Nashorn——在JDK 8中融合Java與JavaScript之力--轉

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原文地址：http://www.infoq.com/cn/articles/nashorn

從JDK 6開始，Java就已經捆綁了JavaScript引擎，該引擎基於Mozilla的Rhino。該特性允許開發人員將JavaScript代碼嵌入到Java中，甚至從嵌入的JavaScript中調用Java。此外，它還提供了使用jrunscript從命令列運行JavaScript的能力。如果不需要非常好的效能，並且可以接受ECMAScript 3有限的功能集的話，那它相當不錯了。

從JDK 8開始，Nashorn取代Rhino成為Java的嵌入式JavaScript引擎。Nashorn完全支援ECMAScript 5.1規範以及一些擴充。它使用基於JSR 292的新語言特性，其中包含在JDK 7中引入的invokedynamic，將JavaScript編譯成Java位元組碼。

與先前的Rhino實現相比，這帶來了2到10倍的效能提升，雖然它仍然比Chrome和Node.js中的V8引擎要差一些。如果你對實現細節感興趣，那麼可以看看這些來自2013 JVM語言峰會的投影片。

 

由於Nashorn隨JDK 8而來，它還增加了簡潔的函數式介面支援。接下來，我們很快就會看到更多細節。

讓我們從一個小例子開始。首先，你可能需要安裝JDK 8和NetBeans、IntelliJ IDEA或者Eclipse。對於整合JavaScript開發，它們都至少提供了基本的支援。讓我們建立一個簡單的Java項目，其中包含下面兩個樣本檔案，並運行它：

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在第12行，我們使用引擎的“eval”方法對任意JavaScript代碼求值。在本樣本中，我們只是載入了上面的JavaScript檔案並對其求值。你可能會發現那個“print”並不熟悉。它不是JavaScript的內建函數，而是Nashorn提供的，它還提供了其它方便的、在指令碼環境中大有用武之地的函數。你也可以將 “hello world”的列印代碼直接嵌入到傳遞給“eval”方法的字串，但將JavaScript放在它自己的檔案中為其開啟了全新的工具世界。

Eclipse目前還沒有對Nashorn提供專門的支援，不過，通過JavaScript開發工具（JSDT）項目，它已經支援JavaScript的基本工具和編輯。

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IntelliJ IDEA 13.1（社區版和旗艦版）提供了出色的JavaScript和Nashorn支援。它有一個全功能的調試器，甚至允許在Java和JavaScript之間保持重構同步，因此舉例來說，如果你重新命名一個被JavaScript引用的Java類，或者重新命名一個用於Java原始碼中的JavaScript檔案，那麼該IDE將跨語言修改相應的引用。

下面是一個例子，展示如何調試從Java調用的JavaScript（請注意，NetBeans也提供了JavaScript調試器，如下所示）：

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你可能會說，工具看上去不錯，而且新實現修複了效能以及一致性問題，但我為什麼應該用它呢？一個原因是一般的指令碼編寫。有時候，能夠直接插入任何類型的字串，並任由它被解釋，會很方便。有時候，沒有礙事的編譯器，或者不用為靜態類型擔心，可能也是不錯的。或者，你可能對Node.js編程模型感興趣，它也可以和Java一起使用，在本文的末尾我們會看到。另外，還有個情況不得不提一下，與Java相比，使用JavaScript進行JavaFX開發會快很多。

Shell指令碼

Nashorn引擎可以使用jjs命令從命令列調用。你可以不帶任何參數調用它，這會將你帶入一個互動模式，或者你可以傳遞一個希望執行的JavaScript檔案名稱，或者你可以用它作為shell指令碼的替代，像這樣：

#!/usr/bin/env jjs var name = $ARG[0]; print(name ? "Hello, ${name}!" : "Hello, world!");

向jjs傳遞程式參數，需要加“—”首碼。因此舉例來說，你可以這樣調用：

./hello-script.js – Joe

如果沒有“—”首碼，參數會被解釋為檔案名稱。

向Java傳遞資料或者從Java傳出資料

正如上文所說的那樣，你可以從Java代碼直接調用JavaScript；只需擷取一個引擎對象並調用它的“eval”方法。你可以將資料作為字串顯式傳遞……

ScriptEngineManager scriptEngineManager =       new ScriptEngineManager(); ScriptEngine nashorn =       scriptEngineManager.getEngineByName("nashorn"); String name = "Olli"; nashorn.eval("print(‘" + name + "‘)");

……或者你可以在Java中傳遞綁定，它們是可以從JavaScript引擎內部訪問的全域變數：

int valueIn = 10; SimpleBindings simpleBindings = new SimpleBindings(); simpleBindings.put("globalValue", valueIn); nashorn.eval("print (globalValue)", simpleBindings);

JavaScript eval的求值結果將會從引擎的“eval”方法返回：

Integer result = (Integer) nashorn.eval("1 + 2"); assert(result == 3);

在Nashorn中使用Java類

前面已經提到，Nashorn最強大的功能之一源於在JavaScript中調用Java類。你不僅能夠訪問類並建立執行個體，你還可以繼承他們，調用他們的靜態方法，幾乎可以做任何你能在Java中做的事。

作為一個例子，讓我們看下來龍去脈。JavaScript沒有任何語言特性是面向並發的，所有常見的運行時環境都是單線程的，或者至少沒有任何共用狀態。有趣的是，在Nashorn環境中，JavaScript確實可以並發運行，並且有共用狀態，就像在Java中一樣：

// 訪問Java類Thread var Thread = Java.type("java.lang.Thread"); // 帶有run方法的子類var MyThread = Java.extend(Thread, {     run: function() {         print("Run in separate thread");     } }); var th = new MyThread(); th.start(); th.join();

請注意，從Nashorn訪問類的規範做法是使用Java.type，並且可以使用Java.extend擴充一個類。

令人高興的函數式

從各方面來說，隨著JDK 8的發布，Java——至少在某種程度上——已經變成一種函數式語言。開發人員可以在集合上使用高階函數，比如，遍曆所有的元素。高階函數是把另一個函數當作參數的函數，它可以用這個函數參數做些有意義的事情。請看下面Java中高階函數的樣本：

List<Integer> list = Arrays.asList(3, 4, 1, 2); list.forEach(new Consumer() {     @Override     public void accept(Object o) {         System.out.println(o);     } });

對於這個例子，我們的傳統實現方式是使用一個“外部”迴圈遍曆元素，但現在，我們沒有那樣做，而是將一個“Consumer”函數傳遞給了“forEach”操作，一個高階的“內部迴圈”操作會將集合中的每個元素一個一個地傳遞給Consumer的“accept”方法並執行它。

如上所述，對於這樣的高階函數，函數式語言的做法是接收一個函數參數，而不是一個對象。雖然在傳統上講，傳遞函數引用本身超出了Java的範圍，但現在，JDK 8有一些文法糖，使它可以使用Lambda運算式（又稱為“閉包”）來實現那種表示方式。例如：

List<Integer> list = Arrays.asList(3, 4, 1, 2); list.forEach(el -> System.out.println(el));

在這種情況下，“forEach”的參數是這樣一個函數引用的形式。這是可行的，因為Customer是一個函數式介面（有時稱為“單一抽象方法（Single Abstract Method）”類型或“SAM”）。

那麼，我們為什麼要在討論Nashorn時談論Lambda運算式呢？因為在JavaScript中，開發人員也可以這樣編寫代碼，而在這種情況下，Nashorn可以特別好地縮小Java和JavaScript之間的差距。尤其是，它甚至允許開發人員將純JavaScript函數作為函數式介面（SAM類型）的實現來傳遞。

讓我們來看一些純JavaScript代碼，它們與上述Java代碼實現一樣的功能。注意，在JavaScript中沒有內建的清單類型，只有數組；不過這些數組的大小是動態分配的，而且有與Java列表類似的方法。因此，在這個例子中，我們調用一個JavaScript數組的“for Each”方法：

var jsArray = [4,1,3,2]; jsArray.forEach(function(el) { print(el) } );

相似之處顯而易見；但那還不是全部。開發人員還可以將這樣一個JavaScript數群組轉換成一個Java列表：

var list = java.util.Arrays.asList(jsArray);

看見了嗎？是的，這就是在Nashorn中啟動並執行JavaScript。既然它現在是一個Java列表，那麼開發人員就可以調用其“forEach”方法。注意，這個“forEach”方法不同於我們在JavaScript數組上調用的那個，它是定義在java集合上的“forEach”方法。這裡，我們仍然傳遞一個純JavaScript函數：

list.forEach(function(el) { print(el) } );

Nashorn允許開發人員在需要使用函數式介面（SAM類型）的地方提供純JavaScript函數引用。這不僅適應於Java，也適應於JavaScript。

ECMAScript的下一個版本——預計是今年的最後一個版本——將包含函數的短文法，允許開發人員將函數寫成近似Java Lambda運算式的形式，只不過它使用雙箭頭=>。這進一步增強了一致性。

Nashorn JavaScript特有的方言

正如簡介部分所提到的那樣，Nashorn支援的JavaScript實現了ECMAScript 5.1版本及一些擴充。我並不建議使用這些擴充，因為它們既不是Java，也不是JavaScript，兩類開發人員都會覺得它不正常。另一方面，有兩個擴充在整個Oracle文檔中被大量使用，因此，我們應該瞭解它們。首先，讓我們為瞭解第一個擴充做些準備。正如前文所述，開發人員可以使用Java.extend從JavaScript中擴充一個Java類。如果需要繼承一個抽象Java類或者實現一個介面，那麼可以使用一種更簡便的文法。在這種情況下，開發人員實際上可以調用抽象類別或介面的建構函式，並傳入一個描述方法實現的JavaScript對象常量。這種常量不過是name/value對，你可能瞭解JSON格式，這與那個類似。這使我們可以像下面這樣實現Runnable介面：

var r = new java.lang.Runnable({    run: function() {        print("running...\n");    }});

在這個例子中，一個對象常量指定了run方法的實現，我們實際上是用它調用了Runnable的建構函式。注意，這是Nashorn的實現提供給我們的一種方式，否則，我們無法在JavaScript這樣做。

範例程式碼已經與我們在Java中以匿名內部類實現介面的方式類似了，但還不完全一樣。這將我們帶到了第一個擴充，它允許開發人員在調用建構函式時在右括弧“）”後面傳遞最後一個參數。這種做法的代碼如下：

var r = new java.lang.Runnable() {    run: function() {       print("running...\n");    }};

……它實現了完全相同的功能，但更像Java。

第二個常用的擴充一種函數的簡便寫法，它允許刪除單行函數方法體中的兩個花括弧以及return語句。這樣，上一節中的例子：

list.forEach(function(el) { print(el) } );

可以表達的更簡潔一些：

list.forEach(function(el) print(el));

Avatar.js

我們已經看到，有了Nashorn，我們就有了一個嵌入到Java的優秀的JavaScript引擎。我們也已經看到，我們可以從Nashorn訪問任意Java類。Avatar.js更進一步，它“為Java平台帶來了Node編程模型、API和模組生態系統”。要瞭解這意味著什麼以及它為什麼令人振奮，我們首先必須瞭解Node是什麼。從根本上說，Node是將Chrome的V8 JavaScript引擎剝離出來，使它可以從命令列運行，而不再需要瀏覽器。這樣，JavaScript就不是只能在瀏覽器中運行了，而且可以在伺服器端運行。在伺服器端以任何有意義的方式運行JavaScript都至少需要訪問檔案系統和網路。為了做到這一點，Node內嵌了一個名為libnv的庫，以非同步方式實現該項功能。實際上，這意味著作業系統調用永遠不會阻塞，即使它過一段時間才能返回。開發人員需要提供一個回呼函數代替阻塞。該函數會在調用完成時立即觸發，如果有任何結果就返回。

有若干公司都在重要的應用程式中使用了Node，其中包括Walmart和Paypal。

讓我們來看一個JavaScript的小例子，它是我根據Node網站上的例子改寫而來：

//載入“http”模組（這是阻塞的）來處理http請求var http = require(‘http‘); //當有請求時，返回“Hello,World\n”function handleRequest(req, res) {   res.writeHead(200, {‘Content-Type‘: ‘text/plain‘});   res.end(‘Hello, World\n‘); } //監聽localhost，連接埠1337//並提供回呼函數handleRequest//這裡體現了其非阻塞/非同步特性http.createServer(handleRequest).listen(1337, ‘127.0.0.1‘); //記錄到控制台，確保我們在沿著正確的方向前進console.log(‘Get your hello at http://127.0.0.1:1337/‘);

要運行這段代碼，需要安裝Node，然後將上述JavaScript代碼儲存到一個檔案中。最後，將該檔案作為一個參數調用Node。

將libuv綁定到Java類，並使JavaScript可以訪問它們，Avatar.js旨在以這種方式提供與Node相同的核心API。雖然這可能聽上去很繁瑣，但這種方法很有效。Avatar.js支援許多Node模組。對Node主流Web架構“express”的支援表明，這種方式確實適用於許多現有的項目。

令人遺憾的是，在寫這篇文章的時候，還沒有一個Avatar.js的二進位分發包。有一個讀我檔案說明了如何從原始碼進行構建，但是如果真沒有那麼多時間從頭開始構建，那麼也可以從這裡下載二進位檔案而不是自行構建。兩種方式都可以，但為了更快的得到結果，我建議選擇第二種方式。

一旦建立了二進位檔案並放進了lib檔案夾，就可以使用下面這樣的語句調用Avatar.js架構：

java -Djava.library.path=lib -jar lib/avatar-js.jar helloWorld.js

假設示範伺服器（上述代碼）儲存到了一個名為“helloWorld.js”的檔案中。

讓我們再問一次，這為什麼有用？Oracle的專家（投影片10）指出了該庫的幾個適用情境。我對其中的兩點持大致相同的看法，即：

1. 有一個Node應用程式，並希望使用某個Java庫作為Node API的補充
2. 希望切換到JavaScript和Node API，但需要將遺留的Java代碼部分或全部嵌入

兩個應用情境都可以通過使用Avatar.js並從JavaScript代碼中調用任何需要的Java類來實現。我們已經看到，Nashorn支援這種做法。

下面我將舉一個第一個應用情境的例子。JavaScript目前只有一種表示數值的類型，名為“number”。這相當於Java的“double”精度，並且有同樣的限制。JavaScript的number，像Java的double一樣，並不能表示任意的範圍和精度，比如在計量貨幣時。

在Java中，我們可以使用BigDecimal，它正是用於此類情況。但JavaScript沒有內建與此等效的類型，因此，我們就可以直接從JavaScript代碼中訪問BigDecimal類，安全地處理貨幣值。

讓我們看一個Web服務樣本，它計算某個數量的百分之幾是多少。首先，需要有一個函數執行實際的計算：

var BigDecimal = Java.type(‘java.math.BigDecimal‘); function calculatePercentage(amount, percentage) {     var result = new BigDecimal(amount).multiply(      new BigDecimal(percentage)).divide(            new BigDecimal("100"), 2, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);     return result.toPlainString(); }

JavaScript沒有型別宣告，除此之外，上述代碼與我針對該任務編寫的Java代碼非常像：

public static String calculate(String amount, String percentage) {     BigDecimal result = new BigDecimal(amount).multiply(      new BigDecimal(percentage)).divide(           new BigDecimal("100"), 2, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN);     return result.toPlainString(); }

我們只需要替換上文Node樣本中的handleRequest函數就可以完成代碼。替換後的代碼如下：

//載入工具模組“url”來解析urlvar url = require(‘url‘); function handleRequest(req, res) {     // ‘/calculate‘ Web服務地址     if (url.parse(req.url).pathname === ‘/calculate‘) {         var query = url.parse(req.url, true).query;         //數量和百分比作為查詢參數傳入        var result = calculatePercentage(query.amount,                                          query.percentage);         res.writeHead(200, {‘Content-Type‘: ‘text/plain‘});         res.end(result + ‘\n‘);     } }

我們又使用了Node核心模組來處理請求URL，從中解析出查詢參數amount和percentage。

當啟動伺服器（如前所述）並使用瀏覽器發出下面這樣一個請求時，

http://localhost:1337/calculate?amount=99700000000000000086958613&percentage=7.59

就會得到正確的結果“7567230000000000006600158.73”。這在單純使用JavaScript的“number”類型時是不可能。

當你決定將現有的JEE應用程式遷移到JavaScript和Node時，第二個應用情境就有意義了。在這種情況下，你很容易就可以從JavaScript代碼內訪問現有的所有服務。另一個相關的應用情境是，在使用JavaScript和Node構建新的伺服器功能時，仍然可以受益於現有的JEE服務。

此外，基於Avatar.js的Avatar項目也朝著相同的方向發展。該項目的詳細資料超出了本文的討論範圍，但讀者可以閱讀這份Oracle公告做一個粗略的瞭解。該項目的基本思想是，用JavaScript編寫應用程式，並訪問JEE服務。Avatar項目包含Avatar.js的一個二進位分發包，但它需要Glassfish用於安裝和開發。

小結

Nashorn項目增強了JDK 6中原有的Rhino實現，極大地提升了已耗用時間較長的應用程式的效能，例如用在Web伺服器中的時候。Nashorn將Java與JavaScript整合，甚至還考慮了JDK 8的新Lambda運算式。Avatar.js帶來了真正的創新，它基於這些特性構建，並提供了企業級Java與JavaScript代碼的整合，同時在很大程度上與JavaScript伺服器端編程事實上的標準相容。

完整執行個體以及用於Mac OS X的Avatar.js二進位檔案可以從Github上下載。

Nashorn——在JDK 8中融合Java與JavaScript之力--轉