Java - JSR223规范解读_在JVM上实现多语言支持

1. 概述

JSR223（Java Specification Request 223），也称为 Scripting for the Java Platform，是一个Java平台的标准接口，旨在让Java应用程序能够灵活地集成和执行脚本语言。它定义了一种可以在Java应用中嵌入不同脚本语言的统一接口，允许Java程序调用、执行脚本，并且支持将Java对象传递到脚本语言中。

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2. 核心目标

JSR223的目标是提供一种标准的API，以便Java应用能够：

• 动态地执行脚本代码
• 支持多个脚本语言
• 将Java应用中的对象传递到脚本环境中

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3. 支持的脚本语言

JSR223并没有指定哪些脚本语言必须支持，但它的设计理念是能够支持多种脚本语言。常见的支持脚本语言包括：

• JavaScript (Nashorn / GraalVM)
• Groovy
• JRuby
• Jython (Python)
• Lua
• BeanShell

不同的脚本语言通过JSR223接口进行集成，这些脚本引擎作为JSR223的实现进行交互。

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4. 主要接口

JSR223定义了几个关键接口来实现Java与脚本语言的交互：

• ScriptEngine: 这个接口代表了一个脚本引擎，允许Java代码与具体的脚本语言引擎进行交互。每个脚本引擎都实现了这个接口。
• ScriptEngineFactory: 用于创建脚本引擎的工厂类。通过这个工厂类，Java程序可以获得可用的脚本引擎实例。
• Bindings: 用于在Java和脚本之间传递变量和对象。Bindings允许在脚本执行期间使用Java对象。

常见的实现类：

• Nashorn（从Java 8开始包含，用于执行JavaScript）
• GraalVM（一个多语言执行环境，支持更多语言的集成）

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5. 脚本引擎的使用

脚本引擎是JSR223的核心部分，接下来看几个例子

执行JavaScript脚本

样例一： 使用Nashorn引擎执行JavaScript代码的示例。

package com.artisan.jsr223;
import javax.script.*;public class JSR223Example {public static void main(String[] args) throws ScriptException {// 创建一个脚本引擎管理器ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();// 获取JavaScript引擎ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("nashorn");// 执行JavaScript代码engine.eval("print('Hello, JSR223')");// 使用绑定传递变量Bindings bindings = engine.createBindings();bindings.put("name", "Artisan");engine.eval("print('Hello, ' + name);", bindings);}
}

在这个例子中，我们通过 ScriptEngineManager 获取Nashorn引擎，执行简单的JavaScript代码，使用 Bindings 传递变量。

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样例二：

package com.artisan.jsr223;import javax.script.*;public class JSR223Example {public static void main(String[] args) throws Exception {// 获得JavaScript的脚本引擎ScriptEngineManager scriptEngineManager = new ScriptEngineManager();ScriptEngine scriptEngine = scriptEngineManager.getEngineByName("javascript");// 进行脚本编译String script = "function process(){\n" +"var a=10;\n" +"var b=3;\n" +"return a*b-c;\n" +"}\n" +"process()";// 检查脚本引擎是否支持编译if (scriptEngine instanceof Compilable) {Compilable compilable = (Compilable) scriptEngine;CompiledScript compiledScript = compilable.compile(script);// 绑定Java的参数Bindings bindings = new SimpleBindings();bindings.put("c", 5);// 执行并打印结果Object result = compiledScript.eval(bindings);System.out.println(result);} else {System.out.println("当前脚本引擎不支持编译功能");}}
}

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执行groovy脚本

1. Groovy简介

Groovy是一个基于Java平台的动态语言，它简洁、表达力强，并且与Java兼容性极高。Groovy可以作为Java的脚本引擎，直接在Java应用中使用。Groovy的语法简洁，支持面向对象、闭包、动态类型等特性，通常用于快速开发和扩展功能。

2. Groovy脚本示例

假设我们要编写一个简单的Groovy脚本，来计算一个人的年龄，并根据年龄判断是否符合某个年龄段（如成年）。

// 定义一个函数来计算年龄
def calculateAge(birthYear) {def currentYear = 2024return currentYear - birthYear
}// 定义一个函数来判断是否成年
def isAdult(age) {return age >= 18
}// 调用计算年龄和判断是否成年
def birthYear = 1990
def age = calculateAge(birthYear)println("Age: ${age}")
if (isAdult(age)) {println("You are an adult.")
} else {println("You are not an adult.")
}

解释：

• def：用于定义变量或函数，Groovy是一种动态语言，变量和函数不需要显式声明类型。
• calculateAge：该函数接受一个出生年份，返回计算后的年龄（2024年减去出生年份）。
• isAdult：根据传入的年龄判断是否成年，成年为18岁及以上。
• println：Groovy的内建方法，输出结果。

运行结果：

Age: 34
You are an adult.

3. 如何在Java中集成 Groovy

假设我们希望在Java代码中动态执行这个Groovy脚本，可以通过JSR223来实现。以下是如何在Java中嵌入并执行Groovy脚本的示例：

import javax.script.*;public class GroovyTest {public static void main(String[] args) throws ScriptException {// 创建一个脚本引擎管理器ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();// 获取Groovy引擎ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("groovy");// 定义Groovy脚本String script ="def calculateAge(birthYear) { " +"    def currentYear = 2024; " +"    return currentYear - birthYear; " +"}\n" +  // 添加换行符"def isAdult(age) { " +"    return age >= 18; " +"}\n" +  // 添加换行符"def birthYear = 1990; " +"def age = calculateAge(birthYear); " +"println('Age: ' + age); " +"if (isAdult(age)) { " +"    println('You are an adult.'); " +"} else { " +"    println('You are not an adult.'); " +"} ";// 执行Groovy脚本engine.eval(script);}
}

步骤：

1. 使用 ScriptEngineManager 获取Groovy引擎。
2. 编写Groovy脚本并将其传递给引擎。
3. 使用 eval() 方法执行脚本，并输出结果。

运行结果：

Age: 34
You are an adult.

4. 集成注意事项

• Groovy的依赖：如果在Java项目中使用Groovy脚本，需要将Groovy的JAR包（例如 groovy-jsr223-x.y.z.jar）添加到项目的依赖中。

Maven依赖示例：

   <dependency><groupId>org.apache.groovy</groupId><artifactId>groovy-jsr223</artifactId><version>4.0.24</version></dependency>

• 性能考虑：Groovy作为动态语言，性能可能不如纯Java代码，特别是在大规模或频繁执行的场景中，可能会引入一定的开销。

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6. 与Java集成

• 变量传递：JSR223允许将Java对象传递给脚本语言。通过 Bindings 接口，可以将Java对象存储在脚本的上下文中，脚本语言也能访问这些对象。

• 动态执行：使用脚本语言可以动态地执行Java代码段，这对于快速开发和修改业务逻辑非常有效。例如，可以通过Java调用Groovy脚本来快速增加一些动态功能而无需重新编译整个应用。

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7. 常见应用场景

JSR223可以广泛应用于多个领域：

• 动态配置和脚本扩展：在Java应用中使用脚本来动态修改行为。例如，可以用Groovy编写自定义的配置文件解析器。
• 自动化测试：集成脚本语言用于编写自动化测试脚本。
• Web应用：在Web应用中，使用JSR223集成脚本语言来编写自定义插件或扩展功能。例如，支持JavaScript来扩展服务器端的业务逻辑。
• 数据处理：在Java应用中使用脚本来处理数据或执行算法。

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8. 优缺点

优点：

• 灵活性：脚本语言的引入使得Java应用能够动态修改行为，增加了灵活性。
• 简化开发：无需重新编译整个Java应用，可以动态执行脚本。
• 多语言支持：能够使用多种脚本语言，适应不同开发者的需求。

缺点：

• 性能问题：执行脚本语言可能比直接执行Java代码慢，尤其是当脚本频繁执行时。
• 维护性问题：使用脚本时，可能会增加代码的复杂性，特别是当脚本代码没有很好地组织和文档化时。
• 调试困难：脚本代码的调试相对困难，尤其是当脚本与Java代码紧密集成时。

9. 总结

JSR223提供了一个标准的接口来将脚本语言集成到Java应用中，支持多个脚本引擎和多种脚本语言的调用。它可以极大地提升Java应用的灵活性和扩展性，尤其适用于动态修改应用行为的场景。然而，使用JSR223时也要注意性能和维护性问题。