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深入淺出Rhino:Java與JS互操作

←手機掃碼閱讀     火星人 @ 2014-03-12 , reply:0
  

2011年10月6日,一年一度的JavaOne大會隆重舉行。JavaOne2011大會的主題之一介紹針對不同Java平台的產品路線圖,這其中包括移動版(ME,Micro Edition)、標準版(SE,Standard Edition)以及企業版(EE,Enterprise Edition)。

Java SE的亮點之一就是Oracle詳細闡述Java SE 8路線圖。我們先來看看Java SE 8新增了哪些主要功能:

Java SE 8 新增主要功能

1、為提高開發人員工作效率,更好地利用多核處理器和增強對Java集合APIs的大容量數據處理功能,推出的Lambda表達式(“關閉”)。

2、原始Java模塊系統(“項目Jigsaw”)將簡化應用程序的構建、包裝以及部署,讓一個完全模塊化的Java平台能在伺服器、客戶和嵌入式系統上進行定製化部署。

3、在JVM上的JavaScript改進,包括一個為JVM優化的全新JavaScript引擎Nashorn和全面的Java / JavaScript互操作性。

4、具有JavaFX 3.0形式的下一代Java客戶端。包括多點觸摸功能的現代設備支持。

5、完成的HotSpot / JRockit JVM集聚項目,包括性能增強和第二代的Java Flight Recorder。

其中,筆者最關心的是第三條,即JVM對JavaScript的改進。它的核心組件是JavaScript引擎Nashorn,它實現了Java與JavaScript互操作性。Nashorn一詞與Rhino類似,漢語意思均為犀牛。而巧合的是,Rhino就是JavaScript引擎,它的目的就是實現Java與JavaScript的互操作性。那麼Rhino究竟是什麼呢?為什麼說Nashorn是新一代JavaScript引擎?Rhino有什麼特性?Rhino與Java及JavaScript有什麼關係呢?本文將會為您一一解答。

什麼是Rhino?

Rhino 是JavaScript 的一種基於Java的實現,原先由Mozilla開發,現在被集成進入JDK 6.0。下面這兩行代碼恰好說明了這一點。

  1. import sun.org.mozilla.javascript.internal.Context;  
  2. import sun.org.mozilla.javascript.internal.Scriptable;  

Rhino漢語意思為犀牛,它的名字來源於 O'Reilly 關於 JavaScript 的書的封面,如圖一所示。

 

 

圖一 “犀牛“的來源

Rhino的特點如下:

JavaScript 1.5的全部特性

◆ 允許使用腳本直接操作Java

◆ 提供JavaScript Shell執行其它JavaScript腳本

◆ 提供JavaScript編譯器將JavaScript源程序轉換成Java類文件

Rhino相關背景

Rhino的歷史可追溯到1997 年。Netscape計劃開發Java版的Navigator,即Javagator。它也就是 Rhino 的前身。雖然 Javagator 未能開花結果,但是Rhino,作為Netscape 對 JavaScript 的移植語言,經過時間考驗存活了下來。

如今,隨著 Rhino 開放源代碼,越來越多的開發者參與了 Rhino 的開發。隨著Rhino的愈加成熟,越來越多的用戶選擇使用了Rhino。

Rhino語言特點

Java是一種面對對象的編譯型語言。它首先將源代碼編譯成二進位位元組碼(bytecode),然後依賴各種不同平台上的虛擬機來解釋執行位元組碼,從而實現了“一次編譯、到處執行”的跨平台特性。

JavaScript是一種動態、弱類型、基於原型的客戶端腳本語言。JavaScript 包括一個基於對象的 API,稱為文檔對象模型(Document Object Model)或 DOM,用以訪問和操作 Web 頁面的內容,給HTML網頁添加動態功能。

Rhino是一個介於Java與JavaScript之間的語言。它的基礎是 Java 語言,這使得它簡單易學,但相比於JavaScript腳本語言來說,它又太過複雜。不過,Rhino 的主要缺點也正是它的強大之處,Rhino 是一種輕量級的、功能強大的腳本語言。Rhino 使用原型而不是類,這使它比很多腳本語言更適合開發 GUI 應用程序,在考慮性能和風格等因素時更是如此。

Rhino語言特點的優缺點

一方面,作為一種動態類型的、基於原型的腳本語言,Rhino借用了很多JavaScript語法。比如,Rhino不再使用語句結束符( ; ),放寬了變數聲明規則,並且極大地簡化了修改和檢索對象屬性的語法。另一方面,作為JavaScript 的Java實現,Rhino語法非常類似於Java編程語言。比如,Rhino採用了與 Java 編程語言相似的循環和條件結構,並且遵循類似的語法模式來表示這些結構。

Rhino 和 Java 語言之間有一些顯著的區別。Rhino 是一種基於原型的(prototype-based)語言,而不是一種基於類的(class-based)語言。Rhino中,函數和變數的聲明中看不到類型,取而代之的是,使用 function關鍵字聲明函數,使用 var關鍵字聲明局部變數。

Rhino的原始想法是將JavaScript 編譯成Java位元組碼執行,即採用編譯執行的方式。由於由於JVM存在垃圾收集、編譯和裝載過程的開銷過大等限制,Rhino採用了解釋執行的方式。

如何下載Rhino安裝包

用戶可以從官網http://www.mozilla.org/rhino/ 下載Rhino,筆者下載的版本為rhino1.7R3.zip。

其中,主要的目錄與文件的如下:

Src:Rhino相關Jar包對應的源代碼

Javadoc:Rhino相關Jar包對應的Java說明文檔

Examples:Rhino相關示例

build.xml:Rhino工程對應的Ant文件

js.jar:Rhino對應的Jar包

Rhino環境配置

在使用之前,我們需要配置環境及運行js腳本。具體如下:

1、 將下載包中的js.jar文件加入系統CLASSPATH中。

2、 運行js解釋器java org.mozilla.javascript.tools.shell.Main。進入交互模式:

  1. Rhino 1.7 release 3 2011 05 09  
  2.  js> 

註:第一行為js解釋器的版本號,後面跟著提示符 js>

下面我們將利用js shell,使用JavaScript操縱Java對象。

 

 

 

JavaScript操縱Java對象

1. Rhino如何訪問Java包與類文件

Java語法規定,任何代碼都必須以class文件的形式存在,而每個class文件必須屬於一個package,默認為default。而JavaScript並沒有類似package的層級結構概念,那麼如何使用Rhino訪問Java類文件呢?

Rhino定義了一個top-level變數Packages。變數Packages對應的所有屬性均對應Java包名。比如,我們需要訪問某一個Java的Package com.example.

  1. js> Packages.com.example  
  2. [JavaPackage com.example]  

簡單起見,我們也可以去掉變數Packages,直接輸入Java包名。因此,上述Package com.example等價與com.example,如下:

  1. js> com.example  
  2.  [JavaPackage com.example]  

剛才演示了如何通過js shell訪問Java包,訪問Java類的方式類似。假如我們需要訪問標準的Java 文件類java.io.File,如下。

  1.  js> java.io.File  
  2. [JavaClass java.io.File] 

或者,為避免輸入全名,我們先導入包,然後輸入Class類名,如下:

  1. js> importPackage(java.io)  
  2.  js> File  
  3.  [JavaClass java.io.File] 

這裡的importPackage(java.io),在效果上等價於Java聲明import java.io.*; 不同的是,Java會隱式import java.lang.*,而Rhino不會。因為Rhino定義的對象Boolean, Math, Number, Object, String等與Java語法完全不同,兩者無法等價。

這裡需要注意的是,Rhino對該語法的錯誤處理機制,當被訪問的類存在時,Rhino載入該class,而當其不存在時,則把它當成package名稱,而並不會報錯。例如,當訪問一個不存在的類com.example.AAA時,輸入如下。

  1. js> com.example.AAA  
  2. [JavaPackage com.example.AAA] 

僅當訪問類AAA時,Rhino才會報錯。

2. Rhino如何與Java對象交互

與Java類似,Rhino使用new操作符創建對象。

  1. js> new java.util.Date()  
  2.  Thu Nov 03 16:19:04 CST 2011 

可以使用JavaScript變數存儲Java對象,並調用其方法,如下:

  1.  js> f = new java.io.File("sample.txt")  
  2.  sample.txt  
  3.  js> f.isDirectory()  
  4.  false 

對於static方法與變數,調用如下:

  1. js> java.lang.Math.PI 

3.141592653589793

  1. js> java.lang.Math.cos(0) 

1

在JavaScript中,方法本身就是對象,這一點與Java不同。我們可以通過下列方式查看方法的重載:

  1. js> f.listFiles  
  2. function listFiles() {/*  
  3. java.io.File[] listFiles()  
  4. java.io.File[] listFiles(java.io.FilenameFilter)  
  5. java.io.File[] listFiles(java.io.FileFilter)  
  6. */}  

輸出中列出三個重載方法。第一個為無參函數,第二與第三個對應的參數分別為FilenameFilter與FileFilter。

另一個比較有意思的特點是通過構造for..in,查看對象對應的所有方法與變數。如下:

  1. js> for (i in f) { print(i) }  
  2. exists  
  3. parentFile  
  4. mkdir  
  5. toString  
  6. wait  
  7. [44 others]  

這裡列出的方法一部分來自於父類,比如wait來自父類java.lang.Object。

對於JavaBean,Rhino也提供按名字訪問的簡單方式。比如,通過下面這種方式,我們就可以調用File對象的getName與isDirectory方法:

  1.  js> f.name  
  2.  test.txt  
  3. js> f.directory  
  4.  false 

 

 

 

3. Rhino如何實現Java介面

JavaScript當中,方法本身就是對象。下面我們通過JavaScript語法{propertyName: value}聲明一個JavaScript方法,並調用該方法如下:

  1.  js> obj = { run: function () { print("\nrunning"); } }  
  2.  [object Object]  
  3.  js> obj.run()  
  4.  running 

現在我們構造一個JavaScript對象,實現Runnable介面。並將該對象作為參數,構造一個新的線程,並啟動該線程。

  1.  js> r = new java.lang.Runnable(obj);  
  2. adapter1@291aff  
  3. js> t = new java.lang.Thread(r)  
  4. Thread[Thread-0,5,main]  
  5. js> t.start()  
  6. js> 
  7. running 

最後的js>提示符與新線程的列印輸出running的先後順序是隨機的,取決於線程的調度策略。

從後端的處理流程來講,Rhino首先為Runnable介面的實現類生成Java位元組碼文件。然後調用JavaScript對象定義的Run方法。

4. Rhino如何創建Java 數組

Rhino使用Java的發射機制生成數組。下面是生成2個String對象的代碼:

  1.  js> array = java.lang.reflect.Array.newInstance(java.lang.String, 2);  
  2. [Ljava.lang.String;@a20892  
  3. js> array[0] = "Double"  
  4. Double  
  5. js> array[1] = "Life"  
  6. Life  
  7. js> array[0] + array[1]  
  8. DoubleLife  
  9.  js> 

5. Rhino如何捕獲與處理異常

與Java類似,Rhino使用try...catch關鍵字處理異常。

  1.  js> function classForName(name) {  
  2. try {  
  3. return java.lang.Class.forName(name);  
  4. } catch (e if e.javaException instanceof java.lang.ClassNotFoundException) {  
  5. print("Class " + name + " not found");  
  6. } catch (e if e.javaException instanceof java.lang.NullPointerException) {  
  7. print("Class name is null");  
  8. }  
  9. > > > > > > > > 
  10. js> classForName("NonExistingClass");  
  11. Class NonExistingClass not found  
  12. js> classForName(null);  
  13. Class name is null 

6. Rhino如何調用js文件

當然,除了在命令行的方式,我們還可以使用操縱JavaScript文件。下面是一段JavaScript代碼,主要目的是判斷該數是否為質數。代碼如下:

  1. function isPrime (num)  
  2. {  
  3. if (num <= 1) {  
  4. print("Enter an integer no less than 2.")  
  5. return false  
  6. }  
  7. var prime = true 
  8. var sqrRoot = Math.round(Math.sqrt(num))  
  9. for (var n = 2; prime & n <= sqrRoot; ++n) {  
  10. prime = (num % n != 0)  
  11. }  
  12. return prime  
  13. }  

我們保存文件為C:\isPrime.js。然後我們需要調用load方法載入該腳本。最後,我們可以調用isPrime方法來判斷是否為質數。

  1. js> load("C:/isPrime.js")  
  2. js> isPrime(33);  
  3. false  
  4. js> isPrime(31)  
  5. true 

需要注意的是,注意:文件分隔符需要調整,是“/”而不是“\”。

上述部分示例可以參見Rhino官方網站https://developer.mozilla.org/en/Scripting_Java。另外examples目錄下很多例子都值得參考與學習。

剛才使用JavaScript操縱Java對象。接下來我們看看如何使用Java程序訪問JavaScript

Java對象操縱JavaScript

下面是一段Java代碼,用來運行數學表達式。代碼如下:

  1. package com.example;  
  2. import sun.org.mozilla.javascript.internal.Context;  
  3. import sun.org.mozilla.javascript.internal.Scriptable;  
  4. publicclass Test {  
  5. publicstaticvoid main(String[] args) {  
  6. Context cx = Context.enter();  
  7. try {  
  8. Scriptable scope = cx.initStandardObjects();  
  9. String str = "3/(1+2)";  
  10. Object result = cx.evaluateString(scope, str, null, 1, null);  
  11. System.out.println(str + "=" + Context.toNumber(result));  
  12. } finally {  
  13. Context.exit();  
  14. }  
  15. }  
  16. }  

運行Java com.example.Test,輸出結果如下:

3/(1+2)=1.0

之所以是1.0而不是1,是因為Context.toNumber(result)返回的類型為double。另一個值得注意的是,這裡import的package屬於JDK 6.0。因此,在不需要Rhino提供的js.jar,該程序仍能獨立運行。

雖然Rhino作為JavaScript運行時,功能非常強大,但在性能上卻無法與其他的JavaScript運行時(比如Google Chrome的V8 JavaScript Engine)相提並論。值得注意的是,JRuby專家Charles Oliver Nutter也開始參與Rhino項目中,以提升Rhino JavaScript運行時的速度,進而實現與V8的競爭。而Oracle在對JVM上的JavaScript改進與優化,我們有理由期待,在未來,新一代JavaScript運行時Nashorn的速度將會得到極大的提升。

參考資料:http://www.mozilla.org/rhino/

原文:http://tech.it168.com/a2011/1110/1271/000001271695_all.shtml

 



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