Java调用其他语言

叁歲伎倆 2023-09-24 21:46 228阅读 0赞

## Java调用C/CPP ##

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### 一、原理 ###

Java调用C/CPP是通过调用C/CPP生成的动态链接库,因此需要保证Java与C的接口一致才能正常调用.可以利用Javah(高版本中为Javac -h)功能生成C接口进行完善C功能即可。最后将C单独编译生成动态链接库由java调用。以下是步骤

### 1.写Java接口 ###

public class ArraySum {
        
        
        static {
        
            String path = "/home/jin/Desktop/java_cpp/";
            System.load(path+"ArraySum.so");
        }
    
        public native static int complexComputition(int ptr[]);
    
        public static void main(String[] args) {
        
            int data[] = new int[100];
            for(int i=0;i<data.length;i++)
            {
        
                data[i]=i;
            }
            ArraySum as = new ArraySum();
            
            System.out.println(as.complexComputition(data));
        }
    }

终端执行javac 编译生成ArraySum.class二进制文件:

jin@jin-PC:~/Desktop/java_cpp$ javac ArraySum.java 
    jin@jin-PC:~/Desktop/java_cpp$ ls
    ArraySum.class  ArraySum.java

终端执行javac -h 生成c接口:

jin@jin-PC:~/Desktop/java_cpp$ javac -h . ArraySum.java 
    jin@jin-PC:~/Desktop/java_cpp$ ls
    ArraySum.class  ArraySum.h  ArraySum.java

### 2.写C/CPP库文件 ###

生成的ArraySum.h头文件

#include <jni.h>
    
    
    #ifndef _Included_ArraySum
    #define _Included_ArraySum
    #ifdef __cplusplus
    extern "C" {
        
    #endif
    
    JNIEXPORT jint JNICALL Java_ArraySum_complexComputition
      (JNIEnv *, jclass, jintArray);
    
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif
    #endif

自己将源代码补充完整，对应源代码:

#include "ArraySum.h"
    #include <iostream>
    JNIEXPORT jint JNICALL Java_ArraySum_complexComputition
    (JNIEnv *env, jclass, jintArray ptr, jint np){
        
        std::cout<<"Array Sum From CPP"<<std::endl;
        jint res=0;
        int *p = env->GetIntArrayElements(ptr, nullptr);
        jsize len = env->GetArrayLength(ptr);
        for(int i=0;i<len;i++)
        {
        
            res+=p[i];
        }
        return res;
    }

因为生成的头文件包含了一个jni.h,因此这里需要将java的路径添加到环境变量里面。

CPLUS_INCLUDE_PATH=$CPLUS_INCLUDE_PATH:/home/jin/jdk-15.0.1/include:/home/jin/jdk-15.0.1/include/linux
    export CPLUS_INCLUDE_PATH

编译成库文件:

jin@jin-PC:~/Desktop/java_cpp$ ls
    ArraySum.class  ArraySum.cpp  ArraySum.h  ArraySum.java
    jin@jin-PC:~/Desktop/java_cpp$ g++ ArraySum.cpp --shared -o ArraySum.so -fPIC
    jin@jin-PC:~/Desktop/java_cpp$ ls
    ArraySum.class  ArraySum.cpp  ArraySum.h  ArraySum.java  ArraySum.so

### 3.执行Java二进制文件 ###

jin@jin-PC:~/Desktop/java_cpp$ java ArraySum 
    Array Sum From CPP
    4950

## 二、Java调用Python ##

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### 原理 ###

Python拥有非常多非常好用的开源库。Java可以通过调用Python来对Python的库进行调用。  
对Python库调用有两种方法,一种是调用Jython,一种是终端执行Python脚本。

第一种方法Jython在我的理解实际上就是Java语言的Python实现,因此可以直接用Python的语法来写,实际上最终还是运行在JRE中。Java调用Jython之后,实际上还是将Python的语言翻译成了通过Jython翻译成了Java,因此确实做到了Java可以调用Python。虽然Java确实可以做到对Python函数类进行调用,但实际上是调用的Jython,也就是说可以跑Python的代码,但是调的不是真正的Python。目前Jython仅发布了2.7版本,而Python最新版本为3.8,2.7版本支持的库不多,以后也会越来越少。也就是说,调用没有任何三方库依赖的Python是没有问题的,如果Python有三方库依赖,就得看Jython支不支持这个库。因此通过Java对Python进行函数传参形式的调用并不是一个好的策略。

第二种方法是在终端调用Python,改方法只需要在java中单独开辟一个进程去执行Python即可。并没有实现Java调用C那样的传参调用。

### Java调用Jython运行对Python函数进行调用 ###

#### 1.想要调用的Python ####

想要调用以下的python脚本,输出参数,保存出图:

import matplotlib.pyplot as plt
    import numpy as np
    
    class PlotSinX(object):
        """docstring for ClassName"""
        def __init__(self, begin,end,space):
            self.begin=begin
            self.end=end
            self.space=space
            x = np.arange(self.begin,self.end,self.space)
            y = np.sin(x)
            plt.plot(x,y)
    
        def show(self):
            plt.show()
        def savefig(self,path):
            plt.savefig(path)
    if __name__=="__main__":
        plotsinx = PlotSinX(0,2*np.pi,0.01)
        plotsinx.savefig("./sinx.jpg")

#### 2.Java脚本 ####

给出Java调用Jython脚本:

import org.python.util.PythonInterpreter;
    import java.util.Properties;
    
    public class SaveSinX {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            String pythonClass = "PlotSinX.py";
            String pythonObjName = "plotSinX";
            String pythonClazzName = "PlotSinX";
            PythonInterpreter pythonInterpreter = new PythonInterpreter();
            
            pythonInterpreter.execfile(pythonClass);
            
            System.out.println( "Hello World!" );
        }
    }

运行的时候需要安装Jython与Jython的jar包。将Jython的jar包导入项目,即可在里面调用Jython编译器取解析Jython的语法,里面的函数与类,并在Java中实现调用。具体操作过程中,由于很多的Python库Jython2.7已经不在支持,因此没有实现matplotlib出图。  
具体可以参考:  
1.https://www.cnblogs.com/wuwuyong/p/10600749.html

### Java终端调用Python ###

虽然Java调用Python并不能像Java调用C/C++一样函数传参等调用那么方便，但是还是可以通过Java在终端对Python进行调用利用到Python的大量开源库。该调用方法是通过Java开启一个新的进程，新进程执行终端命令来调用，参数的传递可以通过字符串传入终端，结果可以从终端打印中截取输出流返回到Java。这会涉及到变量的类型转换，因为无论是输入还是输出，变量类型都是字符串类型的，转换过程会有数值精度损失。另一种参数传递方法是通过文件交互，这可以将数据以二进制的形式从Java输出，在用Python进行读入，也不失为一种好的办法。

#### 1.想要调用的Python ####

仍然是上一个python脚本,输出参数,保存出图:

import java.io.BufferedReader;
    import java.io.IOException;
    import java.io.InputStreamReader;
    
    public class SaveSinX {
        
        public static void main(String[] args) {
        
        String[] arguments = new String[] {
         "python3", "/home/jin/Desktop/java_python/PlotSinX.py"};
    
        try {
        
            Process process = Runtime.getRuntime().exec(arguments);
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
            String line = null;
            while ((line = in.readLine()) != null) {
        
                System.out.println(line);
            }
            in.close();
            int re = process.waitFor();
            System.out.println(re);
        } catch (Exception e) {
        
            e.printStackTrace();
        }
        }
    }

终端执行，成功调用Python，输出sinx.jpg：

jin@jin-PC:~/Desktop/java_python$ javac SaveSinX.java 
    jin@jin-PC:~/Desktop/java_python$ java SaveSinX 
    0
    jin@jin-PC:~/Desktop/java_python$ ls
    PlotSinX.py  SaveSinX.class  SaveSinX.java  sinx.jpg
    jin@jin-PC:~/Desktop/java_python$

## 三、Java调用Matlab库 ##

### 原理 ###

Java调用Matlab是通过Matlab开发工具将Matlab代码打包成Jar二进制包与.java格式的接口文件。需要Java版本与Matlab版本一致，若版本不一致有可能会调用失败。

### 1.写Matlab脚本 ###

Matlab脚本如下，就对一个矩阵进行求逆：

function res = inverseMat(x)
    %INVERSE 此处显示有关此函数的摘要
    %   此处显示详细说明
        res = inv(x);
    end

### 2.打包Jar包 ###

在Matlab命令行中输入

deploytool

打开MatlabCompiler界面，选择Library Complier，进入Library Complier面板。TYPE里面选择Java，并添加函数到EXPORTED FUNCTIONS。下面是将这些函数打包成一个类，对类属性进行一些设置，如类的名字(这里为**Inversor**)等信息。填好以后，点击package，完成打包。

在Matlab工作目录下，生成一个打包的项目文件与一个文件夹。在里面可以找到打包好的Jar包。

在for\_testing文件夹下面可以找到Java文件，我们可以看到里面的接口

public class Inversor extends MWComponentInstance<Inversor>
    {
        
        public void inverseMat(List lhs, List rhs) throws MWException;
    
        public void inverseMat(Object[] lhs, Object[] rhs) throws MWException;
    
        public Object[] inverseMat(int nargout, Object... rhs) throws MWException;
    }

Matlab的函数被打包到了Inversor Class里面，成为了两个类函数。输入lhs是一个list，输出rhs也是一个Object list。

### 3.在Java中进行调用 ###

Java代码如下：

import com.mathworks.toolbox.javabuilder.*;
    import inverseMat.*;
    
    public class JavaCallMatlab {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            MWNumericArray x = null;
            Object[] output = null;
            
            
            int n = 5;
            
            int[] dims = {
         n, n };
            
            
            x = MWNumericArray.newInstance(dims, MWClassID.DOUBLE,
            MWComplexity.REAL);
    
            
            for (int i = 1; i <= n; i++) {
        
                for(int j=1;j<=n;j++)
                {
        
                    x.set( (i-1)*n + j, Math.random());
                }
            }
            Inversor inv = null;
            try {
        
                inv = new Inversor();
                output = inv.inverseMat( 1, x);
                System.out.println("Original Matrix:");
                System.out.println(x);
                System.out.println("Matrix inversed by Matlab:");
                System.out.println(output[0]);
            
            } catch (Exception e) {
        
                System.out.println("Exception: " + e.toString());
            }        
            
        }
    }

Java调用Matlab的Jar包时，所有的变量都要用com.mathworks.toolbox.javabuilder中的变量，来完成计算。最后执行上述程序，输出结果如下：

Original Matrix:
        0.3643    0.2529    0.8693    0.9781    0.4976
        0.2114    0.1854    0.3979    0.2533    0.0947
        0.7052    0.5359    0.7140    0.6467    0.3082
        0.6461    0.0348    0.6758    0.4369    0.9079
        0.5899    0.2316    0.7723    0.0703    0.0392
    Matrix inversed by Matlab:
        1.8959  -13.4948    2.4991   -0.6116    3.0433
       -4.1840   15.1738    0.2985    0.7852   -4.0712
       -0.3377    6.1134   -2.0705    0.2405    0.2291
        2.8801   -8.7460    1.2695   -1.1444    1.0918
       -2.3238    8.6814   -0.8597    1.8783   -2.7060