51CTO給各位讀者講過《Java的8大技術(shù)優(yōu)勢(shì)》，很多開發(fā)者覺得自己懂Java編程，事實(shí)是大多數(shù)開發(fā)人員都只領(lǐng)會(huì)到了Java平臺(tái)的皮毛，所學(xué)也只夠應(yīng)付工作。作者將深度挖掘Java平臺(tái)的核心功能，揭示一些鮮為人知的事實(shí)，幫助您解決最棘手的編程困難。

當(dāng)應(yīng)用程序性能受到損害時(shí)，大多數(shù)開發(fā)人員都驚慌失措，這在情理之中。跟蹤Java應(yīng)用程序瓶頸來源一直以來都是很麻煩的，因?yàn)镴ava虛擬機(jī)有黑盒效應(yīng)，而且Java平臺(tái)分析工具一貫就有缺陷。

然而，隨著Java5中JConsole的引入，一切都發(fā)生了改變。JConsole是一個(gè)內(nèi)置Java性能分析器，可以從命令行或在GUIshell中運(yùn)行。它不是***的，但是當(dāng)尖頭老板來問你關(guān)于性能的問題時(shí)，用它來應(yīng)對(duì)還是綽綽有余的——這比查詢PapaGoogle要好得多。

我們將向您展示5個(gè)方法，使您可以輕松地使用JConsole（或者，它更高端的“近親”VisualVM）來監(jiān)控Java應(yīng)用程序性能和跟蹤Java中的代碼。

1.JDK附帶分析器

許多開發(fā)人員沒有意識(shí)到從Java 5開始JDK中包含了一個(gè)分析器。JConsole（或者Java平臺(tái)***版本，VisualVM）是一個(gè)內(nèi)置分析器，它同Java編譯器一樣容易啟動(dòng)。如果是從命令行啟動(dòng)，使JDK在PATH上，運(yùn)行jconsole即可。如果從GUIshell啟動(dòng)，找到JDK安裝路徑，打開bin文件夾，雙擊jconsole。

當(dāng)分析工具彈出時(shí)（取決于正在運(yùn)行的Java版本以及正在運(yùn)行的Java程序數(shù)量），可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求輸入一個(gè)進(jìn)程的URL來連接，也可能列出許多不同的本地Java進(jìn)程（有時(shí)包含JConsole進(jìn)程本身）來連接。

使用JConsole進(jìn)行工作

在Java 5中，Java進(jìn)程并不是被設(shè)置為默認(rèn)分析的，而是通過一個(gè)命令行參數(shù)—-Dcom.sun.management.jmxremote——在啟動(dòng)時(shí)告訴Java 5 VM打開連接，以便分析器可以找到它們；當(dāng)進(jìn)程被JConsole撿起時(shí)，您只能雙擊它開始分析。

分析器有自己的開銷，因此***的辦法就是花點(diǎn)時(shí)間來弄清是什么開銷。發(fā)現(xiàn)JConsole開銷最簡(jiǎn)單的辦法是，首先獨(dú)自運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序，然后在分析器下運(yùn)行，并測(cè)量差異。（應(yīng)用程序不能太大或者太??；我最喜歡使用JDK附帶的SwingSet2樣本。）因此，我使用-verbose:gc嘗試運(yùn)行SwingSet2來查看垃圾收集清理，然后運(yùn)行同一個(gè)應(yīng)用程序并將JConsole分析器連接到它。當(dāng)JConsole連接好了之后，一個(gè)穩(wěn)定的GC清理流出現(xiàn)，否則不會(huì)出現(xiàn)。這就是分析器的性能開銷。

JConsole或VisualVM?

JConsole從Java 5開始就隨著Java平臺(tái)版本一起發(fā)布，而VisualVM是在NetBeans基礎(chǔ)上升級(jí)的一個(gè)分析器，在Java 6的更新版12中***次發(fā)布。多數(shù)還沒有更新到Java 6，因此這篇文章主要介紹JConsole。然而，多數(shù)技巧和這兩個(gè)分析器都有關(guān)。

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2.遠(yuǎn)程連接進(jìn)程

因?yàn)閃eb應(yīng)用程序分析工具假設(shè)通過一個(gè)套接字進(jìn)行連通性分析，您只需要進(jìn)行少許配置來設(shè)置JConsole（或者是基于JVMTI的分析器，就這點(diǎn)而言），監(jiān)控/分析遠(yuǎn)程運(yùn)行的應(yīng)用程序。

如果Tomcat運(yùn)行在一個(gè)名為“webserve”的機(jī)器上，且JVM已經(jīng)啟動(dòng)了JMX并監(jiān)聽端口9004，從JConsole（或者任何JMX客戶端）連接它需要一個(gè)JMX URL“service:jmx:rmi:///jndi/rmi://webserver:9004/jmxrmi”。

基本上，要分析一個(gè)運(yùn)行在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用程序服務(wù)器，您所需要的僅僅是一個(gè)JMX URL。

3.跟蹤統(tǒng)計(jì)

JConsole有許多對(duì)收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有用的選項(xiàng)卡，包括：

◆Memory：在JVM垃圾收集器中針對(duì)各個(gè)堆跟蹤活動(dòng)。

◆Threads：在目標(biāo)JVM中檢查當(dāng)前線程活動(dòng)。

◆Classes：觀察VM已加載類的總數(shù)。

這些選項(xiàng)卡（和相關(guān)的圖表）都是由每個(gè)Java 5及更高版本VM在JMX服務(wù)器上注冊(cè)的JMX對(duì)象提供的，是內(nèi)置到JVM的。一個(gè)給定JVM中可用bean的完整清單在MBeans選項(xiàng)卡上列出，包括一些元數(shù)據(jù)和一個(gè)有限的用戶界面來查看數(shù)據(jù)或執(zhí)行操作。（然而，注冊(cè)通知是在JConsole用戶界面之外。）

使用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

假設(shè)一個(gè)Tomcat進(jìn)程死于OutOfMemoryError。如果您想要弄清楚發(fā)生了什么，打開JConsole，單擊Classes選項(xiàng)卡，過一段時(shí)間查看一次類計(jì)數(shù)。如果數(shù)量穩(wěn)定上升，您可以假設(shè)應(yīng)用程序服務(wù)器或者您的代碼某個(gè)地方有一個(gè)ClassLoader漏洞，不久之后將耗盡PermGen空間。如果需要更進(jìn)一步的確認(rèn)問題，請(qǐng)看Memory選項(xiàng)卡。

不要成為典型

發(fā)現(xiàn)應(yīng)用程序代碼中性能問題的常用響應(yīng)多種多樣，但也是可預(yù)測(cè)的。早期的Java編程人員對(duì)舊的IDE可能十分生氣，并開始進(jìn)行代碼庫(kù)中主要部分的代碼復(fù)查，在源代碼中尋找熟悉的“紅色標(biāo)志”，像異步塊、對(duì)象配額等等。隨著編程經(jīng)驗(yàn)的增加，開發(fā)人員可能會(huì)仔細(xì)研究JVM支持的-X標(biāo)志，尋找優(yōu)化垃圾收集器的方法。當(dāng)然，對(duì)于新手，直接去Google查詢，希望有其他人發(fā)現(xiàn)了JVM的神奇的“make it go fast”轉(zhuǎn)換，避免重寫代碼。

從本質(zhì)上來說，這些方法沒什么錯(cuò)，但都是有風(fēng)險(xiǎn)的。對(duì)于一個(gè)性能問題最有效的響應(yīng)就是使用一個(gè)分析器——現(xiàn)在它們內(nèi)置在Java平臺(tái)，我們確實(shí)沒有理由不這樣做！

4.為離線分析創(chuàng)建一個(gè)堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)

生產(chǎn)環(huán)境中一切都在快速地進(jìn)行著，您可能沒有時(shí)間花費(fèi)在您的應(yīng)用程序分析器上，相反地，您可以為Java環(huán)境中的每個(gè)事件照一個(gè)快照保存下來過后再看。在JConsole中您也可以這樣做，在VisualVM中甚至?xí)龅酶谩?br /> 先找到MBeans選項(xiàng)卡，在其中打開com.sun.management節(jié)點(diǎn)，接著是HotSpotDiagnostic節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)在，選擇Operations，注意右邊面板中的“dumpHeap”按鈕。如果您在***個(gè)（“字符串”）輸入框中向dumpHeap傳遞一個(gè)文件名來轉(zhuǎn)儲(chǔ)，它將為整個(gè)JVM堆照一個(gè)快照，并將其轉(zhuǎn)儲(chǔ)到那個(gè)文件。

稍后，您可以使用各種不同的商業(yè)分析器來分析文件，或者使用VisualVM分析快照。（記住，VisualVM是在Java 6中可用的，且是單獨(dú)下載的。）

5.JConsole并不是高深莫測(cè)的

作為一個(gè)分析器實(shí)用工具，JConsole是極好的，但是還有更好的工具。一些分析插件附帶分析器或者靈巧的用戶界面，默認(rèn)情況下比JConsole跟蹤更多的數(shù)據(jù)。

JConsole真正吸引人的是整個(gè)程序是用“普通舊式Java”編寫的，這意味著任何Java開發(fā)人員都可以編寫這樣一個(gè)實(shí)用工具。事實(shí)上，JDK其中甚至包括如何通過創(chuàng)建一個(gè)插件來定制JConsole的示例。建立在NetBeans頂部的VisualVM進(jìn)一步延伸了插件概念。

如果JConsole（或者VisualVM，或者其他任何工具）不符合您的需求，或者不能跟蹤您想要跟蹤的，或者不能按照您的方式跟蹤，您可以編寫屬于自己的工具。如果您覺得Java代碼很麻煩，Groovy或JRuby或很多其他JVM語(yǔ)言都可以幫助您更快完成。

您真正需要的是一個(gè)快速而粗糙（quick-and-dirty）的由JVM連接的命令行工具，可以以您想要的方式確切地跟蹤您感興趣的數(shù)據(jù)。

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5個(gè)命令行分析工具

全功能內(nèi)置分析器，如JConsole和VisualVM的成本有時(shí)比它們的性能費(fèi)用還要高—尤其是在生產(chǎn)軟件上運(yùn)行的系統(tǒng)中。因此，在聚焦Java性能監(jiān)控的第2篇中，我將介紹5個(gè)命令行分析工具，使開發(fā)人員僅關(guān)注運(yùn)行的Java進(jìn)程的一個(gè)方面。

JDK包括很多命令行實(shí)用程序，可以用于監(jiān)控和管理Java應(yīng)用程序性能。雖然大多數(shù)這類應(yīng)用程序都被標(biāo)注為“實(shí)驗(yàn)型”，在技術(shù)上不受支持，但是它們很有用。

1.jps(sun.tools.jps)

很多命令行工具都要求您識(shí)別您希望監(jiān)控的Java進(jìn)程。這與監(jiān)控本地操作系統(tǒng)進(jìn)程、同樣需要一個(gè)程序識(shí)別器的同類工具沒有太大區(qū)別。

“VMID”識(shí)別器與本地操作系統(tǒng)進(jìn)程識(shí)別器（“pid”）并不總是相同的，這就是我們需要JDKjps實(shí)用程序的原因。

在Java進(jìn)程中使用jps

與配置JDK的大部分工具及本文中提及的所有工具一樣，可執(zhí)行jps通常是一個(gè)圍繞Java類或執(zhí)行大多數(shù)工作的類集的一個(gè)薄包裝。在Windows®環(huán)境下，這些工具是.exe文件，使用JNIInvocationAPI直接調(diào)用上面提及的類；在UNIX®環(huán)境下，大多數(shù)工具是一個(gè)shell腳本的符號(hào)鏈接，該腳本采用指定的正確類名稱開始一個(gè)普通啟動(dòng)程序。如果您希望在Java進(jìn)程中使用jps（或者任何其他工具）的功能—Ant腳本—僅在每個(gè)工具的“主”類上調(diào)用main()相對(duì)容易。為了簡(jiǎn)化引用，類名稱出現(xiàn)在每個(gè)工具名稱之后的括號(hào)內(nèi)。

jps—名稱反映了在大多數(shù)UNIX系統(tǒng)上發(fā)現(xiàn)的ps實(shí)用程序—告訴我們運(yùn)行Java應(yīng)用程序的JVMID。顧名思義，jps返回指定機(jī)器上運(yùn)行的所有已發(fā)現(xiàn)的Java進(jìn)程的VMID。如果jps沒有發(fā)現(xiàn)進(jìn)程，并不意味著無(wú)法附加或研究Java進(jìn)程，而只是意味著它并未宣傳自己的可用性。

如果發(fā)現(xiàn)Java進(jìn)程，jps將列出啟用它的命令行。這種區(qū)分Java進(jìn)程的方法非常重要，因?yàn)橹灰婕安僮飨到y(tǒng)，所有的Java進(jìn)程都被統(tǒng)稱為“java”。在大多數(shù)情況下，VMID是值得注意的重要數(shù)字。

使用分析器開始

使用分析實(shí)用程序開始的最簡(jiǎn)單方法是使用一個(gè)如在demo/jfc/SwingSet2中發(fā)現(xiàn)的SwingSet2演示一樣的演示程序。這樣就可以避免程序作為背景/監(jiān)控程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)掛起的可能性。當(dāng)您了解工具及其費(fèi)用后，就可以在實(shí)際程序中進(jìn)行試用。

加載演示應(yīng)用程序后，運(yùn)行jps并注意返回的vmid。為了獲得更好的效果，采用-Dcom.sun.management.jmxremote屬性集啟動(dòng)Java進(jìn)程。如果沒有使用該設(shè)置，部分下列工具收集的部分?jǐn)?shù)據(jù)可能不可用。

2.jstat(sun.tools.jstat)

jstat實(shí)用程序可以用于收集各種各樣不同的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。jstat統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)被分類到“選項(xiàng)”中，這些選項(xiàng)在命令行中被指定作為***參數(shù)。對(duì)于JDK 1.6來說，您可以通過采用命令-options運(yùn)行jstat查看可用的選項(xiàng)清單。清單1中顯示了部分選項(xiàng)：

清單1.jstat選項(xiàng)

 
 
-class  
-compiler  
-gc  
-gccapacity  
-gccause  
-gcnew  
-gcnewcapacity  
-gcold  
-gcoldcapacity  
-gcpermcapacity  
-gcutil  
-printcompilation   

實(shí)用程序的JDK記錄將告訴您清單1中每個(gè)選項(xiàng)返回的內(nèi)容，但是其中大多數(shù)用于收集垃圾的收集器或者其部件的性能信息。-class選項(xiàng)顯示了加載及未加載的類（使其成為檢測(cè)應(yīng)用程序服務(wù)器或代碼中ClassLoader泄露的重要實(shí)用程序，且-compiler和-printcompilation都顯示了有關(guān)Hotspot JIT編譯程序的信息。

默認(rèn)情況下，jstat在您核對(duì)信息時(shí)顯示信息。如果您希望每隔一定時(shí)間拍攝快照，請(qǐng)?jiān)?options指令后以毫秒為單位指定間隔時(shí)間。jstat將持續(xù)顯示監(jiān)控進(jìn)程信息的快照。如果您希望jstat在終止前進(jìn)行特定數(shù)量的快照，在間隔時(shí)間/時(shí)間值后指定該數(shù)字。

如果5756是幾分鐘前開始的運(yùn)行SwingSet2程序的VMID，那么下列命令將告訴jstat每250毫秒為10個(gè)佚代執(zhí)行一次gc快照轉(zhuǎn)儲(chǔ)，然后停止：

jstat -gc 5756 250 10 

請(qǐng)注意Sun（現(xiàn)在的Oracle）保留了在不進(jìn)行任何預(yù)先通知的情況下更改各種選項(xiàng)的輸出甚至是選項(xiàng)本身的權(quán)利。這是使用不受支持實(shí)用程序的缺點(diǎn)。請(qǐng)參看Javadocs了解jstat輸出中每一列的全部細(xì)節(jié)。

3.jstack(sun.tools.jstack)

了解Java進(jìn)程及其對(duì)應(yīng)的執(zhí)行線程內(nèi)部發(fā)生的情況是一種常見的診斷挑戰(zhàn)。例如，當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序突然停止進(jìn)程時(shí)，很明顯出現(xiàn)了資源耗盡，但是僅通過查看代碼無(wú)法明確知道何處出現(xiàn)資源耗盡，且為什么會(huì)發(fā)生。

jstack是一個(gè)可以返回在應(yīng)用程序上運(yùn)行的各種各樣線程的一個(gè)完整轉(zhuǎn)儲(chǔ)的實(shí)用程序，您可以使用它查明問題。

采用期望進(jìn)程的VMID運(yùn)行jstack會(huì)產(chǎn)生一個(gè)堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)。就這一點(diǎn)而言，jstack與在控制臺(tái)窗口內(nèi)按Ctrl-Break鍵起同樣的作用，在控制臺(tái)窗口中，Java進(jìn)程正在運(yùn)行或調(diào)用VM內(nèi)每個(gè)Thread對(duì)象上的Thread.getAllStackTraces()或Thread.dumpStack()。jstack調(diào)用也轉(zhuǎn)儲(chǔ)關(guān)于在VM內(nèi)運(yùn)行的非Java線程的信息，這些線程作為Thread對(duì)象并不總是可用的。

jstack的-l參數(shù)提供了一個(gè)較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)，包括關(guān)于每個(gè)Java線程持有鎖的更多詳細(xì)信息，因此發(fā)現(xiàn)（和squash）死鎖或可伸縮性bug是極其重要的。

4.jmap(sun.tools.jmap)

有時(shí)，您正在處理的問題是一個(gè)對(duì)象泄露，如一個(gè)ArrayList（可能持有成千上萬(wàn)個(gè)對(duì)象）該釋放時(shí)沒有釋放。另一個(gè)更普遍的問題是，看似從不會(huì)壓縮的擴(kuò)展堆，卻有活躍的垃圾收集。

當(dāng)您努力尋找一個(gè)對(duì)象泄露時(shí)，在指定時(shí)刻對(duì)堆及時(shí)進(jìn)行拍照，然后審查其中內(nèi)容非常有用。jmap通過對(duì)堆拍攝快照來提供該功能的***部分。然后您可以采用下一部分中描述的jhat實(shí)用程序分析堆數(shù)據(jù)。

與這里描述的其他所有實(shí)用程序一樣，使用jmap非常簡(jiǎn)單。將jmap指向您希望拍快照的Java進(jìn)程的VMID，然后給予它部分參數(shù)，用來描述產(chǎn)生的結(jié)果文件。您要傳遞給jmap的選項(xiàng)包括轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件的名稱以及是否使用一個(gè)文本文件或二進(jìn)制文件。二進(jìn)制文件是最有用的選項(xiàng)，但是只有當(dāng)與某一種索引工具結(jié)合使用時(shí)—通過十六進(jìn)制值的文本手動(dòng)操作數(shù)百兆字節(jié)不是***的方法。

隨意看一下Java堆的更多信息，jmap同樣支持-histo選項(xiàng)。-histo產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象文本柱狀圖，現(xiàn)在在堆中大量引用，由特定類型消耗的字節(jié)總數(shù)分類。它同樣給出了特定類型的總示例數(shù)量，支持部分原始計(jì)算，并猜測(cè)每個(gè)實(shí)例的相對(duì)成本。

不幸的是，jmap沒有像jstat一樣的period-and-max-count選項(xiàng)，但是將jmap（或jmap.main()）調(diào)用放入shell腳本或其他類的循環(huán)，周期性地拍攝快照相對(duì)簡(jiǎn)單。（事實(shí)上，這是加入jmap的一個(gè)好的擴(kuò)展，不管是作為OpenJDK本身的源補(bǔ)丁，還是作為其他實(shí)用程序的擴(kuò)展。）

5.jhat(com.sun.tools.hat.Main)

將堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)至一個(gè)二進(jìn)制文件后，您就可以使用jhat分析二進(jìn)制堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件。jhat創(chuàng)建一個(gè)HTTP/HTML服務(wù)器，該服務(wù)器可以在瀏覽器中被瀏覽，提供一個(gè)關(guān)于堆的object-by-object視圖，及時(shí)凍結(jié)。根據(jù)對(duì)象引用草率處理堆可能會(huì)非?？尚?，您可以通過對(duì)總體混亂進(jìn)行某種自動(dòng)分析而獲得更好的服務(wù)。幸運(yùn)的是，jhat支持OQL語(yǔ)法進(jìn)行這樣的分析。

例如，對(duì)所有含有超過100個(gè)字符的String運(yùn)行OQL查詢看起來如下：

select s from java.lang.String s where s.count >= 100 

結(jié)果作為對(duì)象鏈接顯示，然后展示該對(duì)象的完整內(nèi)容，字段引用作為可以解除引用的其他鏈接的其他對(duì)象。OQL查詢同樣可以調(diào)用對(duì)象的方法，將正則表達(dá)式作為查詢的一部分，并使用內(nèi)置查詢工具。一種查詢工具，referrers()函數(shù)，顯示了引用指定類型對(duì)象的所有引用。下面是尋找所有參考File對(duì)象的查詢：

select referrers(f) from java.io.File f  

您可以查找OQL的完整語(yǔ)法及其在jhat瀏覽器環(huán)境內(nèi)“OQL Help”頁(yè)面上的特性。將jhat與OQL相結(jié)合是對(duì)行為不當(dāng)?shù)亩堰M(jìn)行對(duì)象調(diào)查的有效方法。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)您需要近距離觀察Java進(jìn)程內(nèi)發(fā)生的事情時(shí)，JDK的分析擴(kuò)展會(huì)非常有用。本文中介紹的所有工具都可以從命令行中由其自己使用。它們還可以與JConsole或VisualVM有力地結(jié)合使用。JConsole和VisualVM提供Java虛擬機(jī)的總體視圖，jstat和jmap等有針對(duì)性的工具支持您對(duì)研究進(jìn)行微調(diào)。

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Java 平臺(tái)上更簡(jiǎn)單的腳本編寫方法

現(xiàn)在，許多 Java 開發(fā)人員都喜歡在 Java 平臺(tái)中使用腳本語(yǔ)言，但是使用編譯到 Java 字節(jié)碼中的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言有時(shí)是不可行的。在某些情況中，直接編寫一個(gè) Java 應(yīng)用程序的腳本 部分 或者在一個(gè)腳本中調(diào)用特定的 Java 對(duì)象是更快捷、更高效的方法。

這就是 javax.script 產(chǎn)生的原因了。Java Scripting API 是從 Java 6 開始引入的，它填補(bǔ)了便捷的小腳本語(yǔ)言和健壯的 Java 生態(tài)系統(tǒng)之間的鴻溝。通過使用 Java Scripting API，您就可以在您的 Java 代碼中快速整合幾乎所有的腳本語(yǔ)言，這使您能夠在解決一些很小的問題時(shí)有更多可選擇的方法。

1. 使用 jrunscript 執(zhí)行 JavaScript

每一個(gè)新的 Java 平臺(tái)發(fā)布都會(huì)帶來新的命令行工具集，它們位于 JDK 的 bin 目錄。Java 6 也一樣，其中 jrunscript 便是 Java 平臺(tái)工具集中的一個(gè)不小的補(bǔ)充。

設(shè)想一個(gè)編寫命令行腳本進(jìn)行性能監(jiān)控的簡(jiǎn)單問題。這個(gè)工具將借用 jmap（見本系列文章 前一篇文章 中的介紹），每 5 秒鐘運(yùn)行一個(gè) Java 進(jìn)程，從而了解進(jìn)程的運(yùn)行狀況。一般情況下，我們會(huì)使用命令行 shell 腳本來完成這樣的工作，但是這里的服務(wù)器應(yīng)用程序部署在一些差別很大的平臺(tái)上，包括 Windows® 和 Linux®。系統(tǒng)管理員將會(huì)發(fā)現(xiàn)編寫能夠同時(shí)運(yùn)行在兩個(gè)平臺(tái)的 shell 腳本是很痛苦的。通常的做法是編寫一個(gè) Windows 批處理文件和一個(gè) UNIX® shell 腳本，同時(shí)保證這兩個(gè)文件同步更新。

但是，任何閱讀過 The Pragmatic Programmer 的人都知道，這嚴(yán)重違反了 DRY (Don't Repeat Yourself) 原則，而且會(huì)產(chǎn)生許多缺陷和問題。我們真正希望的是編寫一種與操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)的腳本，它能夠在所有的平臺(tái)上運(yùn)行。

當(dāng)然，Java 語(yǔ)言是平臺(tái)無(wú)關(guān)的，但是這里并不是需要使用 “系統(tǒng)” 語(yǔ)言的情況。我們需要的是一種腳本語(yǔ)言 — 如，JavaScript。

清單 1 顯示的是我們所需要的簡(jiǎn)單 shell 腳本：

清單 1. periodic.js

 
 
while (true)  
{  
    echo("Hello, world!");  
}  

由于經(jīng)常與 Web 瀏覽器打交道，許多 Java 開發(fā)人員已經(jīng)知道了 JavaScript（或 ECMAScript；JavaScript 是由 Netscape 開發(fā)的一種 ECMAScript 語(yǔ)言）。問題是，系統(tǒng)管理員要如何運(yùn)行這個(gè)腳本？

當(dāng)然，解決方法是 JDK 所帶的 jrunscript 實(shí)用程序，如清單 2 所示：

清單 2. jrunscript

 
      
C:\developerWorks\5things-scripting\code\jssrc>jrunscript periodic.js  
Hello, world!  
Hello, world!  
Hello, world!  
Hello, world!  
Hello, world!  
Hello, world!  
Hello, world!  
... 

注意，您也可以使用 for 循環(huán)按照指定的次數(shù)來循環(huán)執(zhí)行這個(gè)腳本，然后才退出?；旧?，jrunscript 能夠讓您執(zhí)行 JavaScript 的所有操作。惟一不同的是它的運(yùn)行環(huán)境不是瀏覽器，所以運(yùn)行中不會(huì)有 DOM。因此，最頂層的函數(shù)和對(duì)象稍微有些不同。

因?yàn)?Java 6 將 Rhino ECMAScript 引擎作為 JDK 的一部分，jrunscript 可以執(zhí)行任何傳遞給它的 ECMAScript 代碼，不管是一個(gè)文件（如此處所示）或是在更加交互式的 REPL（“Read-Evaluate-Print-Loop”）shell 環(huán)境。運(yùn)行 jrunscript 就可以訪問 REPL shell。

2. 從腳本訪問 Java 對(duì)象

能夠編寫 JavaScript/ECMAScript 代碼是非常好的，但是我們不希望被迫重新編譯我們?cè)?Java 語(yǔ)言中使用的所有代碼 — 這是違背我們初衷的。幸好，所有使用 Java Scripting API 引擎的代碼都完全能夠訪問整個(gè) Java 生態(tài)系統(tǒng)，因?yàn)楸举|(zhì)上一切代碼都還是 Java 字節(jié)碼。所以，回到我們之前的問題，我們可以在 Java 平臺(tái)上使用傳統(tǒng)的 Runtime.exec() 調(diào)用來啟動(dòng)進(jìn)程，如清單 3 所示：

清單 3. Runtime.exec() 啟動(dòng) jmap

 
 
var p = java.lang.Runtime.getRuntime().exec("jmap", [ "-histo", arguments[0] ])  
p.waitFor()  

數(shù)組 arguments 是指向傳遞到這個(gè)函數(shù)參數(shù)的 ECMAScript 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置引用。在最頂層的腳本環(huán)境中，則是傳遞給腳本本身的的參數(shù)數(shù)組（命令行參數(shù)）。所以，在清單 3 中，這個(gè)腳本預(yù)期接收一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)包含要映射的 Java 進(jìn)程的 VMID。

除此之外，我們可以利用本身為一個(gè) Java 類的 jmap，然后直接調(diào)用它的 main() 方法，如清單 4 所示。有了這個(gè)方法，我們不需要 “傳輸” Process 對(duì)象的 in/out/err 流。

清單 4. JMap.main()

 
      
var args = [ "-histo", arguments[0] ]  
Packages.sun.tools.jmap.JMap.main(args) 

Packages 語(yǔ)法是一個(gè) Rhino ECMAScript 標(biāo)識(shí)，它指向已經(jīng) Rhino 內(nèi)創(chuàng)建的位于核心 java.* 包之外的 Java 包。

3. 從 Java 代碼調(diào)用腳本

從腳本調(diào)用 Java 對(duì)象僅僅完成了一半的工作：Java 腳本環(huán)境也提供了從 Java 代碼調(diào)用腳本的功能。這只需要實(shí)例化一個(gè) ScriptEngine 對(duì)象，然后加載和評(píng)估腳本，如清單 5 所示：

清單 5. Java 平臺(tái)的腳本調(diào)用

import java.io.*;  
import javax.script.*;  
 
public class App  
{  
    public static void main(String[] args)  
    {  
        try  
        {  
            ScriptEngine engine =   
                new ScriptEngineManager().getEngineByName("javascript");  
            for (String arg : args)  
            {  
                FileReader fr = new FileReader(arg);  
                engine.eval(fr);  
            }  
        }  
        catch(IOException ioEx)  
        {  
            ioEx.printStackTrace();  
        }  
        catch(ScriptException scrEx)  
        {  
            scrEx.printStackTrace();  
        }  
    }  
}  

eval() 方法也可以直接操作一個(gè) String，所以這個(gè)腳本不一定必須是文件系統(tǒng)的一個(gè)文件 — 它可以來自于數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶輸入，或者甚至可以基于環(huán)境和用戶操作在應(yīng)用程序中生成。

4. 將 Java 對(duì)象綁定到腳本空間

僅僅調(diào)用一個(gè)腳本還不夠：腳本通常會(huì)與 Java 環(huán)境中創(chuàng)建的對(duì)象進(jìn)行交互。這時(shí)，Java 主機(jī)環(huán)境必須創(chuàng)建一些對(duì)象并將它們綁定，這樣腳本就可以很容易找到和使用這些對(duì)象。這個(gè)過程是 ScriptContext 對(duì)象的任務(wù)，如清單 6 所示：

清單 6. 為腳本綁定對(duì)象

 
      
import java.io.*;  
import javax.script.*;  
 
public class App  
{  
    public static void main(String[] args)  
    {  
        try  
        {  
            ScriptEngine engine =   
                new ScriptEngineManager().getEngineByName("javascript");  
                  
            for (String arg : args)  
            {  
                Bindings bindings = new SimpleBindings();  
                bindings.put("author", new Person("Ted", "Neward", 39));  
                bindings.put("title", "5 Things You Didn't Know");  
                  
                FileReader fr = new FileReader(arg);  
                engine.eval(fr, bindings);  
            }  
        }  
        catch(IOException ioEx)  
        {  
            ioEx.printStackTrace();  
        }  
        catch(ScriptException scrEx)  
        {  
            scrEx.printStackTrace();  
        }  
    }  
}  

訪問所綁定的對(duì)象很簡(jiǎn)單 — 所綁定對(duì)象的名稱是作為全局命名空間引入到腳本的，所以在 Rhino 中使用 Person 很簡(jiǎn)單，如清單 7 所示：

清單 7. 

 
      
println("Hello from inside scripting!")  
 
println("author.firstName = " + author.firstName)  

您可以看到，JavaBeans 樣式的屬性被簡(jiǎn)化為使用名稱直接訪問，這就好像它們是字段一樣。

5. 編譯頻繁使用的腳本

腳本語(yǔ)言的缺點(diǎn)一直存在于性能方面。其中的原因是，大多數(shù)情況下腳本語(yǔ)言是 “即時(shí)” 解譯的，因而它在執(zhí)行時(shí)會(huì)損失一些解析和驗(yàn)證文本的時(shí)間和 CPU 周期。運(yùn)行在 JVM 的許多腳本語(yǔ)言最終會(huì)將接收的代碼轉(zhuǎn)換為 Java 字節(jié)碼，至少在腳本被***次解析和驗(yàn)證時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；在 Java 程序關(guān)閉時(shí)，這些即時(shí)編譯的代碼會(huì)消失。將頻繁使用的腳本保持為字節(jié)碼形式可以幫助提升可觀的性能。

我們可以以一種很自然和有意義的方法使用 Java Scripting API。如果返回的 ScriptEngine 實(shí)現(xiàn)了 Compilable 接口，那么這個(gè)接口所編譯的方法可用于將腳本（以一個(gè) String 或一個(gè) Reader 傳遞過來的）編譯為一個(gè) CompiledScript 實(shí)例，然后它可用于在 eval() 方法中使用不同的綁定重復(fù)地處理編譯后的代碼，如清單 8 所示：

清單 8. 編譯解譯后的代碼

      
import java.io.*;  
import javax.script.*;  
 
public class App  
{  
    public static void main(String[] args)  
    {  
        try  
        {  
            ScriptEngine engine =   
                new ScriptEngineManager().getEngineByName("javascript");  
                  
            for (String arg : args)  
            {  
                Bindings bindings = new SimpleBindings();  
                bindings.put("author", new Person("Ted", "Neward", 39));  
                bindings.put("title", "5 Things You Didn't Know");  
                  
                FileReader fr = new FileReader(arg);  
                if (engine instanceof Compilable)  
                {  
                    System.out.println("Compiling....");  
                    Compilable compEngine = (Compilable)engine;  
                    CompiledScript cs = compEngine.compile(fr);  
                    cs.eval(bindings);  
                }  
                else  
                    engine.eval(fr, bindings);  
            }  
        }  
        catch(IOException ioEx)  
        {  
            ioEx.printStackTrace();  
        }  
        catch(ScriptException scrEx)  
        {  
            scrEx.printStackTrace();  
        }  
    }  
}  

在大多數(shù)情況中，CompiledScript 實(shí)例需要存儲(chǔ)在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)中（例如，servlet-context），這樣才能避免一次次地重復(fù)編譯相同的腳本。然而，如果腳本發(fā)生變化，您就需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的 CompiledScript 來反映這個(gè)變化；一旦編譯完成，CompiledScript 就不再執(zhí)行原始的腳本文件內(nèi)容。

結(jié)束語(yǔ)

Java Scripting API 在擴(kuò)展 Java 程序的范圍和功能方面前進(jìn)了很大一步，并且它將腳本語(yǔ)言的編碼效率的優(yōu)勢(shì)帶到 Java 環(huán)境。jrunscript — 它顯然不是很難編寫的程序 — 以及 javax.script 給 Java 開發(fā)人員帶來了諸如 Ruby (JRuby) 和 ECMAScript (Rhino) 等腳本語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還不會(huì)破壞 Java 環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)和可擴(kuò)展性。
 

關(guān)于作者

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Ted Neward

Ted Neward是Neward&Associates的總裁，從事關(guān)于Java、.NET、XML Services以及其他平臺(tái)方面的咨詢、指導(dǎo)和演示等工作。他居住在華盛頓西雅圖。

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