通过Java调用Python脚本
在进行开发的过程中，偶尔会遇到需要使用Java调用Python脚本的时候，毕竟Python在诸如爬虫，以及科学计算等方面具有天然的优势。最近在工作中遇到需要在Java程序中调用已经写好的Python程序，故做一下记录。
1常用的Java调用Python脚本的两种方式
调用方式通常为以下两种：
•通过Jython调用，即通过Jython.jar提供的类库实现
•直接通过Java的Runtime实现，Runtime类的Runtime.getRuntime()开启进程，执行python脚本文件
2通过Jython实现调用
Jython简介
Jython主页：http://www.jython.org/
Jython是Python语言在Java平台的实现，本质上，Jython是由Java编写，其是在JVM上实现的Python语言。因此，可以直接通过Jython在Java中调用Python。
Jython安装
在安装Jython之前，必须确保本地已经安装了JDK。
1. 通过Jython的官网下载对应版本的安装文件Installer和单独的standalone jar两个jar文件，放到特定的目录下，如C:jython2.7.0；
2. 进入终端，切换到当前用于安装Jython的jar文件所在的目录下，执行java -jar jython_installer_2.7.0.jar，「当然也可以直接进入目录双击对应的jar文件进行安装」；
3. 配置对应的环境变量，分别将对应的jar,lib目录加到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
此时在终端下执行jython命令，如果安装成功，则会进入到Jython的交互环境，可与Python的交互环境一样执行Python命令。同时也可以通过jython xxx.py命令执行python脚本文件。
Jython执行Python脚本
- 直接在Java中嵌入Python语句
在Java中直接嵌入Python语句的用法较少，且实际意义不大。
import org.python.util.PythonInterpreter;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
PythonInterpreter interpreter = new PythonInterpreter();
//执行Python语句
interpreter.exec("import sys");
interpreter.exec("print 'hello'");
interpreter.exec("print 2**100");
}
}
- 在Java中执行已经编写好的名为xxx.py的 Python脚本
直接通过Jython包调用写好的Python脚本，根据程序执行时的要求，大体可以分为以下几种情况：
1.不需要通过Java程序向Python脚本中传递参数，也不需要获取Python脚本之行后的返回值，则可以通过文件流的方式直接打开脚本，并使用Jython的解释器执行。
import org.python.util.PythonInterpreter;
import java.io.*;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
PythonInterpreter interpreter = new PythonInterpreter();
//执行Python脚本文件
try {
InputStream filepy = new FileInputStream("C:xxx.py");
interpreter.execfile(filepy);
filepy.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
2.在Java中调用Python程序，同时需要传递参数和接收返回值。调用Python程序中的方法，可分为两种，一种是直接调用Python中写好的方法函数，另一种则是调用Python脚本的类中的函数。
–直接调用函数，通过PyFunction实现参数的传递和返回值的获取
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函数文件的路径
String pythonFunc = "D:test.py";
inter.execfile(pythonFunc);
//获取函数名test
PyFunction pyf = inter.get("test", PyFunction.class);
//向函数中传递参数并获取返回结果
PyObject res = pyf.__call__(Py.newInteger(2), Py.newInteger(3));
System.out.print(res);
inter.cleanup();
inter.close();
}
}
– 在Java中调用Python对象实例方法，使用PyObject方法实例化Python对象，调用Python对象方法，传递参数并切接收返回值。
import org.python.core.*;
import org.python.util.PythonInterpreter;
public class Main{
public static void main(String[] args) {
PythonInterpreter inter = new PythonInterpreter();
//python类路径
String pythonClass = "D:test_class.py";
//python 对象名
String pythonObjName = "cal";
// python类名
String pythonClazzName = "Calculator";
inter.execfile(pythonClass);
//实例化Python对象
inter.exec(PythonObjName + "=" + pythonClazzName + "()");
//获取实例化的Python对象
PyObject pyObject = inter.get(pythonObjName);
//调用python对象方法，传递参数并接收返回值
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文件的内容如下：
import math
class Calculator(object):
def power(x, y):
return math.pow(x, y)
- 通过Runtime.getRuntime().exec()实现调用
Runtime类是Java中一个与JVM运行时环境有关的类，通过Runtime.getRuntime()可以获取到当前JVM运行时的环境。Runtime上的大部分方法都是实例方法，即每次在进行运行时调用时都要用到getRuntime()方法。使用Runtime类执行Python脚本的方法非常简单粗暴，直接传入当前平台下的Python脚本执行命令即可。Java执行外部命令，主要方式还是使用Runtime类的exec()方法调用平台shell完成，如windows下的cmd，以及linux、unix、macOS下的的shell。
通过Runtime执行Python脚本，可以直接通过命令向脚本中传递参数，并获取Python脚本的输出。
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总结
以上两种方法都可以实现在Java程序中调用Python脚本，但使用Jython进行调用时，效率较低，也会消耗较多资源，且调用的脚本需要Python的第三方依赖包时，需要在Jython中安装第三方包。而使用Runtime调用脚本时，更多的依赖于运行的平台，只要当前平台安装了对应的第三方依赖包，脚本就可以顺利执行，执行效率和直接执行Python脚本并没有区别。
当然，在程序中不断的进行嵌套调用，会降低程序的执行效率，增加程序的耦合复杂度，不方便将来的扩展，因此并不建议大家经常使用，而可以考虑通过微服务的方法解决对应的问题。
文章还有很多不足之处，希望大家多多交流，多多指教。
参考链接
1.五大基于JVM的脚本语言https://coolshell.cn/articles/2631.html
2.Java调用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
