴充」

常見誤區

• 誤以為 sealed class 所有方法自動 sealed：只有繼承自基底的虛擬方法隱式 sealed；類別自行定義的新虛擬方法在 sealed class 中是非法的（編譯錯誤）
• 混淆 sealed 與 private：private virtual 非法；密封針對繼承鏈，private 針對存取可見性
• 過度使用：預設類別不密封，保持開放擴充性（OCP）

最佳實踐

1. 類別預設 non-sealed，除非有強烈理由
2. 方法預設 non-virtual，需要多型才 virtual，確定終點才 sealed
3. 文檔說明密封原因：<remarks>Sealed because...</remarks>
4. 結構體隱含 sealed（不可繼承）
5. 靜態類別隱含 sealed

效能實測提示

微基準測試顯示 sealed 方法內聯優化在 .NET Core 3.1+ / .NET 5+ 已極難測量。選擇 sealed 應基於設計意圖，而非效能。