在 Java 中清除控制台螢幕
1. 概述
在用 Java 建立命令列應用程式時，我們可能需要清除控制台螢幕。這種情況通常發生在提高輸出可讀性、實現簡單的互動流程或在程式執行期間反覆刷新資訊時。在 shell 環境中，清除螢幕非常簡單。然而，在 Java 應用程式中，同樣的操作就沒那麼容易了。
Java 本身並不會提供用於清除終端的原生 API 。因此，開發者只能依賴一些間接技術，以不同的方式與終端互動。實際上，這些技術的表現會因作業系統、終端模擬器以及應用程式運作環境的不同而有所差異。
本教學將探討在 Ubuntu/Linux 系統上使用 Java 時清除控制台螢幕的幾種方法。首先，我們將深入探討在 Java 中清除控制台為何如此困難，以及終端機如何與 Java 進程互動。接下來，我們將研究三種常用的方法，並觀察它們在終端機中的執行情況。最後，我們將比較這些方法，並討論哪些選項更適合實際的 Java 命令列應用程式。
2. 理解挑戰
乍一看，清除控制台似乎很簡單，但 Java 的設計使得直接控制終端變得不可能。這種限制的根源在於 Java 應用程式並不擁有終端會話。
相反，shell（例如 Bash）控制終端，而 Java 程式只是一個向標準輸出和錯誤流寫入資料的進程。因此， Java 只能影響輸出的內容，而無法控制終端本身的行為。
讓我們來看看下面這個簡單的程序，它會將輸出寫入控制台：
public class ClearConsoleScreen {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("This text appears first.");
}
}執行此程式後，終端控制台會顯示以下文字：
This text appears first.這代表終端上已有的輸出，在應用任何清除邏輯之前。在接下來的章節中，我們假設此輸出可見，然後觀察不同的清除技術如何影響螢幕。
這種差異之所以重要，原因有以下幾點：
- 有些方法僅對 Java 進程產生的輸出進行操作。
- 其他方法則嘗試將控制權委託給外部命令，例如
clear。 - 該行為很大程度上取決於 Java 進程的啟動方式以及終端機如何解釋輸出。
由於 Java 無法直接控制終端狀態，因此程式碼中看似相似的方法在實際應用中可能表現截然不同。理解這項限制有助於解釋為什麼有些技術能夠可靠地清除螢幕，而有些技術只能模擬清除螢幕的效果，或在不同環境下表現不一致。
3. 使用 ANSI 轉義碼清除控制台
讓我們來看看一種適用於 Linux 上 Java CLI 應用程式的良好方法：
public class ClearConsoleScreen {
public static void clearWithANSICodes() {
System.out.print("\033[H\033[2J");
System.out.flush();
}
public static void main(String[] args) {
clearWithANSICodes();
}
}如前文所述，在執行此方法之前，終端機已經有一些輸出。當我們執行此程式時，螢幕會立即清空，先前的內容將不再可見：
[The terminal appears empty, with the cursor at the top-left corner]遊標移至左上角，終端顯示已重設：
- 終端直接解釋ANSI轉義碼。
- 未建立外部進程
- 沒有跨越貝殼邊界。
- 終端狀態更新無需離開 Java 進程
由於這種方法是可預測的，並且不依賴外部命令或特定於平台的工具，因此它非常適合在 ANSI 相容終端中運行的實際 Java CLI 應用程式。
4. 使用空白行清除控制台
接下來，我們來試試用空白行清空控制台的另一種方法：
public class ClearConsoleScreen {
public static void clearWithBlankLines() {
for (int i = 0; i < 50; i++) {
System.out.println();
}
}
public static void main(String[] args) {
clearWithBlankLines();
}
}此處，原文滾動消失：
[Many blank lines, the previous output scrolls off the screen]雖然螢幕無法真正清除，但上述方法對於簡單的工具來說仍然很有用：
- 它在任何地方都有效。
- 無作業系統特定行為
- 無需終端功能
雖然這種方法在技術上不會清除終端緩衝區，但它的行為是可預測的。由於它僅依賴列印標準輸出，因此在不同的作業系統、終端模擬器和建置工具中表現一致。對於學習專案、日誌類應用程式或對視覺效果要求不高的簡單腳本而言，將內容移出螢幕完全足夠，並且避免了平台特定的邏輯。
5. 使用作業系統特定指令清除控制台
有些開發者可能會使用作業系統指令來清空終端機。這種方法取決於作業系統，而該命令會作為獨立於 Java 的進程運行。
5.1. Linux
讓我們使用 Linux 的clear指令清除控制台：
public class ClearConsoleScreen {
public static void clearWithLinuxCommand() {
try {
new ProcessBuilder("clear")
.inheritIO()
.start()
.waitFor();
} catch (IOException | InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
clearWithLinuxCommand();
}
}此處終端顯示為空，遊標位於左上角：
-
clear運作作為兒童過程 - 終端重置，但控制權仍在 Java 進程手中。
這種行為常常讓開發者感到意外，因為直接在 shell 中輸入clear指令時一切正常。然而，當從 Java 程式呼叫時，它會失去對終端的 shell 層級控制權，而變成另一個子進程。一旦該子進程退出，控制權就會返回 Java 應用程序，而不是 shell。這使得它普遍適用於所有執行 Java 的程式。
5.2. Windows
在 Windows 系統中，等效指令是cls ：
public class ClearConsoleScreen {
public static void clearWithWindowsCommand() {
try {
new ProcessBuilder("cmd", "/c", "cls")
.inheritIO()
.start()
.waitFor();
} catch (IOException | InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
clearWithWindowsCommand();
}
}cls終端顯示為空，遊標位於左上角。 cls 作為子進程在 Windows 命令提示字元中執行。
與 Linux 類似，Java 程序本身並不會控制終端；它只是將控制權委託給作業系統的命令。
6. 結論
本文探討了執行 Java 應用程式時常用的三種清除控制台的方法。我們觀察了每種方法與終端互動方式的不同，以及執行情境如何影響最終行為。
在建立命令列應用程式時，清除 Java 控制台螢幕是一個反覆出現的需求，但由於缺乏原生 API 和 Java 對終端環境的控制有限，這仍然不是一件容易的事。
如所展示的，沒有一種單一技術能夠適用於所有環境。有些方法依賴終端對轉義序列的支持，而有些方法則依賴外部命令或輸出操作，每種方法都有其自身的限制。在選擇方法時，請務必考慮目標平台、執行環境，以及應用程式是用於簡單的輸出格式化還是更具互動性的終端使用。了解這些限制有助於選擇在實踐中表現可預測的解決方案。
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