Java REPL：交互式 Java 编程的利器

简介

在 Java 开发的世界里，传统的开发流程通常是编写代码、编译、运行，这样的流程在调试和快速验证代码逻辑时显得不够高效。Java REPL（Read-Eval-Print Loop，读取 - 求值 - 打印循环）的出现改变了这一现状。它允许开发者在一个交互式环境中直接输入 Java 代码并立即看到执行结果，大大提高了开发效率，尤其适合初学者学习和快速验证代码片段。本文将详细介绍 Java REPL 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

Java REPL 基础概念

什么是 REPL

REPL 是一种交互式编程环境，它会不断循环执行以下四个步骤： 1. 读取（Read）：从用户输入中读取代码片段。 2. 求值（Eval）：对读取到的代码片段进行求值。 3. 打印（Print）：将求值结果打印输出。 4. 循环（Loop）：回到第一步，继续等待用户输入。

Java REPL 的发展

在 Java 9 之前，Java 并没有官方的 REPL 工具。Java 9 引入了 JShell，这是 Java 官方提供的 REPL 工具，它为 Java 开发者提供了一个交互式的编程环境，允许开发者在不创建完整 Java 项目的情况下快速测试代码。

Java REPL 使用方法

启动 JShell

在安装了 Java 9 或更高版本的系统中，打开命令行终端，输入 jshell 命令即可启动 JShell：

jshell
|  欢迎使用 JShell -- 版本 17.0.2
|  要大致了解该版本, 请键入: /help intro

jshell>

基本操作

执行简单表达式

在 JShell 中，可以直接输入 Java 表达式并回车执行：

jshell> 2 + 3
$1 ==> 5

这里 $1 是 JShell 为该表达式的结果分配的变量名，后续可以直接使用该变量：

jshell> $1 * 2
$2 ==> 10

定义变量

可以像在 Java 代码中一样定义变量：

jshell> int num = 10;
num ==> 10

定义方法

也可以定义方法：

jshell> int add(int a, int b) {
   ...>     return a + b;
   ...> }
|  已创建 方法 add(int,int)

然后调用该方法：

jshell> add(5, 3)
$3 ==> 8

退出 JShell

在 JShell 中输入 /exit 命令即可退出：

jshell> /exit
|  再见

Java REPL 常见实践

快速验证代码逻辑

当需要验证一个简单的算法或逻辑时，使用 JShell 可以快速得到结果。例如，验证一个判断素数的方法：

jshell> boolean isPrime(int n) {
   ...>     if (n <= 1) return false;
   ...>     for (int i = 2; i <= Math.sqrt(n); i++) {
   ...>         if (n % i == 0) return false;
   ...>     }
   ...>     return true;
   ...> }
|  已创建 方法 isPrime(int)

jshell> isPrime(7)
$4 ==> true

jshell> isPrime(8)
$5 ==> false

学习新的 API

在学习新的 Java API 时，可以使用 JShell 快速尝试不同的方法和功能。例如，学习 java.util.ArrayList：

jshell> import java.util.ArrayList;
jshell> ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list ==> []

jshell> list.add("apple");
$6 ==> true

jshell> list.add("banana");
$7 ==> true

jshell> list
$8 ==> [apple, banana]

Java REPL 最佳实践

保持代码简洁

由于 JShell 主要用于快速验证和测试，因此代码应该尽量简洁。避免在 JShell 中编写过于复杂的代码，对于复杂的逻辑，建议使用完整的 Java 项目进行开发。

合理使用命令

JShell 提供了一些有用的命令，如 /list 可以列出所有已输入的代码片段，/vars 可以列出所有已定义的变量，/methods 可以列出所有已定义的方法等。合理使用这些命令可以提高开发效率。

保存和加载代码

可以使用 /save 命令将当前 JShell 会话中的代码保存到文件中，使用 /open 命令加载文件中的代码。例如：

jshell> /save mycode.jsh
|  已将片段保存到文件: mycode.jsh

jshell> /exit

# 重新启动 JShell 并加载代码
$ jshell
jshell> /open mycode.jsh

小结

Java REPL（JShell）为 Java 开发者提供了一个高效的交互式编程环境，通过读取 - 求值 - 打印循环的方式，允许开发者快速验证代码逻辑、学习新的 API。在使用 JShell 时，应保持代码简洁，合理使用命令，还可以通过保存和加载代码来方便后续使用。掌握 Java REPL 的使用方法和最佳实践，能够大大提高 Java 开发的效率。