在進行開發的過程中，偶爾會遇到需要使用Java調用Python腳本的時候，畢竟Python在諸如爬蟲，以及科學計算等方面具有天然的優勢。最近在工作中遇到需要在Java程序中調用已經寫好的Python程序，故做一下記錄。
1常用的Java調用Python腳本的兩種方式
調用方式通常為以下兩種：
•通過Jython調用，即通過Jython.jar提供的類庫實現
•直接通過Java的Runtime實現，Runtime類的Runtime.getRuntime()開啟進程，執行python腳本文件
2通過Jython實現調用
Jython簡介
Jython主頁：http://www.jython.org/
Jython是Python語言在Java平台的實現，本質上，Jython是由Java編寫，其是在JVM上實現的Python語言。因此，可以直接通過Jython在Java中調用Python。
Jython安裝
在安裝Jython之前，必須確保本地已經安裝了JDK。
1. 通過Jython的官網下載對應版本的安裝文件Installer和單獨的standalone jar兩個jar文件，放到特定的目錄下，如C:jython2.7.0；
2. 進入終端，切換到當前用於安裝Jython的jar文件所在的目錄下，執行java -jar jython_installer_2.7.0.jar，「當然也可以直接進入目錄雙擊對應的jar文件進行安裝」；
3. 配置對應的環境變量，分別將對應的jar,lib目錄加到CLASSPATH和Path中：
–C:jython2.7.0jython.jar; 加入到CLASSPATH中
–C:jython2.7.0;C:jython2.7.0Lib;加入到Path中
此時在終端下執行jython命令，如果安裝成功，則會進入到Jython的交互環境，可與Python的交互環境一樣執行Python命令。同時也可以通過jython xxx.py命令執行python腳本文件。
Jython執行Python腳本
- 直接在Java中嵌入Python語句
在Java中直接嵌入Python語句的用法較少，且實際意義不大。
import org.python.util.PythonInterpreter;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
PythonInterpreter interpreter = new PythonInterpreter();
//執行Python語句
interpreter.exec("import sys");
interpreter.exec("print 'hello'");
interpreter.exec("print 2**100");
}
}
- 在Java中執行已經編寫好的名為xxx.py的 Python腳本
直接通過Jython包調用寫好的Python腳本，根據程序執行時的要求，大體可以分為以下幾種情況：
1.不需要通過Java程序向Python腳本中傳遞參數，也不需要獲取Python腳本之行后的返回值，則可以通過文件流的方式直接打開腳本，並使用Jython的解釋器執行。
import org.python.util.PythonInterpreter;
import java.io.*;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
PythonInterpreter interpreter = new PythonInterpreter();
//執行Python腳本文件
try {
InputStream filepy = new FileInputStream("C:xxx.py");
interpreter.execfile(filepy);
filepy.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
2.在Java中調用Python程序，同時需要傳遞參數和接收返回值。調用Python程序中的方法，可分為兩種，一種是直接調用Python中寫好的方法函數，另一種則是調用Python腳本的類中的函數。
–直接調用函數，通過PyFunction實現參數的傳遞和返回值的獲取
import org.python.core.*;
import org.python.util.PythonInterpreter;
public class Main{
public static void main(String[] args) {
PythonInterpreter inter = new PythonInterpreter();
//指定Python函數文件的路徑
String pythonFunc = "D:test.py";
inter.execfile(pythonFunc);
//獲取函數名test
PyFunction pyf = inter.get("test", PyFunction.class);
//向函數中傳遞參數並獲取返回結果
PyObject res = pyf.__call__(Py.newInteger(2), Py.newInteger(3));
System.out.print(res);
inter.cleanup();
inter.close();
}
}
– 在Java中調用Python對象實例方法，使用PyObject方法實例化Python對象，調用Python對象方法，傳遞參數並切接收返回值。
import org.python.core.*;
import org.python.util.PythonInterpreter;
public class Main{
public static void main(String[] args) {
PythonInterpreter inter = new PythonInterpreter();
//python類路徑
String pythonClass = "D:test_class.py";
//python 對象名
String pythonObjName = "cal";
// python類名
String pythonClazzName = "Calculator";
inter.execfile(pythonClass);
//實例化Python對象
inter.exec(PythonObjName + "=" + pythonClazzName + "()");
//獲取實例化的Python對象
PyObject pyObject = inter.get(pythonObjName);
//調用python對象方法，傳遞參數並接收返回值
PyObject res = pyObject.invoke("power", new PyObject[] {Py.newInteger(2), Py.newInteger(3)});
double power = Py.py2double(res);
System.out.print(power);
inter.cleanup();
inter.close();
}
}
其中，test_class.py文件的內容如下：
import math
class Calculator(object):
def power(x, y):
return math.pow(x, y)
- 通過Runtime.getRuntime().exec()實現調用
Runtime類是Java中一個與JVM運行時環境有關的類，通過Runtime.getRuntime()可以獲取到當前JVM運行時的環境。Runtime上的大部分方法都是實例方法，即每次在進行運行時調用時都要用到getRuntime()方法。使用Runtime類執行Python腳本的方法非常簡單粗暴，直接傳入當前平台下的Python腳本執行命令即可。Java執行外部命令，主要方式還是使用Runtime類的exec()方法調用平台shell完成，如windows下的cmd，以及linux、unix、macOS下的的shell。
通過Runtime執行Python腳本，可以直接通過命令向腳本中傳遞參數，並獲取Python腳本的輸出。
public class Main{
public static void main(String[] args) {
String cmd = "python xxx.py argv1 argv2 ...";
Process proc = Runtime.getRuntime().exec(cmd);
InputStream is = proc.getInputStream();
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
String str = dis.readLine();
proc.waitFor();
System.out.println(str);
}
}
3總結
以上兩種方法都可以實現在Java程序中調用Python腳本，但使用Jython進行調用時，效率較低，也會消耗較多資源，且調用的腳本需要Python的第三方依賴包時，需要在Jython中安裝第三方包。而使用Runtime調用腳本時，更多的依賴於運行的平台，只要當前平台安裝了對應的第三方依賴包，腳本就可以順利執行，執行效率和直接執行Python腳本並沒有區別。
當然，在程序中不斷的進行嵌套調用，會降低程序的執行效率，增加程序的耦合復雜度，不方便將來的擴展，因此並不建議大家經常使用，而可以考慮通過微服務的方法解決對應的問題。
文章還有很多不足之處，希望大家多多交流，多多指教。
參考鏈接
1.五大基於JVM的腳本語言https://coolshell.cn/articles/2631.html
2.Java調用Python http://tonl.iteye.com/blog/1918245
3.Java Runtime.exec()的使用https://blog.csdn.net/toneylyx/article/details/52623597
4.Why are there so many pythons https://www.oschina.net/translate/why-are-there-so-many-pythons
5.Jython www.jython.org