深入淺出Rhino：Java與JS互操作
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平臺的產(chǎn)品路線圖，這其中包括移動版(ME，Micro Edition)、標(biāo)準(zhǔn)版(SE，Standard Edition)以及企業(yè)版(EE，Enterprise Edition)。
Java SE的亮點(diǎn)之一就是Oracle詳細(xì)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(fā)人員工作效率，更好地利用多核處理器和增強(qiáng)對Java集合APIs的大容量數(shù)據(jù)處理功能，推出的Lambda表達(dá)式(“關(guān)閉”)。
2、原始Java模塊系統(tǒng)(“項(xiàng)目Jigsaw”)將簡化應(yīng)用程序的構(gòu)建、包裝以及部署，讓一個完全模塊化的Java平臺能在服務(wù)器、客戶和嵌入式系統(tǒng)上進(jìn)行定制化部署。
3、在JVM上的JavaScript改進(jìn)，包括一個為JVM優(yōu)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(diǎn)觸摸功能的現(xiàn)代設(shè)備支持。
5、完成的HotSpot / JRockit JVM集聚項(xiàng)目，包括性能增強(qiáng)和第二代的Java Flight Recorder。
其中，筆者最關(guān)心的是第三條，即JVM對JavaScript的改進(jìn)。它的核心組件是JavaScript引擎Nashorn，它實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)Java與JavaScript的互操作性。那么Rhino究竟是什么呢?為什么說Nashorn是新一代JavaScript引擎?Rhino有什么特性?Rhino與Java及JavaScript有什么關(guān)系呢?本文將會為您一一解答。
什么是Rhino?
Rhino 是JavaScript 的一種基于Java的實(shí)現(xiàn)，原先由Mozilla開發(fā)，現(xiàn)在被集成進(jìn)入JDK 6.0。下面這兩行代碼恰好說明了這一點(diǎn)。
- import sun.org.mozilla.javascript.internal.Context;
- import sun.org.mozilla.javascript.internal.Scriptable;
Rhino漢語意思為犀牛，它的名字來源于 O'Reilly 關(guān)于 JavaScript 的書的封面，如圖一所示。
圖一 “犀牛“的來源
Rhino的特點(diǎn)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(zhí)行其它JavaScript腳本
◆ 提供JavaScript編譯器將JavaScript源程序轉(zhuǎn)換成Java類文件
Rhino相關(guān)背景
Rhino的歷史可追溯到1997 年。Netscape計劃開發(fā)Java版的Navigator，即Javagator。它也就是 Rhino 的前身。雖然 Javagator 未能開花結(jié)果，但是Rhino，作為Netscape 對 JavaScript 的移植語言，經(jīng)過時間考驗(yàn)存活了下來。
如今，隨著 Rhino 開放源代碼，越來越多的開發(fā)者參與了 Rhino 的開發(fā)。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(diǎn)
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(jìn)制字節(jié)碼(bytecode)，然后依賴各種不同平臺上的虛擬機(jī)來解釋執(zhí)行字節(jié)碼，從而實(shí)現(xiàn)了“一次編譯、到處執(zhí)行”的跨平臺特性。
JavaScript是一種動態(tài)、弱類型、基于原型的客戶端腳本語言。JavaScript 包括一個基于對象的 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(nèi)容，給HTML網(wǎng)頁添加動態(tài)功能。
Rhino是一個介于Java與JavaScript之間的語言。它的基礎(chǔ)是 Java 語言，這使得它簡單易學(xué)，但相比于JavaScript腳本語言來說，它又太過復(fù)雜。不過，Rhino 的主要缺點(diǎn)也正是它的強(qiáng)大之處，Rhino 是一種輕量級的、功能強(qiáng)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(fā) GUI 應(yīng)用程序，在考慮性能和風(fēng)格等因素時更是如此。
Rhino語言特點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)
一方面，作為一種動態(tài)類型的、基于原型的腳本語言，Rhino借用了很多JavaScript語法。比如，Rhino不再使用語句結(jié)束符( ; )，放寬了變量聲明規(guī)則，并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(shí)現(xiàn)，Rhino語法非常類似于Java編程語言。比如，Rhino采用了與 Java 編程語言相似的循環(huán)和條件結(jié)構(gòu)，并且遵循類似的語法模式來表示這些結(jié)構(gòu)。
Rhino 和 Java 語言之間有一些顯著的區(qū)別。Rhino 是一種基于原型的(prototype-based)語言，而不是一種基于類的(class-based)語言。Rhino中，函數(shù)和變量的聲明中看不到類型，取而代之的是，使用 function關(guān)鍵字聲明函數(shù)，使用 var關(guān)鍵字聲明局部變量。
Rhino的原始想法是將JavaScript 編譯成Java字節(jié)碼執(zhí)行，即采用編譯執(zhí)行的方式。由于由于JVM存在垃圾收集、編譯和裝載過程的開銷過大等限制，Rhino采用了解釋執(zhí)行的方式。
如何下載Rhino安裝包
用戶可以從官網(wǎng)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(guān)Jar包對應(yīng)的源代碼
Javadoc：Rhino相關(guān)Jar包對應(yīng)的Java說明文檔
Examples：Rhino相關(guān)示例
build.xml：Rhino工程對應(yīng)的Ant文件
js.jar：Rhino對應(yīng)的Jar包
Rhino環(huán)境配置
在使用之前，我們需要配置環(huán)境及運(yùn)行js腳本。具體如下：
1、 將下載包中的js.jar文件加入系統(tǒng)CLASSPATH中。
2、 運(yùn)行js解釋器java org.mozilla.javascript.tools.shell.Main。進(jìn)入交互模式：
- Rhino 1.7 release 3 2011 05 09
- js>
注：***行為js解釋器的版本號，后面跟著提示符 js>
下面我們將利用js shell，使用JavaScript操縱Java對象。
#p#
JavaScript操縱Java對象
1. Rhino如何訪問Java包與類文件
Java語法規(guī)定，任何代碼都必須以class文件的形式存在，而每個class文件必須屬于一個package，默認(rèn)為default。而JavaScript并沒有類似package的層級結(jié)構(gòu)概念，那么如何使用Rhino訪問Java類文件呢?
Rhino定義了一個top-level變量Packages。變量Packages對應(yīng)的所有屬性均對應(yīng)Java包名。比如，我們需要訪問某一個Java的Package com.example.
- js> Packages.com.example
- [JavaPackage com.example]
簡單起見，我們也可以去掉變量Packages，直接輸入Java包名。因此，上述Package com.example等價與com.example，如下：
- js> com.example
- [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(biāo)準(zhǔn)的Java 文件類java.io.File，如下。
- js> java.io.File
- [JavaClass java.io.File]
或者，為避免輸入全名，我們先導(dǎo)入包，然后輸入Class類名，如下：
- js> importPackage(java.io)
- js> File
- [JavaClass java.io.File]
這里的importPackage(java.io)，在效果上等價于Java聲明import java.io.*; 不同的是，Java會隱式import java.lang.*，而Rhino不會。因?yàn)镽hino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。
這里需要注意的是，Rhino對該語法的錯誤處理機(jī)制，當(dāng)被訪問的類存在時，Rhino加載該class，而當(dāng)其不存在時，則把它當(dāng)成package名稱，而并不會報錯。例如，當(dāng)訪問一個不存在的類com.example.AAA時，輸入如下。
- js> com.example.AAA
- [JavaPackage com.example.AAA]
僅當(dāng)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(chuàng)建對象。
- js> new java.util.Date()
- Thu Nov 03 16:19:04 CST 2011
可以使用JavaScript變量存儲Java對象，并調(diào)用其方法，如下：
- js> f = new java.io.File("sample.txt")
- sample.txt
- js> f.isDirectory()
- false
對于static方法與變量，調(diào)用如下：
- js> java.lang.Math.PI
3.141592653589793
- js> java.lang.Math.cos(0)
1
在JavaScript中，方法本身就是對象，這一點(diǎn)與Java不同。我們可以通過下列方式查看方法的重載：
- js> f.listFiles
- function listFiles() {/*
- java.io.File[] listFiles()
- java.io.File[] listFiles(java.io.FilenameFilter)
- java.io.File[] listFiles(java.io.FileFilter)
- */}
輸出中列出三個重載方法。***個為無參函數(shù)，第二與第三個對應(yīng)的參數(shù)分別為FilenameFilter與FileFilter。
另一個比較有意思的特點(diǎn)是通過構(gòu)造for..in，查看對象對應(yīng)的所有方法與變量。如下：
- js> for (i in f) { print(i) }
- exists
- parentFile
- mkdir
- toString
- wait
- [44 others]
這里列出的方法一部分來自于父類，比如wait來自父類java.lang.Object。
對于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(diào)用File對象的getName與isDirectory方法：
- js> f.name
- test.txt
- js> f.directory
- false
#p#
3. Rhino如何實(shí)現(xiàn)Java接口
JavaScript當(dāng)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，并調(diào)用該方法如下：
- js> obj = { run: function () { print("\nrunning"); } }
- [object Object]
- js> obj.run()
- running
現(xiàn)在我們構(gòu)造一個JavaScript對象，實(shí)現(xiàn)Runnable接口。并將該對象作為參數(shù)，構(gòu)造一個新的線程，并啟動該線程。
- js> r = new java.lang.Runnable(obj);
- adapter1@291aff
- js> t = new java.lang.Thread(r)
- Thread[Thread-0,5,main]
- js> t.start()
- js>
- running
***的js>提示符與新線程的打印輸出running的先后順序是隨機(jī)的，取決于線程的調(diào)度策略。
從后端的處理流程來講，Rhino首先為Runnable接口的實(shí)現(xiàn)類生成Java字節(jié)碼文件。然后調(diào)用JavaScript對象定義的Run方法。
4. Rhino如何創(chuàng)建Java 數(shù)組
Rhino使用Java的發(fā)射機(jī)制生成數(shù)組。下面是生成2個String對象的代碼：
- js> array = java.lang.reflect.Array.newInstance(java.lang.String, 2);
- [Ljava.lang.String;@a20892
- js> array[0] = "Double"
- Double
- js> array[1] = "Life"
- Life
- js> array[0] + array[1]
- DoubleLife
- js>
5. Rhino如何捕獲與處理異常
與Java類似，Rhino使用try...catch關(guān)鍵字處理異常。
- js> function classForName(name) {
- try {
- return java.lang.Class.forName(name);
- } catch (e if e.javaException instanceof java.lang.ClassNotFoundException) {
- print("Class " + name + " not found");
- } catch (e if e.javaException instanceof java.lang.NullPointerException) {
- print("Class name is null");
- }
- } > > > > > > > >
- js> classForName("NonExistingClass");
- Class NonExistingClass not found
- js> classForName(null);
- Class name is null
6. Rhino如何調(diào)用js文件
當(dāng)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(shù)是否為質(zhì)數(shù)。代碼如下：
- function isPrime (num)
- {
- if (num <= 1) {
- print("Enter an integer no less than 2.")
- return false
- }
- var prime = true
- var sqrRoot = Math.round(Math.sqrt(num))
- for (var n = 2; prime & n <= sqrRoot; ++n) {
- prime = (num % n != 0)
- }
- return prime
- }
我們保存文件為C:\isPrime.js。然后我們需要調(diào)用load方法加載該腳本。***，我們可以調(diào)用isPrime方法來判斷是否為質(zhì)數(shù)。
- js> load("C:/isPrime.js")
- js> isPrime(33);
- false
- js> isPrime(31)
- true
需要注意的是，注意：文件分隔符需要調(diào)整，是“/”而不是“\”。
上述部分示例可以參見Rhino官方網(wǎng)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(xué)習(xí)。
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(yùn)行數(shù)學(xué)表達(dá)式。代碼如下：
- package com.example;
- import sun.org.mozilla.javascript.internal.Context;
- import sun.org.mozilla.javascript.internal.Scriptable;
- publicclass Test {
- publicstaticvoid main(String[] args) {
- Context cx = Context.enter();
- try {
- Scriptable scope = cx.initStandardObjects();
- String str = "3/(1+2)";
- Object result = cx.evaluateString(scope, str, null, 1, null);
- System.out.println(str + "=" + Context.toNumber(result));
- } finally {
- Context.exit();
- }
- }
- }
運(yùn)行Java com.example.Test，輸出結(jié)果如下：
3/(1+2)=1.0
之所以是1.0而不是1，是因?yàn)镃ontext.toNumber(result)返回的類型為double。另一個值得注意的是，這里import的package屬于JDK 6.0。因此，在不需要Rhino提供的js.jar，該程序仍能獨(dú)立運(yùn)行。
雖然Rhino作為JavaScript運(yùn)行時，功能非常強(qiáng)大，但在性能上卻無法與其他的JavaScript運(yùn)行時(比如Google Chrome的V8 JavaScript Engine)相提并論。值得注意的是，JRuby專家Charles Oliver Nutter也開始參與Rhino項(xiàng)目中，以提升Rhino JavaScript運(yùn)行時的速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與V8的競爭。而Oracle在對JVM上的JavaScript改進(jìn)與優(yōu)化，我們有理由期待，在未來，新一代JavaScript運(yùn)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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