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

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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();
}