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Java SE 6 新特性: 對腳本語言的支持

系統(tǒng) 1860 0

2006 年底,Sun 公司發(fā)布了 Java Standard Edition 6(Java SE 6)的最終正式版,代號 Mustang(野馬)。跟 Tiger(Java SE 5)相比,Mustang 在性能方面有了不錯的提升。與 Tiger 在 API 庫方面的大幅度加強(qiáng)相比,雖然 Mustang 在 API 庫方面的新特性顯得不太多,但是也提供了許多實(shí)用和方便的功能:在腳本,WebService,XML, 編譯器 API , 數(shù)據(jù)庫 , JMX , 網(wǎng)絡(luò) Instrumentation 方面都有不錯的新特性和功能加強(qiáng)。

本系列 文章主要介紹 Java SE 6 在 API 庫方面的部分新特性,通過一些例子和講解,幫助開發(fā)者在編程實(shí)踐當(dāng)中更好的運(yùn)用 Java SE 6,提高開發(fā)效率。本文是系列文章的第 6 篇,介紹了 Java SE 6 在腳本編程方面的新特性。

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Java 腳本 API 概述

腳本引擎
腳本引擎就是指腳本的運(yùn)行環(huán)境,它能能夠把運(yùn)行其上的解釋性語言轉(zhuǎn)換為更底層的匯編語言,沒有腳本引擎,腳本就無法被運(yùn)行。

Java SE 6 引入了對 Java Specification Request(JSR)223 的支持, JSR 223 旨在定義一個統(tǒng)一的規(guī)范,使得 Java 應(yīng)用程序可以通過一套固定的接口與各種腳本引擎交互,從而達(dá)到在 Java 平臺上調(diào)用各種腳本語言的目的。 javax.script 包定義了這些接口,即 Java 腳本編程 API。Java 腳本 API 的目標(biāo)與 Apache 項(xiàng)目 Bean Script Framework(BSF)類似,通過它 Java 應(yīng)用程序就能通過虛擬機(jī)調(diào)用各種腳本,同時,腳本語言也能訪問應(yīng)用程序中的 Java 對象和方法。Java 腳本 API 是連通 Java 平臺和腳本語言的橋梁。首先,通過它為數(shù)眾多的現(xiàn)有 Java 庫就能被各種腳本語言所利用,節(jié)省了開發(fā)成本縮短了開發(fā)周期;其次,可以把一些復(fù)雜異變的業(yè)務(wù)邏輯交給腳本語言處理,這又大大提高了開發(fā)效率。

javax.script 包中定義的實(shí)現(xiàn)類并不多,主要是一些接口和對應(yīng)的抽象類, 圖 1 顯示了其中包含的各個接口和類。


圖 1. javax.script 包概況

這個包的具體實(shí)現(xiàn)類少的根本原因是這個包只是定義了一個編程接口的框架規(guī)范,至于對如何解析運(yùn)行具體的腳本語言,還需要由第三方提供實(shí)現(xiàn)。雖然這些腳本引擎的實(shí)現(xiàn)各不相同,但是對于 Java 腳本 API 的使用者來說,這些具體的實(shí)現(xiàn)被很好的隔離隱藏了。Java 腳本 API 為開發(fā)者提供了如下功能:

  1. 獲取腳本程序輸入,通過腳本引擎運(yùn)行腳本并返回運(yùn)行結(jié)果,這是最核心的接口。
  2. 發(fā)現(xiàn)腳本引擎,查詢腳本引擎信息。
  3. 通過腳本引擎的運(yùn)行上下文在腳本和 Java 平臺間交換數(shù)據(jù)。
  4. 通過 Java 應(yīng)用程序調(diào)用腳本函數(shù)。

在詳細(xì)介紹這四個功能之前,我們先通過一個簡單的例子來展示如何通過 Java 語言來運(yùn)行腳本程序,這里仍然以經(jīng)典的“Hello World”開始。


清單 1. Hello World
              
import javax.script.*;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) throws ScriptException {
ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("JavaScript");
engine.eval("print ('Hello World')");
}
}

這個例子非常直觀,只要通過 ScriptEngineManager ScriptEngine 這兩個類就可以完成最簡單的調(diào)用。首先, ScriptEngineManager 實(shí)例創(chuàng)建一個 ScriptEngine 實(shí)例,然后返回的 ScriptEngine 實(shí)例解析 JavaScript 腳本,輸出運(yùn)行結(jié)果。運(yùn)行這段程序,終端上會輸出“Hello World“。在執(zhí)行 eval 函數(shù)的過程中可能會有 ScriptEngine 異常拋出,引發(fā)這個異常被拋出的原因一般是由腳本輸入語法有誤造成的。在對整個 API 有了大致的概念之后,我們就可以開始介紹各個具體的功能了。





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使用腳本引擎運(yùn)行腳本

Java 腳本 API 通過腳本引擎來運(yùn)行腳本,整個包的目的就在于統(tǒng)一 Java 平臺與各種腳本引擎的交互方式,制定一個標(biāo)準(zhǔn),Java 應(yīng)用程序依照這種標(biāo)準(zhǔn)就能自由的調(diào)用各種腳本引擎,而腳本引擎按照這種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn),就能被 Java 平臺支持。每一個腳本引擎就是一個腳本解釋器,負(fù)責(zé)運(yùn)行腳本,獲取運(yùn)行結(jié)果。 ScriptEngine 接口是腳本引擎在 Java 平臺上的抽象,Java 應(yīng)用程序通過這個接口調(diào)用腳本引擎運(yùn)行腳本程序,并將運(yùn)行結(jié)果返回給虛擬機(jī)。

ScriptEngine 接口提供了許多 eval 函數(shù)的變體用來運(yùn)行腳本,這個函數(shù)的功能就是獲取腳本輸入,運(yùn)行腳本,最后返回輸出。 清單 1 的例子中直接通過字符串作為 eval 函數(shù)的參數(shù)讀入腳本程序。除此之外, ScriptEngine 還提供了以一個 java.io.Reader 作為輸入?yún)?shù)的 eval 函數(shù)。腳本程序?qū)嵸|(zhì)上是一些可以用腳本引擎執(zhí)行的字節(jié)流,通過一個 Reader 對象, eval 函數(shù)就能從不同的數(shù)據(jù)源中讀取字節(jié)流來運(yùn)行,這個數(shù)據(jù)源可以來自內(nèi)存、文件,甚至直接來自網(wǎng)絡(luò)。這樣 Java 應(yīng)用程序就能直接利用項(xiàng)目原有的腳本資源,無需以 Java 語言對其進(jìn)行重寫,達(dá)到腳本程序與 Java 平臺無縫集成的目的。 清單 2 即展示了如何從一個文件中讀取腳本程序并運(yùn)行,其中如何通過 ScriptEngineManager 獲取 ScriptEngine 實(shí)例的細(xì)節(jié)會在后面詳細(xì)介紹。


清單 2. Run Script
              
public class RunScript {

public static void main(String[] args) throws Exception {
String script = args[0];
String file = args[1];

FileReader scriptReader = new FileReader(new File(file));
ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName(script);
engine.eval(scriptReader);
}
}

清單 2 代碼,從命令行分別獲取腳本名稱和腳本文件名,程序通過腳本名稱創(chuàng)建對應(yīng)的腳本引擎實(shí)例,通過腳本名稱指定的腳本文件名讀入腳本程序運(yùn)行。運(yùn)行下面這個命令,就能在 Java 平臺上運(yùn)行所有的 JavaScript 腳本。

              java RunScript javascript run.js
              

通過這種方式,Java 應(yīng)用程序可以把一些復(fù)雜易變的邏輯過程,用更加靈活的弱類型的腳本語言來實(shí)現(xiàn),然后通過 javax.Script 包提供的 API 獲取運(yùn)行結(jié)果,當(dāng)腳本改變時,只需替換對應(yīng)的腳本文件,而無需重新編譯構(gòu)建項(xiàng)目,好處是顯而易見的,即節(jié)省了開發(fā)時間又提高了開發(fā)效率。

EngineScript 接口分別針對 String 輸入和 Reader 輸入提供了三個不同形態(tài)的 eval 函數(shù),用于運(yùn)行腳本:


表 1. ScriptEngine 的 eval 函數(shù)
函數(shù) 描述
Object eval(Reader reader) 從一個 Reader 讀取腳本程序并運(yùn)行
Object eval(Reader reader, Bindings n) n 作為腳本級別的綁定,從一個 Reader 讀取腳本程序并運(yùn)行
Object eval(Reader reader, ScriptContext context) context 指定的上下文環(huán)境下,從一個 Reader 讀取腳本程序并運(yùn)行
Object eval(String script) 運(yùn)行字符串表示的腳本
Object eval(String script, Bindings n) n 作為腳本級別的綁定,運(yùn)行字符串表示的腳本
Object eval(String script, ScriptContext context) context 指定的上下文環(huán)境下,運(yùn)行字符串表示的腳本

Java 腳本 API 還為 ScriptEngine 接口提供了一個抽象類 —— AbstractScriptEngine ,這個類提供了其中四個 eval 函數(shù)的默認(rèn)實(shí)現(xiàn),它們分別通過調(diào)用 eval(Reader,ScriptContext) eval(String, ScriptContext) 來實(shí)現(xiàn)。這樣腳本引擎提供者,只需繼承這個抽象類并提供這兩個函數(shù)實(shí)現(xiàn)即可。 AbstractScriptEngine 有一個保護(hù)域 context 用于保存默認(rèn)上下文的引用, SimpleScriptContext 類被作為 AbstractScriptEngine 的默認(rèn)上下文。關(guān)于上下文環(huán)境,將在后面進(jìn)行詳細(xì)介紹。





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發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)建腳本引擎

在前面的兩個例子中, ScriptEngine 實(shí)例都是通過調(diào)用 ScriptEngineManager 實(shí)例的方法返回的,而不是常見的直接通過 new 操作新建一個實(shí)例。JSR 223 中引入 ScriptEngineManager 類的意義就在于,將 ScriptEngine 的尋找和創(chuàng)建任務(wù)委托給 ScriptEngineManager 實(shí)例處理,達(dá)到對 API 使用者隱藏這個過程的目的,使 Java 應(yīng)用程序在無需重新編譯的情況下,支持腳本引擎的動態(tài)替換。通過 ScriptEngineManager 類和 ScriptEngineFactory 接口即可完成腳本引擎的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)建:

  • ScriptEngineManager 類: 自動尋找 ScriptEngineFactory 接口的實(shí)現(xiàn)類
  • ScriptEngineFactory 接口: 創(chuàng)建合適的腳本引擎實(shí)例
Service Provider
服務(wù)(service)是指那些成為事實(shí)上標(biāo)準(zhǔn)的接口,服務(wù)提供者(service provider)則提供了這個接口的具體實(shí)現(xiàn)。不同的提供者會遵循同樣的接口提供實(shí)現(xiàn),客戶可以自由選擇不同的實(shí)現(xiàn)??梢詮?Sun 提供的文檔 Jar 文件規(guī)約 中獲取有關(guān) Service Provider 更詳細(xì)的信息。

ScriptEngineManager 類本身并不知道如何創(chuàng)建一個具體的腳本引擎實(shí)例,它會依照 Jar 規(guī)約中定義的服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制,查找并創(chuàng)建一個合適的 ScriptEngineFactory 實(shí)例,并通過這個工廠類來創(chuàng)建返回實(shí)際的腳本引擎。首先, ScriptEngineManager 實(shí)例會在當(dāng)前 classpath 中搜索所有可見的 Jar 包;然后,它會查看每個 Jar 包中的 META -INF/services/ 目錄下的是否包含 javax.script.ScriptEngineFactory 文件,腳本引擎的開發(fā)者會提供在 Jar 包中包含一個 ScriptEngineFactory 接口的實(shí)現(xiàn)類,這個文件內(nèi)容即是這個實(shí)現(xiàn)類的完整名字; ScriptEngineManager 會根據(jù)這個類名,創(chuàng)建一個 ScriptEngineFactory 接口的實(shí)例;最后,通過這個工廠類來實(shí)例化需要的腳本引擎,返回給用戶。舉例來說,第三方的引擎提供者可能升級更新了新版的腳本引擎實(shí)現(xiàn),通過 ScriptEngineManager 來管理腳本引擎,無需修改一行 Java 代碼就能替換更新腳本引擎。用戶只需在 classpath 中加入新的腳本引擎實(shí)現(xiàn)(Jar 包的形式), ScriptEngineManager 就能通過 Service Provider 機(jī)制來自動查找到新版本實(shí)現(xiàn),創(chuàng)建并返回對應(yīng)的腳本引擎實(shí)例供調(diào)用。 圖 2 所示時序圖描述了其中的步驟:


圖 2. 腳本引擎發(fā)現(xiàn)機(jī)制時序圖

ScriptEngineFactory 接口的實(shí)現(xiàn)類被用來描述和實(shí)例化 ScriptEngine 接口,每一個實(shí)現(xiàn) ScriptEngine 接口的類會有一個對應(yīng)的工廠類來描述其元數(shù)據(jù)(meta data), ScriptEngineFactory 接口定義了許多函數(shù)供 ScriptEngineManager 查詢這些元數(shù)據(jù), ScriptEngineManager 會根據(jù)這些元數(shù)據(jù)查找需要的腳本引擎, 表 2 列出了可供使用的函數(shù):


表 2. ScriptEngineFactory 提供的查詢函數(shù)
函數(shù) 描述
String getEngineName() 返回腳本引擎的全稱
String getEngineVersion() 返回腳本引擎的版本信息
String getLanguageName() 返回腳本引擎所支持的腳本語言的名稱
String getLanguageVersion() 返回腳本引擎所支持的腳本語言的版本信息
List<String> getExtensions() 返回一個腳本文件擴(kuò)展名組成的 List,當(dāng)前腳本引擎支持解析這些擴(kuò)展名對應(yīng)的腳本文件
List<String> getMimeTypes() 返回一個與當(dāng)前引擎關(guān)聯(lián)的所有 mimetype 組成的 List
List<String> getNames() 返回一個當(dāng)前引擎所有名稱的 List, ScriptEngineManager 可以根據(jù)這些名字確定對應(yīng)的腳本引擎

通過 getEngineFactories() 函數(shù), ScriptEngineManager 會返回一個包含當(dāng)前環(huán)境中被發(fā)現(xiàn)的所有實(shí)現(xiàn) ScriptEngineFactory 接口的具體類,通過這些工廠類中保存的腳本引擎信息檢索需要的腳本引擎。第三方提供的腳本引擎實(shí)現(xiàn)的 Jar 包中除了包含 ScriptEngine 接口的實(shí)現(xiàn)類之外,還需要提供 ScriptEngineFactory 接口的實(shí)現(xiàn)類,以及一個 javax.script.ScriptEngineFactory 文件用于指明這個工廠類。這樣,Java 平臺就能通過 ScriptEngineManager 尋找到這個工廠類,并通過這個工廠類為用戶提供一個腳本引擎實(shí)例。Java SE 6 默認(rèn)提供了 JavaScirpt 腳本引擎的實(shí)現(xiàn),如果需要支持其他腳本引擎,需要將它們對應(yīng)的 Jar 包包含在 classpath 中,比如對于前面 清單 2 中的代碼,只需在運(yùn)行程序前將 Groovy 的腳本引擎添加到 classpath 中,然后運(yùn)行:

              java RunScript groovy run.groovy
              

無需修改一行 Java 代碼就能以 Groovy 腳本引擎來運(yùn)行 Groovy 腳本。在 這里 為 Java SE 6 提供了許多著名腳本語言的腳本引擎對 JSR 223 的支持,這些 Jar 必須和腳本引擎配合使用,使得這些腳本語言能被 Java 平臺支持。到目前為止,它提供了至少 25 種腳本語言的支持,其中包括了 Groovy、Ruby、Python 等當(dāng)前非常流行的腳本語言。這里需要再次強(qiáng)調(diào)的是,負(fù)責(zé)創(chuàng)建 ScriptEngine 實(shí)例的 ScriptEngineFactory 實(shí)現(xiàn)類對于用戶來說是不可見的, ScriptEngingeManager 實(shí)現(xiàn)負(fù)責(zé)與其交互,通過它創(chuàng)建腳本引擎。





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腳本引擎的運(yùn)行上下文

如果僅僅是通過腳本引擎運(yùn)行腳本的話,還無法體現(xiàn)出 Java 腳本 API 的優(yōu)點(diǎn),在 JSR 223 中,還為所有的腳本引擎定義了一個簡潔的執(zhí)行環(huán)境。我們都知道,在 Linux 操作系統(tǒng)中可以維護(hù)許多環(huán)境變量比如 classpath、path 等,不同的 shell 在運(yùn)行時可以直接使用這些環(huán)境變量,它們構(gòu)成了 shell 腳本的執(zhí)行環(huán)境。在 javax.script 支持的每個腳本引擎也有各自對應(yīng)的執(zhí)行的環(huán)境,腳本引擎可以共享同樣的環(huán)境,也可以有各自不同的上下文。通過腳本運(yùn)行時的上下文,腳本程序就能自由的和 Java 平臺交互,并充分利用已有的眾多 Java API,真正的站在“巨人”的肩膀上。 javax.script.ScriptContext 接口和 javax.script.Bindings 接口定義了腳本引擎的上下文。

  • Bindings 接口:

    繼承自 Map,定義了對這些“鍵-值”對的查詢、添加、刪除等 Map 典型操作。 Bingdings 接口實(shí)際上是一個存放數(shù)據(jù)的容器,它的實(shí)現(xiàn)類會維護(hù)許多“鍵-值”對,它們都通過字符串表示。Java 應(yīng)用程序和腳本程序通過這些“鍵-值”對交換數(shù)據(jù)。只要腳本引擎支持,用戶還能直接在 Bindings 中放置 Java 對象,腳本引擎通過 Bindings 不僅可以存取對象的屬性,還能調(diào)用 Java 對象的方法,這種雙向自由的溝通使得二者真正的結(jié)合在了一起。

  • ScriptContext 接口:

    Bindings ScriptEngine 聯(lián)系在了一起,每一個 ScriptEngine 都有一個對應(yīng)的 ScriptContext ,前面提到過通過 ScriptEnginFactory 創(chuàng)建腳本引擎除了達(dá)到隱藏實(shí)現(xiàn)的目的外,還負(fù)責(zé)為腳本引擎設(shè)置合適的上下文。 ScriptEngine 通過 ScriptContext 實(shí)例就能從其內(nèi)部的 Bindings 中獲得需要的屬性值。 ScriptContext 接口默認(rèn)包含了兩個級別的 Bindings 實(shí)例的引用,分別是全局級別和引擎級別,可以通過 GLOBAL_SCOPE ENGINE_SCOPE 這兩個類常量來界定區(qū)分這兩個 Bindings 實(shí)例,其中 GLOBAL_SCOPE 從創(chuàng)建它的 ScriptEngineManager 獲得。顧名思義,全局級別指的是 Bindings 里的屬性都是“全局變量”,只要是同一個 ScriptEngineMananger 返回的腳本引擎都可以共享這些屬性;對應(yīng)的,引擎級別的 Bindings 里的屬性則是“局部變量”,它們只對同一個引擎實(shí)例可見,從而能為不同的引擎設(shè)置獨(dú)特的環(huán)境,通過同一個腳本引擎運(yùn)行的腳本運(yùn)行時能共享這些屬性。

ScriptContext 接口定義了下面這些函數(shù)來存取數(shù)據(jù):


表 3. ScriptContext 存取屬性函數(shù)
函數(shù) 描述
Object removeAttribute(String name, int scope) 從指定的范圍里刪除一個屬性
void setAttribute(String name, Object value, int scope) 在指定的范圍里設(shè)置一個屬性的值
Object getAttribute(String name) 從上下文的所有范圍內(nèi)獲取優(yōu)先級最高的屬性的值
Object getAttribute(String name, int scope) 從指定的范圍里獲取屬性值

ScriptEngineManager 擁有一個全局性的 Bindings 實(shí)例,在通過 ScriptEngineFactory 實(shí)例創(chuàng)建 ScriptEngine 后,它把自己的這個 Bindings 傳遞給所有它創(chuàng)建的 ScriptEngine 實(shí)例,作為 GLOBAL_SCOPE 。同時,每一個 ScriptEngine 實(shí)例都對應(yīng)一個 ScriptContext 實(shí)例,這個 ScriptContext 除了從 ScriptEngineManager 那獲得的 GLOBAL_SCOPE ,自己也維護(hù)一個 ENGINE_SCOPE Bindings 實(shí)例,所有通過這個腳本引擎運(yùn)行的腳本,都能存取其中的屬性。除了 ScriptContext 可以設(shè)置屬性,改變內(nèi)部的 Bindings ,Java 腳本 API 為 ScriptEngineManager ScriptEngine 也提供了類似的設(shè)置屬性和 Bindings 的 API。


圖 3. Bindings 在 Java 腳本 API 中的分布

圖 3 中可以看到,共有三個級別的地方可以存取屬性,分別是 ScriptEngineManager 中的 Bindings , ScriptEngine 實(shí)例對應(yīng)的 ScriptContext 中含有的 Bindings ,以及調(diào)用 eval 函數(shù)時傳入的 Bingdings 。離函數(shù)調(diào)用越近,其作用域越小,優(yōu)先級越高,相當(dāng)于編程語言中的變量的可見域,即 Object getAttribute(String name) 中提到的優(yōu)先級。從 清單 3 這個例子中可以看出各個屬性的存取優(yōu)先級:


清單 3. 上下文屬性的作用域
              
import javax.script.*;

public class ScopeTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String script=" println(greeting) ";
ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("javascript");

//Attribute from ScriptEngineManager
manager.put("greeting", "Hello from ScriptEngineManager");
engine.eval(script);

//Attribute from ScriptEngine
engine.put("greeting", "Hello from ScriptEngine");
engine.eval(script);

//Attribute from eval method
ScriptContext context = new SimpleScriptContext();
context.setAttribute("greeting", "Hello from eval method",
ScriptContext.ENGINE_SCOPE);
engine.eval(script,context);

}
}

JavaScript 腳本 println(greeting) 在這個程序中被重復(fù)調(diào)用了三次,由于三次調(diào)用的環(huán)境不一樣,導(dǎo)致輸出也不一樣, greeting 變量每一次都被優(yōu)先級更高的也就是距離函數(shù)調(diào)用越近的值覆蓋。從這個例子同時也演示了如何使用 ScriptContext Bindings 這兩個接口,在例子腳本中并沒有定義 greeting 這個變量,但是腳本通過 Java 腳本 API 能方便的存取 Java 應(yīng)用程序中的對象,輸出 greeting 相應(yīng)的值。運(yùn)行這個程序后,能看到輸出為:


圖 4. 程序 ScopeTest 的輸出

除了能在 Java 平臺與腳本程序之間的提供共享屬性之外, ScriptContext 還允許用戶重定向引擎執(zhí)行時的輸入輸出流:


表 4. ScriptContext 輸入輸出重定向
函數(shù) 描述
void setErrorWriter(Writer writer) 重定向錯誤輸出,默認(rèn)是標(biāo)準(zhǔn)錯誤輸出
void setReader(Reader reader) 重定向輸入,默認(rèn)是標(biāo)準(zhǔn)輸入
void setWriter(Writer writer) 重定向輸出,默認(rèn)是標(biāo)準(zhǔn)輸出
Writer getErrorWriter() 獲取當(dāng)前錯誤輸出字節(jié)流
Reader getReader() 獲取當(dāng)前輸入流
Writer getWriter() 獲取當(dāng)前輸出流

清單 4 展示了如何通過 ScriptContext 將其對應(yīng)的 ScriptEngine 標(biāo)準(zhǔn)輸出重定向到一個 PrintWriter 中,用戶可以通過與這個 PrintWriter 連通的 PrintReader 讀取實(shí)際的輸出,使 Java 應(yīng)用程序能獲取腳本運(yùn)行輸出,滿足更加多樣的應(yīng)用需求。


清單 4. 重定向腳本輸出
              
import java.io.*;
import javax.script.*;

public class Redirectory {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("javascript");

PipedReader pr = new PipedReader();
PipedWriter pw = new PipedWriter(pr);
PrintWriter writer = new PrintWriter(pw);
engine.getContext().setWriter(writer);

String script = "println('Hello from JavaScript')";
engine.eval(script);

BufferedReader br =new BufferedReader(pr);
System.out.println(br.readLine());
}
}

Java 腳本 API 分別為這兩個接口提供了一個簡單的實(shí)現(xiàn)供用戶使用。 SimpleBindings 通過組合模式實(shí)現(xiàn) Map 接口,它提供了兩個構(gòu)造函數(shù)。無參構(gòu)造函數(shù)在內(nèi)部構(gòu)造一個 HashMap 實(shí)例來實(shí)現(xiàn) Map 接口要求的功能;同時, SimpleBindings 也提供了一個以 Map 接口作為參數(shù)的構(gòu)造函數(shù),允許任何實(shí)現(xiàn) Map 接口的類作為其組合的實(shí)例,以滿足不同的要求。 SimpleScriptContext 提供了 ScriptContext 簡單實(shí)現(xiàn)。默認(rèn)情況下,它使用了標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯誤輸出,同時維護(hù)一個 SimpleBindings 作為其引擎級別的 Bindings,它的默認(rèn)全局級別 Bindings 為空。





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腳本引擎可選的接口

在 Java 腳本 API 中還有兩個腳本引擎可以選擇是否實(shí)現(xiàn)的接口,這個兩個接口不是強(qiáng)制要求實(shí)現(xiàn)的,即并非所有的腳本引擎都能支持這兩個函數(shù),不過 Java SE 6 自帶的 JavaScript 引擎支持這兩個接口。無論如何,這兩個接口提供了非常實(shí)用的功能,它們分別是:
  • Invocable 接口: 允許 Java 平臺調(diào)用腳本程序中的函數(shù)或方法。
  • Compilable 接口: 允許 Java 平臺編譯腳本程序,供多次調(diào)用。

Invocable 接口

有時候,用戶可能并不需要運(yùn)行已有的整個腳本程序,而僅僅需要調(diào)用其中的一個過程,或者其中某個對象的方法,這個時候 Invocable 接口就能發(fā)揮作用。它提供了兩個函數(shù) invokeFunction invokeMethod ,分別允許 Java 應(yīng)用程序直接調(diào)用腳本中的一個全局性的過程以及對象中的方法,調(diào)用后者時,除了指定函數(shù)名字和參數(shù)外,還需要傳入要調(diào)用的對象引用,當(dāng)然這需要腳本引擎的支持。不僅如此, Invocable 接口還允許 Java 應(yīng)用程序從這些函數(shù)中直接返回一個接口,通過這個接口實(shí)例來調(diào)用腳本中的函數(shù)或方法,從而我們可以從腳本中動態(tài)的生成 Java 應(yīng)用中需要的接口對象。 清單 5 演示了如何使用一個 Invocable 接口:


清單 5. 調(diào)用腳本中的函數(shù)
              
import javax.script.*;

public class CompilableTest {
public static void main(String[] args) throws ScriptException,
NoSuchMethodException {
String script = " function greeting(message){println (message);}";
ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("javascript");
engine.eval(script);

if (engine instanceof Invocable) {
Invocable invocable = (Invocable) engine;
invocable.invokeFunction("greeting", "hi");

// It may through NoSuchMethodException
try {
invocable.invokeFunction("nogreeing");
} catch (NoSuchMethodException e) {
// expected
}
}
}
}

在調(diào)用函數(shù)前,可以先通過 instanceof 操作判斷腳本引擎是否支持編譯操作,防止類型轉(zhuǎn)換時拋出運(yùn)行時異常,需要特別注意的時,如果調(diào)用了腳本程序中不存在的函數(shù)時,運(yùn)行時會拋出一個 NoSuchMethodException 的異常,實(shí)際開發(fā)中應(yīng)該注意處理這種特殊情況。

Compilable 接口

一般來說,腳本語言都是解釋型的,這也是腳本語言區(qū)別與編譯語言的一個特點(diǎn),解釋性意味著腳本隨時可以被運(yùn)行,開發(fā)者可以邊開發(fā)邊查看接口,從而省 去了編譯這個環(huán)節(jié),提供了開發(fā)效率。但是這也是一把雙刃劍,當(dāng)腳本規(guī)模變大,重復(fù)解釋一段穩(wěn)定的代碼又會帶來運(yùn)行時的開銷。有些腳本引擎支持將腳本運(yùn)行編 譯成某種中間形式,這取決與腳本語言的性質(zhì)以及腳本引擎的實(shí)現(xiàn),可以是一些操作碼,甚至是 Java 字節(jié)碼文件。實(shí)現(xiàn)了這個接口的腳本引擎能把輸入的腳本預(yù)編譯并緩存,從而提高多次運(yùn)行相同腳本的效率。

Java 腳本 API 還為這個中間形式提供了一個專門的類,每次調(diào)用 Compilable 接口的編譯函數(shù)都會返回一個 CompiledScript 實(shí)例。 CompiledScript 類被用來保存編譯的結(jié)果,從而能重復(fù)調(diào)用腳本而沒有重復(fù)解釋的開銷,實(shí)際效率提高的多少取決于中間形式的徹底程度,其中間形式越接近低級語言,提高的效率就越高。每一個 CompiledScript 實(shí)例對應(yīng)于一個腳本引擎實(shí)例,一個腳本引擎實(shí)例可以含有多個 CompiledScript (這很容易理解),調(diào)用 CompiledScript eval 函數(shù)會傳遞給這個關(guān)聯(lián)的 ScriptEngine 的 eval 函數(shù)。關(guān)于 CompiledScript 類需要注意的是,它運(yùn)行時對與之對應(yīng)的 ScriptEngine 狀態(tài)的改變可能會傳遞給下一次調(diào)用,造成運(yùn)行結(jié)果的不一致。 清單 6 演示了如何使用 Compiable 接口來調(diào)用腳本:


清單 6. 編譯腳本
              
import javax.script.*;

public class CompilableTest {
public static void main(String[] args) throws ScriptException {
String script = " println (greeting); greeting= 'Good Afternoon!' ";
ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("javascript");
engine.put("greeting", "Good Morning!");

if (engine instanceof Compilable) {
Compilable compilable = (Compilable) engine;
CompiledScript compiledScript = compilable.compile(script);
compiledScript.eval();
compiledScript.eval();
}
}
}

InovcableTest 類似,也應(yīng)該先通過 instanceof 操作判斷腳本引擎是否支持編譯操作,防止預(yù)料外的異常拋出。并且我們可以發(fā)現(xiàn)同一段編譯過的腳本,在第二次運(yùn)行時 greeting 變量的內(nèi)容被上一次的運(yùn)行改變了,導(dǎo)致輸出不一致:


圖 5. 程序 CompilableTest 的輸出





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jrunscript 工具

Java SE 6 還為運(yùn)行腳本添加了一個專門的工具 —— jrunscript。jrunscript 支持兩種運(yùn)行方式:一種是交互式,即邊讀取邊解析運(yùn)行,這種方式使得用戶可以方便調(diào)試腳本程序,馬上獲取預(yù)期結(jié)果;還有一種就是批處理式,即讀取并運(yùn)行整 個腳本文件。用戶可以把它想象成一個萬能腳本解釋器,即它可以運(yùn)行任意腳本程序,而且它還是跨平臺的,當(dāng)然所有這一切都有一個前提,那就是必須告訴它相應(yīng) 的腳本引擎的位置。默認(rèn)即支持的腳本是 JavaScript,這意味著用戶可以無需任何設(shè)置,通過 jrunscript 在任何支持 Java 的平臺上運(yùn)行任何 JavaScript 腳本;如果想運(yùn)行其他腳本,可以通過 -l 指定以何種腳本引擎運(yùn)行腳本。不過這個工具仍是實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的,不一定會包含在 Java 的后續(xù)版本中,無論如何,它仍是一個非常有用的工具。





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結(jié)束語

在 Java 平臺上使用腳本語言編程非常方便,因?yàn)?Java 腳本 API 相對其他包要小很多。通過 javax.script 包提供的接口和類我們可以很方便為我們的 Java 應(yīng)用程序添加對腳本語言的支持。開發(fā)者只要遵照 Java 腳本 API 開發(fā)應(yīng)用程序,開發(fā)中就無需關(guān)注具體的腳本語言細(xì)節(jié),應(yīng)用程序就可以動態(tài)支持任何符合 JSR 223 標(biāo)準(zhǔn)的腳本語言,不僅如此,只要按照 JSR 223 標(biāo)準(zhǔn)開發(fā),用戶甚至還能為 Java 平臺提供一個自定義腳本語言的解釋器。在 Java 平臺上運(yùn)行自己的腳本語言,這對于眾多開發(fā)者來說都是非常有誘惑力的。

Java SE 6 新特性: 對腳本語言的支持


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