Java 21中的无名类和实例主方法

1. 概述

Java 21 已经到来，其中的新特性表明Java正逐渐变得更加适合初学者使用，特别是通过未命名类和实例主方法【1】。这些新功能对于降低Java编程语言的学习门槛至关重要。

在这个教程中，我们将探讨这些新特性，理解它们如何使学习曲线对初学者更加平滑。

传统上，对于初学者来说，编写他们的第一个Java程序比其他编程语言稍微复杂一些。一个基本的Java程序需要声明一个public类，其中包含一个public static void main(String[] args)方法，作为程序的入口点。

所有这些都是为了在控制台打印出一个简单的"Hello world"：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

Java 21极大地简化了编写简单程序的方式：

void main() {
    System.out.println("Hello, World!");
}

我们将详细介绍如何利用新特性实现这种语法简化。

实例main()方法的引入使得开发者能够采用更动态的方式来初始化应用程序。

这改变了Java程序声明入口点的方式。实际上，Java早期要求在public类中有一个带有String[]参数的static main()方法，如前一节所述。

这个新的规范更为宽容。它允许main()方法具有不同的访问级别：public、protected或默认（包内）。

而且，方法不再需要是static，也不再需要String[]参数：

class HelloWorld {
    void main() {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

改进后的启动协议会自动为我们的程序选择一个起点，考虑可用性和访问级别。

实例main()方法应始终具有非private的访问级别。此外，启动协议遵循特定顺序来决定使用哪个方法：

当一个类声明了一个实例main()方法，并继承了一个标准的static main()方法【2】时，系统将调用实例main()方法。在这种情况下，JVM会在运行时发出警告。

例如，假设我们有一个名为HelloWorldSuper的超类，它实现了一个久经考验的main()方法：

public class HelloWorldSuper {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello from the superclass");
    }
}

这个超类被HelloWorldChild类扩展：

public class HelloWorldChild extends HelloWorldSuper {
    void main() {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

使用--source 21和--enable-preview标志编译超类并运行子类：

javac --source 21 --enable-preview HelloWorldSuper.java
java --source 21 --enable-preview HelloWorldChild

在控制台上，我们会看到以下输出：

WARNING: "void HelloWorldChild.main()" chosen over "public static void HelloWorldSuper.main(java.lang.String[])"
Hello, World!

我们可以看到JVM如何警告我们程序中有两个可能的入口点。

未命名类是为简化初学者的学习曲线而设计的一个重要特性。它允许方法、字段和类存在，而无需显式声明类。

通常情况下，Java中的每个类都存在于一个包内，每个包又在一个模块中。然而，未命名类存在于未命名包和未命名模块中。它们是final的，只能扩展Object类，而不实现任何接口。

考虑到这些，我们可以在代码中不显式声明类的情况下声明main()方法：

void main() { 
    System.out.println("Hello, World!");
}

利用这两个新特性，我们成功地将程序简化为一个对初学者来说更容易理解的版本。

未命名类几乎与显式声明的类完全相同。其他方法或变量被视为未命名类的成员，因此我们可以将它们添加到类中：

private String getMessage() {
    return "Hello, World!";
}
void main() {
    System.out.println(getMessage());
}

尽管它们简单且灵活，但未命名类有其固有的限制。

直接构造或按名称引用是不可能的，它们不定义可以从其他类访问的任何API。这种不可访问性也导致[Javadoc]【3】工具在生成此类的API文档时出现问题。不过，未来Java版本可能会调整和增强这些行为。

在这篇文章中，我们了解到Java 21通过引入未命名类和实例主方法，在提升用户体验方面取得了重大进展，尤其是对于编程旅程的初学者。

通过简化编程结构的方面，这些特性让新手能够更快地专注于逻辑思维和解决问题。

如常，源代码可在GitHub上找到【4】。