Java 混合编程

2021-09-22

1.RMI

RMI：Remote Method Invocation 远程方法调用
两个位于不同 JVM 虚拟机的 Java 程序互相请求访问

RMI 的参数和返回值

(自动化) 传递远程对象(实现 Remote 接口) - 当一个对远程对象的引用从一个 JVM 传递到另一个 JVM，该远程对象的发送者和接收者将持有同一个实体对象的引用。这个引用并非是一个内存位置，而是由网络地址和该远程对象的唯一标识符构成的。
###两个 JVM 拥有同一个对象###
(自动化) 传递可序列化对象(实现 Serializable 接口) - JVM 中的一个对象经过序列化后的字节，通过网络，其副本传递到另一个 JVM 中，并重新还原为一个 Java 对象。
###每个 JVM 拥有自己的对象###

// Client
Context namingContext = new InitialContext();

// 开始查找RMI注册表上有哪些绑定的服务
Enumeration<NameClassPair> e = namingContext.list("rmi://127.0.0.1:8001/");
while (e.hasMoreElements())
  System.out.println(e.nextElement().getName());

// 获取某一个地址上的服务类
String url = "rmi://127.0.0.1:8001/warehouse1";
Warehouse centralWarehouse = (Warehouse) namingContext.lookup(url);
/*
 * //接口类
 * public interface Warehouse extends Remote
 * {
 * double getPrice(String description) throws RemoteException;
 * }
 */

// 输入参数 取得结果
String descr = "面包机";
double price = centralWarehouse.getPrice(descr);
System.out.println(descr + ": " + price);

// Server
System.out.println("产生服务器对象");
WarehouseImpl centralWarehouse = new WarehouseImpl();

System.out.println("将服务器对象绑定在8001端口，对外提供服务");
LocateRegistry.createRegistry(8001);// 定义端口号
Naming.rebind("rmi://127.0.0.1:8001/warehouse1", centralWarehouse);

// 实现类
public class WarehouseImpl extends UnicastRemoteObject implements Warehouse {
  private Map<String, Double> prices;

  public WarehouseImpl() throws RemoteException {
    // 物品列表
    prices = new HashMap<>();
    prices.put("面包机", 24.95);
    prices.put("微波炉", 49.95);
  }

  public double getPrice(String description) throws RemoteException {
    Double price = prices.get(description);
    return price == null ? 0 : price;
  }
}
// 接口类
public interface Warehouse extends Remote {
  double getPrice(String description) throws RemoteException;
}

RMI 优点
- 跨平台分布式对象调用
- 完全对象支持
- 安全策略
RMI 缺点
- 双方必须是 Java 语言实现
- 不如消息传递协作方便

2.JNI

JNI，Java Native Interface
Java 和本地 C 代码进行互操作
- Java 调用 C 程序完成一些需要快速计算的功能(常见，重点)
- C 调用 Java 程序(基于反射的方法)

基本步骤

在 Java 类中声明一个本地方法，使用 native 函数

1
2
3

class HelloNative {
  public static native void greeting();
}

调用 javac.exe 编译，得到 HelloNative.class
调用 javah.exe 得到包含该方法(Java_HelloNative_greeting)的头文件 HelloNative.h
实现.c 文件(对应 HelloNative.h)

#include "HelloNative.h"

JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloNative_greeting(JNIEnv* env, jclass cl) {
  printf("Hello Native World\n");
}

将.c 和.h 文件，整合为共享库(DLL)文件
在 Java 类中，加载相应的共享库文件

HelloNative.greeting();
static {
  System.loadLibrary("HelloNative"); // dll名字
}

3.Nashorn

脚本引擎，ScriptEngine
- Nashorn，JDK 8 自带的 JS 解释器(JDK6/7 是 Rhino 解释器)

1	ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn")

主要方法
- eval，执行一段 js 脚本. eval(String str), eval(Reader reader)
- put，设置一个变量
- get，获取一个变量
- createBindings, 创建一个 Bindings
- setBindings, 设置脚本变量使用的范围

// Test1
ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");

engine.put("a", 100);
engine.put("b", 200);
engine.eval("var c = a+b");
String result = engine.get("c").toString();

System.out.println(result);
// Test2
ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");
SimpleBindings simpleBindings = new SimpleBindings(); // 传递参数到js
simpleBindings.put("a", 100);
simpleBindings.put("b", 200);

Object result = engine.eval("load('src/edu/ecnu/sum2.js')", simpleBindings);
/*
src/edu/ecnu/sum2.js
c = a + b;
*/
System.out.println(result);
// Test3
ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");
FileReader scriptFile = new FileReader("src/edu/ecnu/sum3.js");
/*
src/edu/ecnu/sum3.js
function sum(a, b)
{
   return a + b;
}
*/
engine.eval(scriptFile);

Invocable in = (Invocable) engine;
String result = in.invokeFunction("sum",100,200).toString();
System.out.println(result);

JDK 支持的脚本引擎工厂

引擎	名字	MIME 类型	文件扩展
Nashorn	nashorn,js	text/javascript	js
Groovy	groovy	无	groovy
Renjin	Renjin	text/x-R	R,r,S,s
SISC Scheme	sisc	无	scheme,sisc

4.Jython

Jython 是 Python 语言在 Java 平台的实现
Jython 是在 JVM 上实现的 Python，由 Java 编写
Jython 将 Python 源码编译成 JVM 字节码，由 JVM 执行对应的字节码，因此能很好的与 JVM 集成
Jython 并不是 Java 和 Python 的连接器

关键类

PythonInterpreter
- exec 执行语句
- set 设置变量值
- get 获取变量值
- execfile 执行一个 python 文件
PyObject
PyFunction

// 执行Python程序语句
PythonInterpreter pi = new PythonInterpreter();
pi.exec("import sys");
pi.set("a", new PyInteger(42));
pi.exec("print a");
pi.exec("x = 2+2");
PyObject x = pi.get("x");
System.out.println("x: " + x);

// 执行Python文件
PythonInterpreter pi = new PythonInterpreter();
pi.execfile("src/main/java/edu/ecnu/hello.py");
pi.cleanup();
pi.close();

// 执行Python文件并传参
try (PythonInterpreter pi = new PythonInterpreter()) {
  pi.set("cnt", 5);
  pi.execfile("src/main/java/edu/ecnu/randomSum.py");
  PyObject sum = pi.get("sum");
  System.out.println("Sum is: " + sum);
}
/*
src/main/java/edu/ecnu/randomSum.py
from java.util import Random
r = Random()
sum = 0
for i in xrange(cnt):
    randomNum = r.nextInt()
    print randomNum
    sum += randomNum
*/

// 调用Python程序中的函数
PythonInterpreter pi = new PythonInterpreter();
pi.execfile("src/main/java/edu/ecnu/calculator1.py");
PyFunction pf = pi.get("power", PyFunction.class);
PyObject result = pf.__call__(Py.newInteger(2), Py.newInteger(3)); // 2^3
System.out.println(result);
pi.cleanup();
pi.close();
/*
src/main/java/edu/ecnu/calculator1.py
import math

def power(x, y):
    return math.pow(x, y)
*/

// 调用Python程序中的类
PythonInterpreter pi = new PythonInterpreter();
pi.execfile("src/main/java/edu/ecnu/calculator2.py");

// 在Java中调用Python对象实例的方法
String pythonClassName = "Calculator";  // python类名
String pythonObjName = "cal"; // python对象名
pi.exec(pythonObjName + "=" + pythonClassName + "()"); // 实例化python对象
PyObject pyObj = pi.get(pythonObjName); // 获取实例化的python对象

// 调用python对象方法,传递参数并接收返回值
PyObject result = pyObj.invoke("power", new PyObject[] {Py.newInteger(2), Py.newInteger(3)});
double power = Py.py2double(result);
System.out.println(power);
pi.cleanup();
pi.close();
/*
import math

class Calculator(object):

    def power(self, x, y):
        return math.pow(x,y)
*/

5. Web Service

由万维网联盟(W3C, World Wide Web Consortium)提出
消除语言差异、平台差异、协议差异和数据结构差异，成为不同构件模型和异构系统之间的集成技术
Web Service 是为实现跨网络操作而设计的软件系统，提供了相关的操作接口，其他应用可以使用 SOAP 消息，以预先指定的方式来与 Web Service 进行交互

wsimport 工具

%JAVA_HOME%\bin 目录下
根据 wsdl 文档，自动产生客户端中间代码

1	wsimport -keep -verbose http://ws.webxml.com.cn/WebServices/MobileCodeWS.asmx?WSDL

基本步骤

调用 wsimport 所产生客户端中间代码
提供相应参数
获取返回结果

/**
* use wsimport to parse wsdl
* wsimport -keep -verbose http://ws.webxml.com.cn/WebServices/MobileCodeWS.asmx?WSDL
* copy the generated class to this project, and invoke them
*
* 调用手机号查询web service
* @param args
*/
MobileCodeWS mobileCodeWS = new MobileCodeWS();
MobileCodeWSSoap  mobileCodeWSSoap = mobileCodeWS.getMobileCodeWSSoap();
String tel=mobileCodeWSSoap.getMobileCodeInfo("13722222222",null); // 修改为有效号码
System.out.println(tel);

Java 调用 Web Service 其他办法
- Axis/Axis2 (axis.apache.org)
- 采用 URLConnection 访问 Web Service
- 采用 HttpClient 访问 Web Service

6.命令行

Runtime

Java 提供 Runtime 类
- exec 以一个独立进程执行命令 command, 并返回 Process 句柄
- 当独立进程启动后，需要处理该进程的输出流/错误流
  - 调用 Process.getInputStream 可以获取进程的输出流
  - 调用 Process.getErrorStream 可以获取进程的错误输出流
- 调用 Process.waitFor 等待目标进程的终止(当前进程阻塞)

Process p;
String cmd = "ipconfig /all"; // 查看ip地址

try {
  // 执行命令
  p = Runtime.getRuntime().exec(cmd);
  // 取得命令结果的输出流
  InputStream fis = p.getInputStream();
  // 用一个读输出流类去读
  InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis);
  // 用缓冲器读行
  BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
  String line = null;
  // 直到读完为止
  while ((line = br.readLine()) != null) {
    System.out.println(line);
  }

  System.out.println("");
  int exitVal = p.waitFor(); // 获取进程最后返回状态
  System.out.println("Process exitValue: " + exitVal);

} catch (Exception e) {
  e.printStackTrace();
}

1.RMI

RMI 的参数和返回值

2.JNI

基本步骤

3.Nashorn

JDK 支持的脚本引擎工厂

4.Jython

关键类

5. Web Service

wsimport 工具

基本步骤

6.命令行

Runtime

Leave a comment