JShell：小逻辑验证脚本语言
Hi，我是阿昌，今天开始新的篇章，学习关于JDK8后最重要的新特性。那今天记录学习的是关于JDK9后发布的小脚本一样JShell。
JShell 这个特性，是在 JDK 9 正式发布的。从名字我们就能想到，JShell 是 Java 的脚本语言。
一门编程语言，为什么还需要支持脚本语言呢？
编程语言的脚本语言，会是什么样子的？
它又能够给我们带来什么帮助呢？
让我们一起来一层一层地拆解这些问题，弄清楚 Java 语言的脚本工具是怎么帮助我们提高生产效率的。
一、阅读案例
学习编程语言的时候，我们可能都是从打印“Hello, world!”这个简单的例子开始的。
一般来说，Java 语言的教科书也是这样的。今天，我们也从这个例子开始，温习一下 Java 语言第一课里面涉及的知识。
class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, world!");
}
}好了，有了这段可以拷贝的代码，接下来我们该怎么办呢？
首先，我们需要一个文本编辑器，比如 vi 或者类似于 IDEA 这样的集成编辑环境，把这段代码记录下来。
文本编辑器，每个人都有不同的偏好，每个系统都有不同的偏好。
一个软件工程师，可能需要很长时间，才能找到自己顺手的编辑器。
有了文本编辑器，接下来，我们要把这段源代码编译成 Java 的字节码。
编译器会帮助我们评估这段代码，看看有没有错误，有没有需要警示的地方。
通常，我们使用javac命令行，或者通过集成编辑环境自动编译。
$ javac HelloWorld.java编译完成之后，我们要运行编译好的字节码，把程序的结果显示出来。在这里，我们一般使用java命令行，或者通过集成编辑环境来运行。
$ java HelloWorld最后一步，我们要观察运行的结果，检查一下是不是我们期望的结果。
Hello, world!完成了 Java 语言的第一个程序。万
事开头难，完成 Java 语言的第一个小程序，尤其难！
你要学习使用编辑器、使用编译器、使用运行环境。
对于一个编程语言的初学者而言，这是迈入 Java 语言世界的第一步，也是很大的一步。
这当然是巨大的收获，一个小小的庆祝当然是应得的也是值得的！
当然，会有同学试着改动这段代码，享受创造的乐趣。比如说，把“Hello, world!”改成“世界你好”或者“How are you?”。
这样一来，我们就还要经历编辑、编译、运行、观察这样的过程。
class HowAreYou {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("How are you?");
}
}毫不意外，对 Java 的了解更深之后，还会继续修改代码，把 System.out 换成 System.err。
然后，同样的过程还要再来一遍：编辑、编译、运行、观察。其实，编辑、编译、运行、观察这四个步骤，就是我们学习一门新语言或者一项新特性的常规过程。
如果你已经有多年的 Java 语言使用经验，想一想吧，你是怎么学习 JDK 7 的 try-with-resource 语句，又是怎么学习 JDK 8 的 Lambda 表达式的？是不是也是类似的过程？
也许，你已经习惯了这样的过程，并没有感觉得到有什么不妥当的地方。
不过，如果我们看看 bash 脚本语言的处理，也许你会发现问题所在。
bash $ echo Hello，World！
Hello, world!
bash $二、拖后腿的学习效率
没有对比，就没有伤害。
一般来说，不管是初学者还是熟练的程序员，使用 bash 都可以快速编写出“Hello, world!”，不到一分钟，我们就可以观察到结果了。
但是如果使用 Java，一个初学者，也许需要半个小时甚至半天才能看到输出结果；
而一个熟练的程序员，也需要几分钟甚至十几分钟才能完成整个过程。这样的学习效率差异并不是无关紧要的。
有来自学校的反馈表明，老师和学生放弃 Java 的最重要的原因，就是学习 Java 的门槛太高了，尤其是入门第一课。
上面的这个小小的“Hello, world!”程序，需要极大的耐心，才能看到最后的结果。
这当然影响了新的小伙伴们学习 Java 的热情。
而且，老朋友们学习 Java 新技术的热情，以及深入学习现有技术的热情，也会受到了极大的阻碍。
JDK 17 发布的时候，我们经常可以看到这样的评论，“然而，我还是在使用 JDK 8”。
确实，没有任何人，也没有任何理由责怪这样的用户。
除非有着严格的自律和强烈的好奇心，没有人喜欢学习新东西，尤其是学习门槛比较高的时候。如果需要半个小时，我们才能看一眼一个新特性的样子，重点是，这个新特性还不一定能对我们有帮助，那很可能我们就懒得去看了。或者，我们也就是看一眼介绍新特性的文档，很难有动手试一试的冲动。
实际上，学习新东西，及时的反馈能够给我们极大的激励，推动着我们深入地探索下去。
那 Java 有没有办法，变得像 bash 那样，一分钟内就可以展示学习、探索的成果呢？
三、及时反馈的 JShell
办法是有的。
JShell，也就是 Java 的交互式编程环境，是 Java 语言给出的其中一个答案。
JShell API 和工具提供了一种在 JShell 状态下交互式评估 Java 编程语言的声明、语句和表达式的方法。
JShell 的状态包括不断发展的代码和执行状态。
为了便于快速调查和编码，语句和表达式不需要出现在方法中，变量和方法也不需要出现在类中。
四、启动 JShell
JShell 的工具，是以 Java 命令的形式出现的。
要想启动 JShell 的交互式编程环境，在控制台 shell 的命令行中输入 Java 的脚本语言命令 “ jshell ” 就可以了。
下面的这个例子，显示的就是启动 JShell 这个命令，以及 JShell 的反馈结果。
$ jshell
| Welcome to JShell -- Version 17
| For an introduction type: /help intro
jshell>我们可以看到，JShell 启动后，Java 的脚本语言就接管了原来的控制台。
这时候，我们就可以使用 JShell 的各种功能了。
另外，JShell 的交互式编程环境，还有一个详细模式，能够提供更多的反馈结果。启用这个详尽模式的办法，就是使用“-v”这个命令行参数。
我们使用 JShell 工具的主要目的之一，就是观察评估我们编写的代码片段。因此，一般倾向于启用详细模式。
这样，我就能够观察到更多的细节，有助于我更深入地了解我写的代码片段。
$ jshell -v
| Welcome to JShell -- Version 17
| For an introduction type: /help intro五、退出 JShell
JShell 启动后，就接管了原来的控制台。要想重新返回原来的控制台，我们就要退出 JShell。
退出 JShell，需要使用 JShell 的命令行。下面的这个例子，显示的就是怎么使用 JShell 的命令行，也就是“exit”，退出 java 的交互式编程环境。需要注意的是，JShell 的命令行是以斜杠开头的。
jshell> /exit
| Goodbye六、JShell 的命令
除了退出命令，我们还可以使用帮助命令，来查看 JShell 支持的命令。
比如，在 JDK 17 里，帮助命令的显示结果，其中的几行大致是下面这样：
jshell> /help
| Type a Java language expression, statement, or declaration.
| Or type one of the following commands:
| /list [<name or id>|-all|-start]
| list the source you have typed
... snipped ...
| /help [<command>|<subject>]
| get information about using the jshell tool
... snipped ...熟悉 JShell 支持的命令，能给我们带来很大的便利。限于篇幅，我们这里不讨论 JShell 支持的命令。
但是，我希望你可以通过帮助命令，或者其他的文档，了解这些命令。它们可以帮助你更有效率地使用这个工具。
我相信你肯定会对帮助命令显示的第一句话非常感兴趣：
输入 Java 语言的表达式、语句或者声明。
七、立即执行的语句
首先，我们来看一看使用 JShell 来评估 Java 语言的语句。
比如，我们可以使用 JShell 来完成打印“Hello, world!”这个例子。
jshell> System.out.println("Hello, world!");
Hello, world!
jshell>可以看到，一旦输入完成，JShell 立即就能返回执行的结果，而不再需要编辑器、编译器、解释器。更方便的是，我们可以使用键盘的上移箭头，编辑上一次或者更前面的内容。
如果我们想评估 System.out 其他的方法，比如不追加行的打印，我们编辑上一次的输入命令，把上面例子中的“println”换成“print”。
就像下面这样就可以了。
jshell> System.out.print("Hello, world!");
Hello, world!
jshell>如果我们使用了错误的方法，或者不合法的语法，JShell 也能立即给出提示。
jshell> System.out.println("Hello, world\!");
| Error:
| illegal escape character
| System.out.println("Hello, world\!");
| ^JShell 的这种立即执行、及时反馈的特点，毫无疑问地，加快了我们学习和评估简单 Java 代码的速度，激励着我们去学习更多的东西，更深入的技能。
八、可覆盖的声明
另外，JShell 还有一个特别好用的功能。
那就是，它支持变量的重复声明。
JShell 是一个有状态的工具，这样我们就能够很方便地处理多个有关联的语句了。
比如说，我们可以先试用一个变量来指代问候语，然后再使用标准输出打印出问候语。
jshell> String greeting;
greeting ==> null
| created variable greeting : String
jshell> String language = "English";
language ==> "English"
| created variable language : String
jshell> greeting = switch (language) {
...> case "English" -> "Hello";
...> case "Spanish" -> "Hola";
...> case "Chinese" -> "Nihao";
...> default -> throw new RuntimeException("Unsupported language");
...> };
greeting ==> "Hello"
| assigned to greeting : String
jshell> System.out.println(greeting);
Hello
jshell>为了更方便地评估，你可以使用 JShell 运行变量的重复声明和类型变更。
比如说，我们可以再次声明只带问候语的变量。
jshell> String greeting = "Hola";
greeting ==> "Hola"
| modified variable greeting : String
| update overwrote variable greeting : String或者，把这个变量声明成一个其他的类型，以便后续的代码使用。
jshell> Integer greeting;
greeting ==> null
| replaced variable greeting : Integer
| update overwrote variable greeting : String变量的声明可以重复，也可以转换类型，就像上一个声明并不存在一样。
这样的特点和 Java 的可编译代码有所不同，在可编译的代码里，在一个变量的作用域内，这个变量的类型是不允许转变的，也不允许重复声明。
JShell 支持可覆盖的变量，主要是为了简化代码评估，解放我们的大脑。
要不然，我们还得记住以前输入的、声明的变量，这可不是一个简单的任务。也正是因为 JShell 支持可覆盖的变量，我们才能说 JShell 支持不断发展的代码，JShell 才能够更有效地处理多个关联的语句。
九、独白的表达式
前面我们说过，JShell 工具可以接受的输入包括 Java 语言的表达式、语句或者声明。
刚才讨论了语句和声明的例子，现在我们来看看输入表达式是什么样子的。
我们知道，在 Java 程序里，语句是最小的可执行单位，表达式并不能单独存在。
但是，JShell 却支持表达式的输入。比如说，输入“1+1”，JShell 会直接给出正确的结果。
jshell> 1 + 1
$1 ==> 2
| created scratch variable $1 : int有了独立的表达式，我们就可以直接评估表达式，而不再需要把它附着在一个语句上了。
毫无疑问，这简化了表达式的评估工作，使得我们可以更快地评估表达式。
下面的例子，就可以用来探索字符串常量和字符串实例的联系和区别，而不需要复杂的解释性代码。
jshell> "Hello, world" == "Hello, world"
$2 ==> true
| created scratch variable $2 : boolean
jshell> "Hello, world" == new String("Hello, world")
$3 ==> false
| created scratch variable $3 : boolean十、总结
JShell 提供了一种在 JShell 状态下交互式评估 Java 编程语言的声明、语句和表达式的方法。
JShell 的状态包括不断发展的代码和执行状态。为了便于快速调查和编码，语句和表达式不需要出现在方法中，变量和方法也不需要出现在类中。JShell 的设计并不是为了取代 IDE。
JShell 在处理简单的小逻辑，验证简单的小问题时，比 IDE 更有效率。如果我们能够在有限的几行代码中，把要验证的问题表达清楚，JShell 就能够快速地给出计算的结果。
这一点，能够极大地提高工作效率和学习热情。
但是，对于复杂逻辑的验证，使用 JShell 也许不是一个最优选择。
这时候，也许使用 IDE 或者可编译的代码更合适。我还拎出了几个技术要点，这些都可能在你的面试中出现。
通过这一次学习，你应该能够：
- 了解 JShell 的基本概念，知道 JShell 有交互式工具，也有 API；
- 面试问题：你使用过 JShell 吗？
- 知道 JShell 能够接收 Java 编程语言的声明、语句和表达式，以及命令行；
- 面试问题：JShell 的代码和普通的可编译代码，有什么不一样？
