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程式中調用已經寫好的Python程式，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提供的類庫實作
•直接通過Java的Runtime實作，Runtime類的Runtime.getRuntime()開啟程序，執行python腳本檔案
2通過Jython實作調用
Jython簡介
Jython首頁：http://www.jython.org/
Jython是Python語言在Java平台的實作，本質上，Jython是由Java編寫，其是在JVM上實作的Python語言。是以，可以直接通過Jython在Java中調用Python。
Jython安裝
在安裝Jython之前，必須確定本地已經安裝了JDK。
1. 通過Jython的官網下載下傳對應版本的安裝檔案Installer和單獨的standalone jar兩個jar檔案，放到特定的目錄下，如C:jython2.7.0；
2. 進入終端，切換到目前用于安裝Jython的jar檔案所在的目錄下，執行java -jar jython_installer_2.7.0.jar，「當然也可以直接進入目錄輕按兩下對應的jar檔案進行安裝」；
3. 配置對應的環境變量，分别将對應的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指令，如果安裝成功，則會進入到Jython的互動環境，可與Python的互動環境一樣執行Python指令。同時也可以通過jython xxx.py指令執行python腳本檔案。
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，根據程式執行時的要求，大體可以分為以下幾種情況：
1.不需要通過Java程式向Python腳本中傳遞參數，也不需要擷取Python腳本之行後的傳回值，則可以通過檔案流的方式直接打開腳本，并使用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腳本檔案
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程式，同時需要傳遞參數和接收傳回值。調用Python程式中的方法，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實作參數的傳遞和傳回值的擷取
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函數檔案的路徑
String pythonFunc = "D:test.py";
inter.execfile(pythonFunc);
//擷取函數名test
PyFunction pyf = inter.get("test", PyFunction.class);
//向函數中傳遞參數并擷取傳回結果
PyObject res = pyf.__call__(Py.newInteger(2), Py.newInteger(3));
System.out.print(res);
inter.cleanup();
inter.close();
}
}
– 在Java中調用Python對象執行個體方法，使用PyObject方法執行個體化Python對象，調用Python對象方法，傳遞參數并切接收傳回值。
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);
//執行個體化Python對象
inter.exec(PythonObjName + "=" + pythonClazzName + "()");
//擷取執行個體化的Python對象
PyObject pyObject = inter.get(pythonObjName);
//調用python對象方法，傳遞參數并接收傳回值
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檔案的内容如下：
import math
class Calculator(object):
def power(x, y):
return math.pow(x, y)
通過Runtime.getRuntime().exec()實作調用
Runtime類是Java中一個與JVM運作時環境有關的類，通過Runtime.getRuntime()可以擷取到目前JVM運作時的環境。Runtime上的大部分方法都是執行個體方法，即每次在進行運作時調用時都要用到getRuntime()方法。使用Runtime類執行Python腳本的方法非常簡單粗暴，直接傳入目前平台下的Python腳本執行指令即可。Java執行外部指令，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，可以直接通過指令向腳本中傳遞參數，并擷取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作在Java程式中調用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，更多的依賴于運作的平台，隻要目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腳本并沒有差別。
當然，在程式中不斷的進行嵌套調用，會降低程式的執行效率，增加程式的耦合複雜度，不友善将來的擴充，是以并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。
參考連結
1.五大基于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