深入浅出Rhino：Java与JS互操作

深入浅出Rhino：Java与JS互操作

　2011年10月6日，一年一度的JavaOne大会隆重举行。JavaOne2011大会的主题之一介绍针对不同Java平台的产品路线图，这其中包括移动版（ME，Micro Edition）、标准版（SE，Standard Edition）以及企业版（EE，Enterprise Edition）。

　　Java SE的亮点之一就是Oracle详细阐述Java SE 8路线图。我们先来看看Java SE 8新增了哪些主要功能：

　　Java SE 8 新增主要功能

　　1、为提高开发人员工作效率，更好地利用多核处理器和增强对Java集合APIs的大容量数据处理功能，推出的Lambda表达式（“关闭”）。

　　2、原始Java模块系统（“项目Jigsaw”）将简化应用程序的构建、包装以及部署，让一个完全模块化的Java平台能在服务器、客户和嵌入式系统上进行定制化部署。

　　3、在JVM上的JavaScript改进，包括一个为JVM优化的全新JavaScript引擎Nashorn和全面的Java / JavaScript互操作性。

　　4、具有JavaFX 3.0形式的下一代Java客户端。包括多点触摸功能的现代设备支持。

　　5、完成的HotSpot / JRockit JVM集聚项目，包括性能增强和第二代的Java Flight Recorder。

　　其中，笔者最关心的是第三条，即JVM对JavaScript的改进。它的核心组件是JavaScript引擎Nashorn，它实现了Java与JavaScript互操作性。Nashorn一词与Rhino类似，汉语意思均为犀牛。而巧合的是，Rhino就是JavaScript引擎，它的目的就是实现Java与JavaScript的互操作性。那么Rhino究竟是什么呢？为什么说Nashorn是新一代JavaScript引擎？Rhino有什么特性？Rhino与Java及JavaScript有什么关系呢？本文将会为您一一解答。

　　什么是Rhino？

　　Rhino 是JavaScript 的一种基于Java的实现，原先由Mozilla开发，现在被集成进入JDK 6.0。下面这两行代码恰好说明了这一点。

import sun.org.mozilla.javascript.internal.Context;  import sun.org.mozilla.javascript.internal.Scriptable;

　　Rhino汉语意思为犀牛，它的名字来源于 O'Reilly 关于 JavaScript 的书的封面，如图一所示。

图一 “犀牛“的来源

　　Rhino的特点如下：

　　JavaScript 1.5的全部特性

　　◆ 允许使用脚本直接操作Java

　　◆ 提供JavaScript Shell执行其它JavaScript脚本

　　◆ 提供JavaScript编译器将JavaScript源程序转换成Java类文件

　　Rhino相关背景

　　Rhino的历史可追溯到1997 年。Netscape计划开发Java版的Navigator，即Javagator。它也就是 Rhino 的前身。虽然 Javagator 未能开花结果，但是Rhino，作为Netscape 对 JavaScript 的移植语言，经过时间考验存活了下来。

　　如今，随着 Rhino 开放源代码，越来越多的开发者参与了 Rhino 的开发。随着Rhino的愈加成熟，越来越多的用户选择使用了Rhino。

Rhino语言特点

　　Java是一种面对对象的编译型语言。它首先将源代码编译成二进制字节码（bytecode），然后依赖各种不同平台上的虚拟机来解释执行字节码，从而实现了“一次编译、到处执行”的跨平台特性。

　　JavaScript是一种动态、弱类型、基于原型的客户端脚本语言。JavaScript 包括一个基于对象的 API，称为文档对象模型（Document Object Model）或 DOM，用以访问和操作 Web 页面的内容，给HTML网页添加动态功能。

　　Rhino是一个介于Java与JavaScript之间的语言。它的基础是 Java 语言，这使得它简单易学，但相比于JavaScript脚本语言来说，它又太过复杂。不过，Rhino 的主要缺点也正是它的强大之处，Rhino 是一种轻量级的、功能强大的脚本语言。Rhino 使用原型而不是类，这使它比很多脚本语言更适合开发 GUI 应用程序，在考虑性能和风格等因素时更是如此。

　　Rhino语言特点的优缺点

　　一方面，作为一种动态类型的、基于原型的脚本语言，Rhino借用了很多JavaScript语法。比如，Rhino不再使用语句结束符（ ； ），放宽了变量声明规则，并且极大地简化了修改和检索对象属性的语法。另一方面，作为JavaScript 的Java实现，Rhino语法非常类似于Java编程语言。比如，Rhino采用了与 Java 编程语言相似的循环和条件结构，并且遵循类似的语法模式来表示这些结构。

　　Rhino 和 Java 语言之间有一些显著的区别。Rhino 是一种基于原型的（prototype-based）语言，而不是一种基于类的（class-based）语言。Rhino中，函数和变量的声明中看不到类型，取而代之的是，使用 function关键字声明函数，使用 var关键字声明局部变量。

　　Rhino的原始想法是将JavaScript 编译成Java字节码执行，即采用编译执行的方式。由于由于JVM存在垃圾收集、编译和装载过程的开销过大等限制，Rhino采用了解释执行的方式。

　　如何下载Rhino安装包

　　用户可以从官网http：//www.mozilla.org/rhino/ 下载Rhino，笔者下载的版本为rhino1.7R3.zip。

　　其中，主要的目录与文件的如下：

　　Src：Rhino相关Jar包对应的源代码

　　Javadoc：Rhino相关Jar包对应的Java说明文档

　　Examples：Rhino相关示例

　　build.xml：Rhino工程对应的Ant文件

　　js.jar：Rhino对应的Jar包

　　Rhino环境配置

　　在使用之前，我们需要配置环境及运行js脚本。具体如下：

　　1、将下载包中的js.jar文件加入系统CLASSPATH中。

　　2、运行js解释器java org.mozilla.javascript.tools.shell.Main。进入交互模式：

Rhino 1.7 release 3 2011 05 09 　js>

　　注：第一行为js解释器的版本号，后面跟着提示符 js>

　　下面我们将利用js shell，使用JavaScript操纵Java对象。

JavaScript操纵Java对象

　　1、Rhino如何访问Java包与类文件

　　Java语法规定，任何代码都必须以class文件的形式存在，而每个class文件必须属于一个package，默认为default。而JavaScript并没有类似package的层级结构概念，那么如何使用Rhino访问Java类文件呢?

　　Rhino定义了一个top-level变量Packages。变量Packages对应的所有属性均对应Java包名。比如，我们需要访问某一个Java的Package com.example。

js> Packages.com.example [JavaPackage com.example]

　　简单起见，我们也可以去掉变量Packages，直接输入Java包名。因此，上述Package com.example等价与com.example，如下：

js> com.example 　[JavaPackage com.example]

　　刚才演示了如何通过js shell访问Java包，访问Java类的方式类似。假如我们需要访问标准的Java 文件类java.io.File，如下。

js> java.io.File [JavaClass java.io.File]

　　或者，为避免输入全名，我们先导入包，然后输入Class类名，如下：

js> importPackage(java.io) 　js> File 　[JavaClass java.io.File]

　　这里的importPackage(java.io)，在效果上等价于Java声明import java.io.*; 不同的是，Java会隐式import java.lang.*，而Rhino不会。因为Rhino定义的对象Boolean, Math, Number, Object, String等与Java语法完全不同，两者无法等价。

　　这里需要注意的是，Rhino对该语法的错误处理机制，当被访问的类存在时，Rhino加载该class，而当其不存在时，则把它当成package名称，而并不会报错。例如，当访问一个不存在的类com.example.AAA时，输入如下。

js> com.example.AAA [JavaPackage com.example.AAA]

　　仅当访问类AAA时，Rhino才会报错。

　　2、Rhino如何与Java对象交互

　　与Java类似，Rhino使用new操作符创建对象。

js> new java.util.Date() 　Thu Nov 03 16:19:04 CST 2011

　　可以使用JavaScript变量存储Java对象，并调用其方法，如下：

js> f = new java.io.File("sample.txt")   　sample.txt   　js> f.isDirectory()   　false

　　对于static方法与变量，调用如下：

js> java.lang.Math.PI

　　3.141592653589793

js> java.lang.Math.cos(0)

　　1

　　在JavaScript中，方法本身就是对象，这一点与Java不同。我们可以通过下列方式查看方法的重载：

js> f.listFiles   function listFiles() {/*   java.io.File[] listFiles()   java.io.File[] listFiles(java.io.FilenameFilter)   java.io.File[] listFiles(java.io.FileFilter)   */}

　输出中列出三个重载方法。第一个为无参函数，第二与第三个对应的参数分别为FilenameFilter与FileFilter。

　　另一个比较有意思的特点是通过构造for..in，查看对象对应的所有方法与变量。如下：

js> for (i in f) { print(i) }   exists   parentFile   mkdir   toString   wait   [44 others]

　　这里列出的方法一部分来自于父类，比如wait来自父类java.lang.Object。

　　对于JavaBean，Rhino也提供按名字访问的简单方式。比如，通过下面这种方式，我们就可以调用File对象的getName与isDirectory方法：

js> f.name   　test.txt   js> f.directory   　false

　　3、Rhino如何实现Java接口

　　JavaScript当中，方法本身就是对象。下面我们通过JavaScript语法{propertyName: value}声明一个JavaScript方法，并调用该方法如下：

js> obj = { run: function () { print("\nrunning"); } }   　[object Object]   　js> obj.run()   　running

　　现在我们构造一个JavaScript对象，实现Runnable接口。并将该对象作为参数，构造一个新的线程，并启动该线程。

js> r = new java.lang.Runnable(obj);   adapter1@291aff   js> t = new java.lang.Thread(r)   Thread[Thread-0,5,main]   js> t.start()   js>  running

　　最后的js>提示符与新线程的打印输出running的先后顺序是随机的，取决于线程的调度策略。

　　从后端的处理流程来讲，Rhino首先为Runnable接口的实现类生成Java字节码文件。然后调用JavaScript对象定义的Run方法。

　　4、Rhino如何创建Java 数组

　　Rhino使用Java的发射机制生成数组。下面是生成2个String对象的代码：

js> array = java.lang.reflect.Array.newInstance(java.lang.String, 2);   [Ljava.lang.String;@a20892   js> array[0] = "Double"   Double   js> array[1] = "Life"   Life   js> array[0] + array[1]   DoubleLife   　js>

　　5、Rhino如何捕获与处理异常

　　与Java类似，Rhino使用try...catch关键字处理异常。

js> function classForName(name) {   try {   return java.lang.Class.forName(name);   } catch (e if e.javaException instanceof java.lang.ClassNotFoundException) {   print("Class " + name + " not found");   } catch (e if e.javaException instanceof java.lang.NullPointerException) {   print("Class name is null");   }   } > > > > > > > >  js> classForName("NonExistingClass");   Class NonExistingClass not found   js> classForName(null);   Class name is null

　6、Rhino如何调用js文件

　　当然，除了在命令行的方式，我们还可以使用操纵JavaScript文件。下面是一段JavaScript代码，主要目的是判断该数是否为质数。代码如下：

function isPrime (num)   {   if (num <= 1) {   print("Enter an integer no less than 2.")   return false   }   var prime = true  var sqrRoot = Math.round(Math.sqrt(num))   for (var n = 2; prime & n <= sqrRoot; ++n) {   prime = (num % n != 0)   }   return prime   }

　　我们保存文件为C:\isPrime.js。然后我们需要调用load方法加载该脚本。最后，我们可以调用isPrime方法来判断是否为质数。

js> load("C:/isPrime.js")   js> isPrime(33);   false   js> isPrime(31)   true

　　需要注意的是，注意：文件分隔符需要调整，是“/”而不是“\”。

　　上述部分示例可以参见Rhino官方网站。另外examples目录下很多例子都值得参考与学习。

　　刚才使用JavaScript操纵Java对象。接下来我们看看如何使用Java程序访问JavaScript

　　Java对象操纵JavaScript

　　下面是一段Java代码，用来运行数学表达式。代码如下：

package com.example;   import sun.org.mozilla.javascript.internal.Context;   import sun.org.mozilla.javascript.internal.Scriptable;   publicclass Test {   publicstaticvoid main(String[] args) {   Context cx = Context.enter();   try {   Scriptable scope = cx.initStandardObjects();   String str = "3/(1+2)";   Object result = cx.evaluateString(scope, str, null, 1, null);   System.out.println(str + "=" + Context.toNumber(result));   } finally {   Context.exit();   }   }   }

　　运行Java com.example.Test，输出结果如下：

　　3/(1+2)=1.0

　　之所以是1.0而不是1，是因为Context.toNumber(result)返回的类型为double。另一个值得注意的是，这里import的package属于JDK 6.0。因此，在不需要Rhino提供的js.jar，该程序仍能独立运行。

　　虽然Rhino作为JavaScript运行时，功能非常强大，但在性能上却无法与其他的JavaScript运行时(比如Google Chrome的V8 JavaScript Engine)相提并论。值得注意的是，JRuby专家Charles Oliver Nutter也开始参与Rhino项目中，以提升Rhino JavaScript运行时的速度，进而实现与V8的竞争。而Oracle在对JVM上的JavaScript改进与优化，我们有理由期待，在未来，新一代JavaScript运行时Nashorn的速度将会得到极大的提升。