Java语言的动态性支持（一）ScriptEngineManager

一、脚本语言的支持

JSR 223中规范了在Java虚拟机上运行的脚本语言与Java程序之间的交互方式。JSR 233是JavaSE6的一部分，在Java表中API中的包是javax.script。目前Java虚拟机支持比较多的脚本语言，比较流行的有JavaScript、Scala、JRuby、Jython和Groovy等。

1. 脚本引擎

Java中执行脚本需要脚本语言对应的脚本引擎，JSR 223定义了脚本引擎的注册和查找机制。JavaSE6中自带了JavaScript语言的脚本引擎，基于Mozilla的Rhino实现，可以通过三种方式查找脚本引擎：

① 通过脚本名称获取：

Java代码


ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");

② 通过文件扩展名获取：

Java代码


ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByExtension("js");

③ 通过MIME类型来获取：

Java代码


ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByMimeType("text/javascript");

如下代码，查找注册JavaScript脚本引擎，打印"Hello!"，JavaScript脚本中的println是Rhino引擎额外提供的方法。

Java代码


public class BasicScripting {

public void greet() throws ScriptException {

ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();

ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("JavaScript");

//ScriptEngine engine = manager.getEngineByExtension("js");

//ScriptEngine engine = manager.getEngineByMimeType("text/javascript");

if (engine == null) {

throw new RuntimeException("找不到JavaScript语言执行引擎。");

}

engine.eval("println('Hello!');");

}

public static void main(String[] args) {

try {

new BasicScripting().greet();

} catch (ScriptException ex) {

Logger.getLogger(BasicScripting.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);

}

}

}

2. 语言绑定

脚本语言支持API使用语言绑定对象实现Java语言编写的程序与脚本语言间的数据传递。语言绑定对象实际上就是一个简单的哈希表，用来存放和获取需要共享的数据，其定义的接口为javax.script.Bindings，继承自java.util.Map接口。一个脚本引擎在执行过程中可能会使用多个语言绑定对象，不同语言绑定对象的作用域不同。ScriptEngine类提供out和get方法对脚本引擎中特定作用域的默认语言绑定对象进行操作。

使用默认的语言绑定对象：

Java代码


public void useDefaultBinding() throws ScriptException {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

engine.put("name", "Alex");

engine.eval("var message = 'Hello, ' + name;");

engine.eval("println(message);");

Object obj = engine.get("message");

System.out.println(obj);

}

亦可以自定义语言绑定对象（如语言绑定对象中包含程序自己独有的数据等情形……）：

Java代码


public void useCustomBinding() throws ScriptException {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

Bindings bindings = new SimpleBindings();

bindings.put("hobby", "playing games");

engine.eval("println('I like ' + hobby);", bindings);

}

3. 脚本执行的上下文

脚本引擎通过执行过程中的上下文对象获取与脚本执行相关的信息，同时允许程序员通过此对象配置脚本引擎的行为。其上下文对象来自javax.script.ScriptContext接口，类似于J2EE中javax.servlet.ServletContext接口，该接口主要包含3类信息：

① 输入输出

默认情况下，脚本输入输出都是在标准控制台中，可以通过setReader和setWriter方法对输出流进行重定向，可以通过setErrorWriter方法进行错误输出重定向。

Java代码


//例：将输出重定向到文件

public void scriptToFile() throws IOException, ScriptException {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

ScriptContext context = engine.getContext();

context.setWriter(new FileWriter("output.txt"));

engine.eval("println('Hello World!');");

}

② 自定义属性

上下文中通过setAttribute和getAttribute方法获取和设置属性，类似于ServletContext中设置和获取属性操作。与ServletContext中不同的是，ScriptContext中的属性是有作用域之分的，ScriptContext按不同的顺序在不同的作用域中进行属性查找（类似于JSP中EL表达式属性的作用域）。通过ScriptContext的getScopes可以得到其中所有可用的作用域，其中预定义了两个作用域：常量ScriptContext.ENGINE_SCOPE（当前的脚本引擎）和ScriptContext.GLOBAL_SCOPE（从同一引擎工厂中创建的所有脚本引擎对象）。

Java代码


public void scriptContextAttribute() {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

ScriptContext context = engine.getContext();

context.setAttribute("name", "Alex", ScriptContext.GLOBAL_SCOPE);

context.setAttribute("name", "Bob", ScriptContext.ENGINE_SCOPE);

context.getAttribute("name"); //值为Bob

}

③ 语言绑定对象

语言绑定对象位于ScriptContext中，同样也有作用域之分，范围越小，优先级越高。执行如下代码，输出的name值为Bob。

Java代码


public void scriptContextBindings() throws ScriptException {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

ScriptContext context = engine.getContext();

Bindings bindings1 = engine.createBindings();

bindings1.put("name", "Alex");

context.setBindings(bindings1, ScriptContext.GLOBAL_SCOPE);

Bindings bindings2 = engine.createBindings();

bindings2.put("name", "Bob");

context.setBindings(bindings2, ScriptContext.ENGINE_SCOPE);

engine.eval("println(name);"); //Bob

}

也可以通过ScriptContext获取语言绑定对象：

Java代码


public void useScriptContextValues() throws ScriptException {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

ScriptContext context = engine.getContext();

Bindings bindings = context.getBindings(ScriptContext.ENGINE_SCOPE);

bindings.put("name", "Alex");

engine.eval("println(name);");

}

前面说到语言绑定对象存在于上下文环境中，故context中保存的自定义属性其实也是保存于语言绑定对象中的，如2中的语言绑定。

Java代码


public void attributeInBindings() throws ScriptException {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

ScriptContext context = engine.getContext();

context.setAttribute("name", "Alex", ScriptContext.GLOBAL_SCOPE);

engine.eval("println(name);");

}

4. 脚本编译

脚本语言一般均是解释执行的，相对于编译执行的语言，效率较低一些。当脚本语言需要多次重复执行时，可以先对煎熬本进行编译，避免重复解析，提高效率（注：脚本编译需要脚本引擎支持，实现javax.script.Compilable接口）。JavaSE中自带的JavaScript引擎是支持对脚本进行编译的，编译的脚本用javax.script.CompiledScript来表示。

Java代码


public class ScriptCompile extends JsScriptRunner {

//对脚本进行编译

public CompiledScript compile(String scriptText) throws ScriptException {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

if (engine instanceof Compilable) {

CompiledScript script = ((Compilable) engine).compile(scriptText);

return script;

}

return null;

}

//先编译再执行

public void run(String scriptText) throws ScriptException {

CompiledScript script = compile(scriptText);

if (script == null) {

return;

}

for (int i = 0; i < 100; i++) {

script.eval();

}

}

public static void main(String[] args) {

ScriptCompile sc = new ScriptCompile();

try {

sc.run("println('Hello');");

} catch (ScriptException ex) {

Logger.getLogger(ScriptCompile.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);

}

}

}

5. 方法调用

Java虚拟机支持脚本的意义在于实现函数式的编程，即脚本中最重要的便是方法。一些脚本引擎允许使用者单独调用脚本中的某个方法，支持此操作的脚本引擎可以通过实现javax.script.Invocable接口，支持顶层方法或者某对象中成员方法的调用。使用方法调用时最好先检查脚本引擎是否实现了Invocable接口，JavaSE中的JavaScript引擎已实现了Invocable接口。

① 在Java中调用脚本中的顶层方法

Java代码


public void invokeFunction() throws ScriptException, NoSuchMethodException {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

String scriptText = "function greet(name) { println('Hello, ' + name); } ";

engine.eval(scriptText);

Invocable invocable = (Invocable) engine;

invocable.invokeFunction("greet", "Alex");

}

② 调用脚本中某对象的成员方法

Java代码


public void invokeMethod() throws ScriptException, NoSuchMethodException {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

String scriptText = "var obj = { getGreeting : function(name) { return 'Hello, ' + name; } }; ";

engine.eval(scriptText);

Invocable invocable = (Invocable) engine;

Object scope = engine.get("obj");

Object result = invocable.invokeMethod(scope, "getGreeting", "Alex"); //第一个参数为方法所属对象

System.out.println(result);

}

③ 指定脚本中的方法为Java接口的实现

Greet是Java实现的接口，包含一个方法getGreeting，通过Invocable.getInterface()方法指定脚本中的方法为Java接口的实现。

Java代码


public void useInterface() throws ScriptException {

ScriptEngine engine = getJavaScriptEngine();

String scriptText = "function getGreeting(name) { return 'Hello, ' + name; } ";

engine.eval(scriptText);

Invocable invocable = (Invocable) engine;

Greet greet = invocable.getInterface(Greet.class);

System.out.println(greet.getGreeting("Alex"));

}