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深入浅出Rhino:Java与JS互操作

2011年10月6日,一年一度的JavaOne大会隆重举行。JavaOne2011大会的主题之一介绍针对不同Java平台的产品路线图,这其中包括移动版(ME,Micro Edition)、标准版(SE,Standard Edition)以及企业版(EE,Enterprise Edition)。

作者:DoubleLife来源:it168|2011-11-11 10:32

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2011年10月6日,一年一度的JavaOne大会隆重举行。JavaOne2011大会的主题之一介绍针对不同Java平台的产品路线图,这其中包括移动版(ME,Micro Edition)、标准版(SE,Standard Edition)以及企业版(EE,Enterprise Edition)。

Java SE的亮点之一就是Oracle详细阐述Java SE 8路线图。我们先来看看Java SE 8新增了哪些主要功能:

Java SE 8 新增主要功能

1、为提高开发人员工作效率,更好地利用多核处理器和增强对Java集合APIs的大容量数据处理功能,推出的Lambda表达式(“关闭”)。

2、原始Java模块系统(“项目Jigsaw”)将简化应用程序的构建、包装以及部署,让一个完全模块化的Java平台能在服务器、客户和嵌入式系统上进行定制化部署。

3、在JVM上的JavaScript改进,包括一个为JVM优化的全新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客户端。包括多点触摸功能的现代设备支持。

5、完成的HotSpot / JRockit JVM集聚项目,包括性能增强和第二代的Java Flight Recorder。

其中,笔者最关心的是第三条,即JVM对JavaScript的改进。它的核心组件是JavaScript引擎Nashorn,它实现了Java与JavaScript互操作性。Nashorn一词与Rhino类似,汉语意思均为犀牛。而巧合的是,Rhino就是JavaScript引擎,它的目的就是实现Java与JavaScript的互操作性。那么Rhino究竟是什么呢?为什么说Nashorn是新一代JavaScript引擎?Rhino有什么特性?Rhino与Java及JavaScript有什么关系呢?本文将会为您一一解答。

什么是Rhino?

Rhino 是JavaScript 的一种基于Java的实现,原先由Mozilla开发,现在被集成进入JDK 6.0。下面这两行代码恰好说明了这一点。

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

Rhino汉语意思为犀牛,它的名字来源于 O'Reilly 关于 JavaScript 的书的封面,如图一所示。

深入浅出Rhino:实现Java与JS的互操作

图一 “犀牛“的来源

Rhino的特点如下:

JavaScript 1.5的全部特性

◆ 允许使用脚本直接操作Java

◆ 提供JavaScript Shell执行其它JavaScript脚本

◆ 提供JavaScript编译器将JavaScript源程序转换成Java类文件

Rhino相关背景

Rhino的历史可追溯到1997 年。Netscape计划开发Java版的Navigator,即Javagator。它也就是 Rhino 的前身。虽然 Javagator 未能开花结果,但是Rhino,作为Netscape 对 JavaScript 的移植语言,经过时间考验存活了下来。

如今,随着 Rhino 开放源代码,越来越多的开发者参与了 Rhino 的开发。随着Rhino的愈加成熟,越来越多的用户选择使用了Rhino。

Rhino语言特点

Java是一种面对对象的编译型语言。它首先将源代码编译成二进制字节码(bytecode),然后依赖各种不同平台上的虚拟机来解释执行字节码,从而实现了“一次编译、到处执行”的跨平台特性。

JavaScript是一种动态、弱类型、基于原型的客户端脚本语言。JavaScript 包括一个基于对象的 API,称为文档对象模型(Document Object Model)或 DOM,用以访问和操作 Web 页面的内容,给HTML网页添加动态功能。

Rhino是一个介于Java与JavaScript之间的语言。它的基础是 Java 语言,这使得它简单易学,但相比于JavaScript脚本语言来说,它又太过复杂。不过,Rhino 的主要缺点也正是它的强大之处,Rhino 是一种轻量级的、功能强大的脚本语言。Rhino 使用原型而不是类,这使它比很多脚本语言更适合开发 GUI 应用程序,在考虑性能和风格等因素时更是如此。

Rhino语言特点的优缺点

一方面,作为一种动态类型的、基于原型的脚本语言,Rhino借用了很多JavaScript语法。比如,Rhino不再使用语句结束符( ; ),放宽了变量声明规则,并且极大地简化了修改和检索对象属性的语法。另一方面,作为JavaScript 的Java实现,Rhino语法非常类似于Java编程语言。比如,Rhino采用了与 Java 编程语言相似的循环和条件结构,并且遵循类似的语法模式来表示这些结构。

Rhino 和 Java 语言之间有一些显著的区别。Rhino 是一种基于原型的(prototype-based)语言,而不是一种基于类的(class-based)语言。Rhino中,函数和变量的声明中看不到类型,取而代之的是,使用 function关键字声明函数,使用 var关键字声明局部变量。

Rhino的原始想法是将JavaScript 编译成Java字节码执行,即采用编译执行的方式。由于由于JVM存在垃圾收集、编译和装载过程的开销过大等限制,Rhino采用了解释执行的方式。

如何下载Rhino安装包

用户可以从官网http://www.mozilla.org/rhino/ 下载Rhino,笔者下载的版本为rhino1.7R3.zip。

其中,主要的目录与文件的如下:

Src:Rhino相关Jar包对应的源代码

Javadoc:Rhino相关Jar包对应的Java说明文档

Examples:Rhino相关示例

build.xml:Rhino工程对应的Ant文件

js.jar:Rhino对应的Jar包

Rhino环境配置

在使用之前,我们需要配置环境及运行js脚本。具体如下:

1、 将下载包中的js.jar文件加入系统CLASSPATH中。

2、 运行js解释器java org.mozilla.javascript.tools.shell.Main。进入交互模式:

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

注:第一行为js解释器的版本号,后面跟着提示符 js>

下面我们将利用js shell,使用JavaScript操纵Java对象。

JavaScript操纵Java对象

1. Rhino如何访问Java包与类文件

Java语法规定,任何代码都必须以class文件的形式存在,而每个class文件必须属于一个package,默认为default。而JavaScript并没有类似package的层级结构概念,那么如何使用Rhino访问Java类文件呢?

Rhino定义了一个top-level变量Packages。变量Packages对应的所有属性均对应Java包名。比如,我们需要访问某一个Java的Package com.example.

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

简单起见,我们也可以去掉变量Packages,直接输入Java包名。因此,上述Package com.example等价与com.example,如下:

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

刚才演示了如何通过js shell访问Java包,访问Java类的方式类似。假如我们需要访问标准的Java 文件类java.io.File,如下。

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

或者,为避免输入全名,我们先导入包,然后输入Class类名,如下:

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

这里的importPackage(java.io),在效果上等价于Java声明import java.io.*; 不同的是,Java会隐式import java.lang.*,而Rhino不会。因为Rhino定义的对象Boolean, Math, Number, Object, String等与Java语法完全不同,两者无法等价。

这里需要注意的是,Rhino对该语法的错误处理机制,当被访问的类存在时,Rhino加载该class,而当其不存在时,则把它当成package名称,而并不会报错。例如,当访问一个不存在的类com.example.AAA时,输入如下。

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

仅当访问类AAA时,Rhino才会报错。

2. Rhino如何与Java对象交互

与Java类似,Rhino使用new操作符创建对象。

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

可以使用JavaScript变量存储Java对象,并调用其方法,如下:

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

对于static方法与变量,调用如下:

  1. js> java.lang.Math.PI 

3.141592653589793

  1. js> java.lang.Math.cos(0) 

1

在JavaScript中,方法本身就是对象,这一点与Java不同。我们可以通过下列方式查看方法的重载:

  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. */}  

输出中列出三个重载方法。第一个为无参函数,第二与第三个对应的参数分别为FilenameFilter与FileFilter。

另一个比较有意思的特点是通过构造for..in,查看对象对应的所有方法与变量。如下:

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

这里列出的方法一部分来自于父类,比如wait来自父类java.lang.Object。

对于JavaBean,Rhino也提供按名字访问的简单方式。比如,通过下面这种方式,我们就可以调用File对象的getName与isDirectory方法:

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

3. Rhino如何实现Java接口

JavaScript当中,方法本身就是对象。下面我们通过JavaScript语法{propertyName: value}声明一个JavaScript方法,并调用该方法如下:

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

现在我们构造一个JavaScript对象,实现Runnable接口。并将该对象作为参数,构造一个新的线程,并启动该线程。

  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 

最后的js>提示符与新线程的打印输出running的先后顺序是随机的,取决于线程的调度策略。

从后端的处理流程来讲,Rhino首先为Runnable接口的实现类生成Java字节码文件。然后调用JavaScript对象定义的Run方法。

4. Rhino如何创建Java 数组

Rhino使用Java的发射机制生成数组。下面是生成2个String对象的代码:

  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如何捕获与处理异常

与Java类似,Rhino使用try...catch关键字处理异常。

  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如何调用js文件

当然,除了在命令行的方式,我们还可以使用操纵JavaScript文件。下面是一段JavaScript代码,主要目的是判断该数是否为质数。代码如下:

  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. }  

我们保存文件为C:\isPrime.js。然后我们需要调用load方法加载该脚本。最后,我们可以调用isPrime方法来判断是否为质数。

  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:文件分隔符需要调整,是“/”而不是“\”。

上述部分示例可以参见Rhino官方网站https://developer.mozilla.org/en/Scripting_Java。另外examples目录下很多例子都值得参考与学习。

刚才使用JavaScript操纵Java对象。接下来我们看看如何使用Java程序访问JavaScript

Java对象操纵JavaScript

下面是一段Java代码,用来运行数学表达式。代码如下:

  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. }  

运行Java com.example.Test,输出结果如下:

3/(1+2)=1.0

之所以是1.0而不是1,是因为Context.toNumber(result)返回的类型为double。另一个值得注意的是,这里import的package属于JDK 6.0。因此,在不需要Rhino提供的js.jar,该程序仍能独立运行。

虽然Rhino作为JavaScript运行时,功能非常强大,但在性能上却无法与其他的JavaScript运行时(比如Google Chrome的V8 JavaScript Engine)相提并论。值得注意的是,JRuby专家Charles Oliver Nutter也开始参与Rhino项目中,以提升Rhino JavaScript运行时的速度,进而实现与V8的竞争。而Oracle在对JVM上的JavaScript改进与优化,我们有理由期待,在未来,新一代JavaScript运行时Nashorn的速度将会得到极大的提升。

参考资料:http://www.mozilla.org/rhino/

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

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【责任编辑:陈贻新 TEL:(010)68476606】

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