如何在Java中调用Python

Python语言有丰富的系统管理、数据处理、统计类软件包，因此从java应用中调用Python代码的需求很常见、实用。DataX 是阿里开源的一个异构数据源离线同步工具，致力于实现包括关系型数据库(MySQL、Oracle等)、HDFS、Hive、ODPS、HBase、FTP等各种异构数据源之间稳定高效的数据同步功能。Datax也是通过Java调用Python脚本。本文介绍几种方法从java调用Python代码，从而最大化利用两个语言的优势。

Java core

Java提供了有两种方法，分别为ProcessBuilder API和 JSR-223 Scripting Engine。

使用ProcessBuilder

通过ProcessBuilder创建本地操作系统进程启动python并执行Python脚本, hello.py脚本简单输出“Hello Python!”。需要开发环境已经安装了python，并设置了环境变量。

@Testpublic void givenPythonScript_whenPythonProcessInvoked_thenSuccess() throws Exception {ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder("python", resolvePythonScriptPath("hello.py"));processBuilder.redirectErrorStream(true);Process process = processBuilder.start();List results = readProcessOutput(process.getInputStream());assertThat("Results should not be empty", results, is(not(empty())));assertThat("Results should contain output of script: ", results, hasItem(containsString("Hello Python!")));int exitCode = process.waitFor();assertEquals("No errors should be detected", 0, exitCode);}private List readProcessOutput(InputStream inputStream) throws IOException {try (BufferedReader output = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream))) {return output.lines().collect(Collectors.toList());}}private String resolvePythonScriptPath(String filename) {File file = new File("src/test/resources/" + filename);return file.getAbsolutePath();}

首先启动带一个参数的python命令，参数为python脚本的绝对路径。可以放在java工程的resources目录下。需要注意的是：redirectErrorStream(true)，为了使得当执行脚本出现错误时，错误输出流被合并至标准输出流。这样设置可以从Process对象的getInputStream()方法中读取错误信息。如果没有该设置，则需要分别用两个方法获取流：getInputStream() 和 getErrorStream() 。processBuilder.start()获取Process对象，然后读取输出流并验证结果。

使用Java脚本引擎

java6首次引入JSR-223规范，定义一组提供基本脚本功能的脚本API。这些API提供了执行脚本和在Java和脚本语言之间共享值的机制。该规范主要目的是为了统一Java与不同实现JVM的动态脚本语言的交互，Jython是在jvm上运行python的java实现。假设我们在CLASSPATH上有Jython，框架自动发现我们有可能使用该脚本引擎，并允许我们直接请求Python脚本引擎。因为Maven有Jython，我们可以在maven中引用，当然也下载直接安装：

org.pythonjython2.7.2

可以通过下面代码列出所有支持的脚本引擎：

public static void listEngines() {ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();List engines = manager.getEngineFactories();for (ScriptEngineFactory engine : engines) {LOGGER.info("Engine name: {}", engine.getEngineName());LOGGER.info("Version: {}", engine.getEngineVersion());LOGGER.info("Language: {}", engine.getLanguageName());LOGGER.info("Short Names:");for (String names : engine.getNames()) {LOGGER.info(names);}}}

如果Jython在环境中可用，应该看到相应的输出:

...Engine name: jythonVersion: 2.7.2Language: pythonShort Names:pythonjython

现在使用Jython调用hello.py脚本：

@Testpublic void givenPythonScriptEngineIsAvailable_whenScriptInvoked_thenOutputDisplayed() throws Exception {StringWriter writer = new StringWriter();ScriptContext context = new SimpleScriptContext();context.setWriter(writer);ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("python");engine.eval(new FileReader(resolvePythonScriptPath("hello.py")), context);assertEquals("Should contain script output: ", "Hello Python!", writer.toString().trim());}

使用该API比上面的示例更简洁。首先设置ScriptContext包含StringWriter，用于保存执行脚本的输出。然后提供简称让ScriptEngineManager 查找脚本引擎，可以使用python或jython。最后验证输出是否与期望一致。

其实也可以使用PythonInterpretor 类直接调用嵌入的python代码：

@Testpublic void givenPythonInterpreter_whenPrintExecuted_thenOutputDisplayed() {try (PythonInterpreter pyInterp = new PythonInterpreter()) {StringWriter output = new StringWriter();pyInterp.setOut(output);pyInterp.exec("print('Hello Python!')");assertEquals("Should contain script output: ", "Hello Python!", output.toString().trim());}}

使用PythonInterpreter类，可以通过exec方法直接执行python代码。和前面示例一样通过StringWriter 捕获执行输出。下面再看一个示例：

@Testpublic void givenPythonInterpreter_whenNumbersAdded_thenOutputDisplayed() {try (PythonInterpreter pyInterp = new PythonInterpreter()) {pyInterp.exec("x = 10+10");PyObject x = pyInterp.get("x");assertEquals("x: ", 20, x.asInt());}}

上面示例可以使用get方法访问变量值。下面示例看如何捕获错误：

try (PythonInterpreter pyInterp = new PythonInterpreter()) {pyInterp.exec("import syds");}

运行上面代码会抛出PyException 异常，与在本地执行Python脚本输出错误一样。
下面有几点注意事项：

• PythonIntepreter 实现了AutoCloseable，最好与 try-with-resources 一起使用。
• PythonIntepreter类名不是表示Python代码的解析器，Python程序在Jython是运行在jvm中，执行前需要编译为java字节码。
• 尽管Jython是Java的Python实现，但它可能不包含与本机Python相同的所有子包。

下面示例展示如何把java变量赋给Python变量：

import org.python.util.PythonInterpreter; import org.python.core.*;class test3{public static void main(String a[]){int number1 = 10;int number2 = 32;try (PythonInterpreter pyInterp = new PythonInterpreter()) {python.set("number1", new PyInteger(number1));python.set("number2", new PyInteger(number2));python.exec("number3 = number1+number2");PyObject number3 = python.get("number3");System.out.println("val : "+number3.toString());}}}

总结

本文介绍了如何从Java调用Python脚本，使用jython脚本引擎比ProcessBuilder类更简单。另外Python可以便捷搭建http应用，Java也可以通过HTTP协议直接调用HTTP服务实现交互。

参考内容：https://www.baeldung.com/java-working-with-python