JVM中的动态语言支持简介

抽丝剥茧细说架构那些事——【优锐课】

从版本6开始，JVM已扩展为支持现代动态语言（也称为脚本语言）。Java8的发行为这一领域提供了更多动力。感到这种支持的必要性是因为Java作为一种语言固有地是静态类型的。一切都在编译时决定。另一方面，动态语言的行为是在运行时定义的。结果，JVM对Java的支持为Java程序员开辟了新的视野，我们可以在其中结合平台的静态和动态方面，并在Java应用程序中有效地使用它。本文浏览了JVM中的动态语言支持列表。

动态语言支持

静态类型化的语言意味着所有类型化的信息（例如类，其成员，函数参数，返回类型值等等）都在编译时确定。Java编译器使用此信息来生成字节码。

另一方面，动态语言（脚本语言）由脚本引擎在运行时执行所有类型检查。没有单独的编译步骤。指令序列由解释器执行，然后对其进行解析以生成中间代码。变量在编译为JVM使用的Java字节码时存储在符号表中。动态语言的特征在于，一旦编写了代码，便可以立即对其进行部署。因为它是解释型的，所以几乎没有等待时间就很容易调试。在Java中，包javax.script提供了所有类和接口，称为Java Scripting API，以支持动态语言。

静态和动态两种语言都有很多优点和缺点。但是，要点是，由于Java的静态特性，Java到目前为止无法获得好处。在特殊支持下重建JVM并非易事。也许，真正的挑战在于实现一个运行时系统，该系统可以在编译过程结束后为方法调用选择适当的实现。在这里，我们介绍了JVM流行的一些动态语言支持。

JVM中的JavaScript

JavaScript是Java Scripting API支持的最流行的脚本语言。当今所有的Web浏览器都支持这种语言。ScriptEngine接口中的eval方法可用于执行以纯Java String编写的脚本。

 1 package com.mano.example;
 2 
 3 import javax.script.*;
 4 
 5 public class ScriptingDemo {
 6 
 7    public static void main(String[] args) {
 8 
 9       final ScriptEngineManager manager = new
10 
11          ScriptEngineManager();
12 
13       final ScriptEngine engine =
14 
15          manager.getEngineByName("js");
16 
17       try {
18 
19          System.out.println(engine.eval("engine.getClass()
20 
21             .getSimpleName()"));
22 
23          System.out.println(engine.eval("5+5"));
24 
25          engine.put("x", 123423558);
26 
27          engine.put("y", 4);
28 
29          engine.eval("var result = x.toExponential(y);");
30 
31          System.out.println(engine.get("result"));
32 
33       }catch (ScriptException e) {
34 
35          e.printStackTrace();
36 
37       }
38 
39    }
40 
41 }

我们还可以使用Reader来执行存储在网络或文件中的脚本。将脚本存储在单独的文件中具有优势。我们可以分别调试和修改脚本，而无需重新编译Java代码。但是，对于简短的脚本，可以将JavaScript放在String对象中。

 1 package com.mano.example;
 2 import javax.script.*;
 3 import java.io.*;
 4 import java.nio.file.*;
 5 public class ScriptingDemo {
 6    public static void main(String[] args) {
 7       finalScriptEngineManager manager = new
 8          ScriptEngineManager();
 9       final ScriptEngine engine =
10          manager.getEngineByName("js");
11       Path scriptFile = Paths.get("sample.js");
12       try {
13          Reader reader = Files.newBufferedReader(scriptFile);
14          engine.eval(reader);
15       }catch(IOException | ScriptException e) {
16          e.printStackTrace();
17       }
18    }
19 }

请注意，尽管通过eval调用脚本，但它不与评估者共享状态。这是一个独立的代码。JVM使用的基础脚本引擎是Nashorn，但很快它将被GraalVM取代。从API的角度来看，没有任何区别，但是从性能和可扩展性的角度来看，GraalVM会有所作为。

JDK安装的bin /文件夹中有一个名为jjs（不推荐使用）的命令行工具。该工具可用于直接执行JavaScript文件。如，

1 $ jjs sample.js

尽管这里显示的示例很简单，但是我们可以做更多的事情，并以更有意义的方式结合JavaScript和Java。

在JVM上使用Groovy

Apache Groovy作为一种动态语言已经与Java并存了很长时间。它功能强大，可以选择使用静态类型和编译功能进行键入。它与Java程序集成得很好，并且可以像JavaScript一样使用。它被设计为Java的扩展。语言，对象模型和运行时库保留了旧版。它支持静态和动态类型输入，并且对XML和HTML，正则表达式，列表和关联数组具有本地支持。请注意，以下代码实际上是Groovy脚本，而不是Java。语法有点类似。自然，Java程序员可以快速掌握几乎平坦的学习曲线。Groovy脚本引擎具有对Java标准API库的完全访问权限；因此，它不需要任何其他绑定即可调用Java API Date功能，如下所示。

 1 package com.mano.example
 2 class SimpleApp {
 3    static void main(String[] args){
 4  
 5       Date date = new Date();
 6       System.out.println(date.toString());
 7       for(int i=0;i<10;i++)
 8       println(i)
 9    }
10 }

可以从命令行执行以下代码。

1 $ groovy SimpleApp.groovy

有groovyc，它是Groovy编译器，用于将Groovy源代码编译为字节码，就像javac一样。它只是创建一个类文件，然后可以像JVM通常运行的任何其他类文件一样运行该文件。它是一个命令行工具，也是编译和运行Groovy脚本的最简单方法。像这样：

1 $ groovyc sample.groovy

JVM上的Ruby

Ruby曾经是Web开发领域中流行的动态语言。最近，它为现代Web应用程序开发带来了一些重大的创新。JVM平台的Ruby实现称为JRuby。它以高性能和多线程功能而闻名，它具有从Java和Ruby派生的大量库。与Groovy相似，这带来了Java和Ruby之间的巨大互操作性。

JRuby中实现阶乘的一种简单方法如下：

1 def fact(num)
2    if num==0
3       return 1
4    else
5       return num*fact(num-1)
6    end
7 end

JVM上的Python

Python作为一种面向对象的动态语言，最近吸引了很多人。它被科学界广泛使用，并以其庞大的图书馆库和从Web开发到自然语言处理的框架而闻名。 Python的JVM实现称为Jython。

如果说Groovy的强大之处在于它与Java的语法相似性，那么Python的强大之处就是其语法的简单性。以下是一个非常琐碎的演示。

1 print "This is a simple code to demonstrate Jython"
2 i = 0
3 while i<10:
4    i = i+1
5    print "Value of i = ",i

Python有趣的方面是人们为了简单起见使用它。有足够的文档和帮助，可根据需要提供。在Jython的帮助下，我们可以将Python的功能无缝地集成到现有的Java应用程序中。

结论

Java应用程序现在可以利用可扩展的动态语言支持进行充实。除此之外，JVM还支持许多其他语言。仅举几例：Clojure，Kotlin和Scala。将来肯定会添加更多。Nashorn的弃用和GraalVM的合并可能会在语言支持方面带来新的东西。现在，Java应用程序可以从聚集在一个友好环境中的多种语言中受益。也许目的是使JVM也成为独立于语言的平台。

本文分享到这。感谢阅读！