Java 8 Nashorn 教程

这个教程中，你会通过简单易懂的代码示例，来了解Nashorn JavaScript引擎。Nashorn JavaScript引擎是Java SE 8 的一部分，并且和其它独立的引擎例如Google V8（用于Google Chrome和Node.js的引擎）互相竞争。Nashorn通过在JVM上，以原生方式运行动态的JavaScript代码来扩展Java的功能。

在接下来的15分钟内，你会学到如何在JVM上在运行时动态执行JavaScript。我会使用小段代码示例来演示最新的Nashron语言特性。你会学到如何在Java代码中调用JavaScript函数，或者相反。最后你会准备好将动态脚本集成到你的Java日常业务中。

更新 - 我现在正在编写用于浏览器的Java8数据流API的JavaScript实现。如果你对此感兴趣，请在Github上访问Stream.js。非常期待你的反馈。

使用 Nashron

Nashorn JavaScript引擎可以在Java代码中编程调用，也可以通过命令行工具jjs使用，它在$JAVA_HOME/bin中。如果打算使用jjs，你可能希望设置符号链接来简化访问：

$ cd /usr/bin
$ ln -s $JAVA_HOME/bin/jjs jjs
$ jjs
jjs> print('Hello World');

这个教程专注于在Java代码中调用Nashron，所以让我们先跳过jjs。Java代码中简单的HelloWorld如下所示：

ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");
engine.eval("print('Hello World!');");

为了在Java中执行JavaScript，你首先要通过javax.script包创建脚本引擎。这个包已经在Rhino（来源于Mozilla、Java中的遗留JS引擎）中使用了。

JavaScript代码既可以通过传递JavaScript代码字符串，也可以传递指向你的JS脚本文件的FileReader来执行：

ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");
engine.eval(new FileReader("script.js"));

Nashorn JavaScript基于ECMAScript 5.1，但是它的后续版本会对ES6提供支持：

Nashorn的当前策略遵循ECMAScript规范。当我们在JDK8中发布它时，它将基于ECMAScript 5.1。Nashorn未来的主要发布基于ECMAScript 6。

Nashorn定义了大量对ECMAScript标准的语言和API扩展。但是首先让我们看一看Java和JavaScript代码如何交互。

在Java中调用JavaScript函数

Nashorn 支持从Java代码中直接调用定义在脚本文件中的JavaScript函数。你可以将Java对象传递为函数参数，并且从函数返回数据来调用Java方法。

下面的JavaScript函数稍后会在Java端调用：

var fun1 = function(name) {
    print('Hi there from Javascript, ' + name);
    return "greetings from javascript";
};

var fun2 = function (object) {
    print("JS Class Definition: " + Object.prototype.toString.call(object));
};

为了调用函数，你首先需要将脚本引擎转换为Invocable。Invocable接口由NashornScriptEngine实现，并且定义了invokeFunction方法来调用指定名称的JavaScript函数。

ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");
engine.eval(new FileReader("script.js"));

Invocable invocable = (Invocable) engine;

Object result = invocable.invokeFunction("fun1", "Peter Parker");
System.out.println(result);
System.out.println(result.getClass());

// Hi there from Javascript, Peter Parker
// greetings from javascript
// class java.lang.String

执行这段代码会在控制台产生三行结果。调用函数print将结果输出到System.out，所以我们会首先看到JavaScript输出。

现在让我们通过传入任意Java对象来调用第二个函数：

invocable.invokeFunction("fun2", new Date());
// [object java.util.Date]

invocable.invokeFunction("fun2", LocalDateTime.now());
// [object java.time.LocalDateTime]

invocable.invokeFunction("fun2", new Person());
// [object com.winterbe.java8.Person]

Java对象在传入时不会在JavaScript端损失任何类型信息。由于脚本在JVM上原生运行，我们可以在Nashron上使用Java API或外部库的全部功能。

在JavaScript中调用Java方法

在JavaScript中调用Java方法十分容易。我们首先需要定义一个Java静态方法。

static String fun1(String name) {
    System.out.format("Hi there from Java, %s", name);
    return "greetings from java";
}

Java类可以通过Java.typeAPI扩展在JavaScript中引用。它就和Java代码中的import类似。只要定义了Java类型，我们就可以自然地调用静态方法fun1()，然后像sout打印信息。由于方法是静态的，我们不需要首先创建实例。

var MyJavaClass = Java.type('my.package.MyJavaClass');

var result = MyJavaClass.fun1('John Doe');
print(result);

// Hi there from Java, John Doe
// greetings from java

在使用JavaScript原生类型调用Java方法时，Nashorn 如何处理类型转换？让我们通过简单的例子来弄清楚。

下面的Java方法简单打印了方法参数的实际类型：

static void fun2(Object object) {
    System.out.println(object.getClass());
}

为了理解背后如何处理类型转换，我们使用不同的JavaScript类型来调用这个方法：

MyJavaClass.fun2(123);
// class java.lang.Integer

MyJavaClass.fun2(49.99);
// class java.lang.Double

MyJavaClass.fun2(true);
// class java.lang.Boolean

MyJavaClass.fun2("hi there")
// class java.lang.String

MyJavaClass.fun2(new Number(23));
// class jdk.nashorn.internal.objects.NativeNumber

MyJavaClass.fun2(new Date());
// class jdk.nashorn.internal.objects.NativeDate

MyJavaClass.fun2(new RegExp());
// class jdk.nashorn.internal.objects.NativeRegExp

MyJavaClass.fun2({foo: 'bar'});
// class jdk.nashorn.internal.scripts.JO4

JavaScript原始类型转换为合适的Java包装类，而JavaScript原生对象会使用内部的适配器类来表示。要记住jdk.nashorn.internal中的类可能会有所变化，所以不应该在客户端面向这些类来编程。

任何标记为“内部”的东西都可能会从你那里发生改变。

ScriptObjectMirror

在向Java传递原生JavaScript对象时，你可以使用ScriptObjectMirror类，它实际上是底层JavaScript对象的Java表示。ScriptObjectMirror实现了Map接口，位于jdk.nashorn.api中。这个包中的类可以用于客户端代码。

下面的例子将参数类型从Object改为ScriptObjectMirror，所以我们可以从传入的JavaScript对象中获得一些信息。

static void fun3(ScriptObjectMirror mirror) {
    System.out.println(mirror.getClassName() + ": " +
        Arrays.toString(mirror.getOwnKeys(true)));
}

当向这个方法传递对象（哈希表）时，在Java端可以访问其属性：

MyJavaClass.fun3({
    foo: 'bar',
    bar: 'foo'
});

// Object: [foo, bar]

我们也可以在Java中调用JavaScript的成员函数。让我们首先定义JavaScript Person类型，带有属性firstName 和 lastName，以及方法getFullName。

function Person(firstName, lastName) {
    this.firstName = firstName;
    this.lastName = lastName;
    this.getFullName = function() {
        return this.firstName + " " + this.lastName;
    }
}

JavaScript方法getFullName可以通过callMember()在ScriptObjectMirror上调用。

static void fun4(ScriptObjectMirror person) {
    System.out.println("Full Name is: " + person.callMember("getFullName"));
}

当向Java方法传递新的Person时，我们会在控制台看到预期的结果：

var person1 = new Person("Peter", "Parker");
MyJavaClass.fun4(person1);

// Full Name is: Peter Parker

语言扩展

Nashorn定义了多种对ECMAScript标准的语言和API扩展。让我们看一看最新的特性：

类型数组

JavaScript的原生数组是无类型的。Nashron允许你在JavaScript中使用Java的类型数组：

var IntArray = Java.type("int[]");

var array = new IntArray(5);
array[0] = 5;
array[1] = 4;
array[2] = 3;
array[3] = 2;
array[4] = 1;

try {
    array[5] = 23;
} catch (e) {
    print(e.message);  // Array index out of range: 5
}

array[0] = "17";
print(array[0]);  // 17

array[0] = "wrong type";
print(array[0]);  // 0

array[0] = "17.3";
print(array[0]);  // 17

int[]数组就像真实的Java整数数组那样。但是此外，在我们试图向数组添加非整数时，Nashron在背后执行了一些隐式的转换。字符串会自动转换为整数，这十分便利。

集合和范围遍历

我们可以使用任何Java集合，而避免使用数组瞎折腾。首先需要通过Java.type定义Java类型，之后创建新的实例。

var ArrayList = Java.type('java.util.ArrayList');
var list = new ArrayList();
list.add('a');
list.add('b');
list.add('c');

for each (var el in list) print(el);  // a, b, c

为了迭代集合和数组，Nashron引入了for each语句。它就像Java的范围遍历那样工作。

下面是另一个集合的范围遍历示例，使用HashMap：

var map = new java.util.HashMap();
map.put('foo', 'val1');
map.put('bar', 'val2');

for each (var e in map.keySet()) print(e);  // foo, bar

for each (var e in map.values()) print(e);  // val1, val2

Lambda表达式和数据流

每个人都热爱lambda和数据流 -- Nashron也一样！虽然ECMAScript 5.1没有Java8 lmbda表达式的简化箭头语法，我们可以在任何接受lambda表达式的地方使用函数字面值。

var list2 = new java.util.ArrayList();
list2.add("ddd2");
list2.add("aaa2");
list2.add("bbb1");
list2.add("aaa1");
list2.add("bbb3");
list2.add("ccc");
list2.add("bbb2");
list2.add("ddd1");

list2
    .stream()
    .filter(function(el) {
        return el.startsWith("aaa");
    })
    .sorted()
    .forEach(function(el) {
        print(el);
    });
    // aaa1, aaa2

类的继承

Java类型可以由Java.extend轻易扩展。就像你在下面的例子中看到的那样，你甚至可以在你的脚本中创建多线程的代码：

var Runnable = Java.type('java.lang.Runnable');
var Printer = Java.extend(Runnable, {
    run: function() {
        print('printed from a separate thread');
    }
});

var Thread = Java.type('java.lang.Thread');
new Thread(new Printer()).start();

new Thread(function() {
    print('printed from another thread');
}).start();

// printed from a separate thread
// printed from another thread

参数重载

方法和函数可以通过点运算符或方括号运算符来调用：

var System = Java.type('java.lang.System');
System.out.println(10);              // 10
System.out["println"](11.0);         // 11.0
System.out["println(double)"](12);   // 12.0

当使用重载参数调用方法时，传递可选参数类型println(double)会指定所调用的具体方法。

Java Beans

你可以简单地使用属性名称来向Java Beans获取或设置值，不需要显式调用读写器：

var Date = Java.type('java.util.Date');
var date = new Date();
date.year += 1900;
print(date.year);  // 2014

函数字面值

对于简单的单行函数，我们可以去掉花括号：

function sqr(x) x * x;
print(sqr(3));    // 9

属性绑定

两个不同对象的属性可以绑定到一起：

var o1 = {};
var o2 = { foo: 'bar'};

Object.bindProperties(o1, o2);

print(o1.foo);    // bar
o1.foo = 'BAM';
print(o2.foo);    // BAM

字符串去空白

我喜欢去掉空白的字符串：

print("   hehe".trimLeft());            // hehe
print("hehe    ".trimRight() + "he");   // hehehe

位置

以防你忘了自己在哪里：

print(__FILE__, __LINE__, __DIR__);

导入作用域

有时一次导入多个Java包会很方便。我们可以使用JavaImporter类，和with语句一起使用。所有被导入包的类文件都可以在with语句的局部域中访问到。

var imports = new JavaImporter(java.io, java.lang);
with (imports) {
    var file = new File(__FILE__);
    System.out.println(file.getAbsolutePath());
    // /path/to/my/script.js
}

数组转换

一些类似java.util的包可以不使用java.type或JavaImporter直接访问：

var list = new java.util.ArrayList();
list.add("s1");
list.add("s2");
list.add("s3");

下面的代码将Java列表转换为JavaScript原生数组：

var jsArray = Java.from(list);
print(jsArray);                                  // s1,s2,s3
print(Object.prototype.toString.call(jsArray));  // [object Array]

下面的代码执行相反操作：

var javaArray = Java.to([3, 5, 7, 11], "int[]");

访问超类

在JavaScript中访问被覆盖的成员通常比较困难，因为Java的super关键字在ECMAScript中并不存在。幸运的是，Nashron有一套补救措施。

首先我们需要在Java代码中定义超类：

class SuperRunner implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("super run");
    }
}

下面我在JavaScript中覆盖了SuperRunner。要注意创建新的Runner实例时的Nashron语法：覆盖成员的语法取自Java的匿名对象。

var SuperRunner = Java.type('com.winterbe.java8.SuperRunner');
var Runner = Java.extend(SuperRunner);

var runner = new Runner() {
    run: function() {
        Java.super(runner).run();
        print('on my run');
    }
}
runner.run();

// super run
// on my run

我们通过Java.super()扩展调用了被覆盖的SuperRunner.run()方法。

加载脚本

在JavaScript中加载额外的脚本文件非常方便。我们可以使用load函数加载本地或远程脚本。

我在我的Web前端中大量使用Underscore.js，所以让我们在Nashron中复用它：

load('http://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/underscore.js/1.6.0/underscore-min.js');

var odds = _.filter([1, 2, 3, 4, 5, 6], function (num) {
    return num % 2 == 1;
});

print(odds);  // 1, 3, 5

外部脚本会在相同JavaScript上下文中被执行，所以我们可以直接访问underscore 的对象。要记住当变量名称互相冲突时，脚本的加载可能会使你的代码崩溃。

这一问题可以通过把脚本文件加载到新的全局上下文来绕过：

loadWithNewGlobal('script.js');

命令行脚本

如果你对编写命令行（shell）脚本感兴趣，来试一试Nake吧。Nake是一个Java 8 Nashron的简化构建工具。你只需要在项目特定的Nakefile中定义任务，之后通过在命令行键入nake -- myTask来执行这些任务。任务编写为JavaScript，并且在Nashron的脚本模式下运行，所以你可以使用你的终端、JDK8 API和任意Java库的全部功能。

对Java开发者来说，编写命令行脚本是前所未有的简单...

到此为止

我希望这个教程对你有所帮助，并且你能够享受Nashron JavaScript引擎之旅。有关Nashron的更多信息，请见这里、这里和这里。使用Nashron编写shell脚本的教程请见这里。

我最近发布了一篇后续文章，关于如何在Nashron中使用Backbone.js模型。如果你想要进一步学习Java8，请阅读我的Java8教程，和我的Java8数据流教程。

这篇Nashron教程中的可运行的源代码托管在Github上。请随意fork我的仓库，或者在Twitter上向我反馈。

请坚持编程！