पनामा परियोजना का उपयोग करके जावा एप्लिकेशन में एक पायथन दुभाषिए को एम्बेड करें

कुछ दिनों पहले मैंने ब्रायन गोएत्ज़ के एक ट्वीट को देखा था, लेकिन आज केवल मेरे हाथ उदाहरणों के साथ खेलने के लिए पहुंचे।



मैं संक्षेप में इस बारे में बात करना चाहता हूं।

Habré पर पनामा परियोजना के बारे में पहले से ही लिखा था । यह समझने के लिए कि यह क्या है और क्यों है, आपको यहां साक्षात्कार पढ़ना चाहिए। मैं केवल देशी बाइंडर का उपयोग करने के कुछ सरल उदाहरण दिखाता हूँ।

सबसे पहले, आपको सी कंपाइलर की आवश्यकता है। यदि आप लिनक्स या मैकओएस का उपयोग कर रहे हैं, तो आपके पास पहले से ही एक है। यदि विंडोज, तो आपको सबसे पहले Visual Studio 2017 के लिए Build Tools इंस्टॉल करना होगा। और, ज़ाहिर है, आपको पनामा समर्थन के साथ OpenJDK की आवश्यकता है। आप इसे संबंधित रिपॉजिटरी की "विदेशी" शाखा का निर्माण करके या अर्ली-एक्सेस बिल्ड डाउनलोड करके प्राप्त कर सकते हैं।

चलो एक न्यूनतम उदाहरण के साथ शुरू करते हैं - एक साधारण फ़ंक्शन जो दो नंबर जोड़ता है:

adder.h

#ifndef _ADDER_H #define _ADDER_H __declspec(dllexport) int add(int, int); #endif 

adder.c

 #include "adder.h" __declspec(dllexport) int add(int a, int b) { return a + b; } 

एक DLL में संकलित करें

 cl /LD adder.c 

और जावा कोड में उपयोग करें

 import java.foreign.Library; import java.foreign.Libraries; import java.foreign.annotations.NativeHeader; import java.foreign.annotations.NativeFunction; import java.lang.invoke.MethodHandles; public class App { @NativeHeader interface Adder { @NativeFunction("(i32 i32)i32") int add(int a, int b); } public static void main(String[] args) { Library lib = Libraries.loadLibrary(MethodHandles.lookup(), "adder"); Adder adder = Libraries.bind(Adder.class, lib); System.out.println(adder.add(3, 5)); } } 

स्रोत के पास जेएनआर का उपयोग करने वालों के लिए बहुत सारी परिचितियां होनी चाहिए: देशी पुस्तकालय का इंटरफ़ेस घोषित किया गया है, पुस्तकालय भरी हुई है, यह इंटरफ़ेस से जुड़ा है, और मूल फ़ंक्शन को कहा जाता है। मुख्य अंतर जावा प्रकार के मूल डेटा की मैपिंग का वर्णन करने के लिए एनोटेशन में लेआउट डेफिनिशन लैंग्वेज का उपयोग है।

यह अनुमान लगाना आसान है कि अभिव्यक्ति " (i32 i32)i32 " एक फ़ंक्शन को दर्शाता है जो दो 32-बिट पूर्णांक लेता है और एक 32-बिट पूर्णांक देता है। लेबल i तीन मूल प्रकारों में से एक को दर्शाता है - एक पूर्णांक, जिसमें छोटे-एंडियन बाइट क्रम होते हैं। इसके अलावा, u और f अक्सर पाए जाते हैं - एक अहस्ताक्षरित पूर्णांक और एक फ्लोटिंग-पॉइंट संख्या, क्रमशः। समान-लेबल का उपयोग बड़े-एंडियन के आदेश को इंगित करने के लिए किया जाता है, लेकिन ऊपरी मामले में - I , U , F एक अन्य सामान्य लेबल v , जिसका उपयोग void लिए किया जाता है। लेबल के बाद की संख्या प्रयुक्त बिट्स की संख्या को इंगित करती है।

यदि संख्या लेबल से पहले है, तो लेबल एक सरणी को दर्शाता है: [42f32] - प्रकार के 42 तत्वों की एक float । वर्ग कोष्ठक समूह लेबल। सरणियों के अतिरिक्त, इसका उपयोग संरचनाओं को इंगित करने के लिए किया जा सकता है ( [i32 i32] - दो प्रकार के int साथ एक संरचना) और यूनियनों ( [u64|u64:f32] - long या एक float लिए सूचक)।

एक बृहदान्त्र का उपयोग इंगित करने के लिए संकेत मिलता है। उदाहरण के लिए, u64:i32 int , u64:v लिए एक सूचक है u64:v प्रकार void का एक सूचक है, और u64:[i32 i32] एक संरचना के लिए एक संकेतक है।

इस जानकारी के साथ, उदाहरण को थोड़ा जटिल करते हैं।

totalizer.c

 __declspec(dllexport) long sum(int vals[], int size) { long r = 0; for (int i = 0; i < size; i++) { r += vals[i]; } return r; } 

App.java

 import java.foreign.Library; import java.foreign.Libraries; import java.foreign.NativeTypes; import java.foreign.Scope; import java.foreign.annotations.NativeHeader; import java.foreign.annotations.NativeFunction; import java.foreign.memory.Array; import java.foreign.memory.Pointer; import java.lang.invoke.MethodHandles; public class App { @NativeHeader interface Totalizer { @NativeFunction("(u64:i32 i32)u64") long sum(Pointer<Integer> vals, int size); } public static void main(String[] args) { Library lib = Libraries.loadLibrary(MethodHandles.lookup(), "totalizer"); Totalizer totalizer = Libraries.bind(Totalizer.class, lib); try (Scope scope = Scope.newNativeScope()) { Array<Integer> array = scope.allocateArray(NativeTypes.INT, new int[] { 23, 15, 4, 16, 42, 8 }); System.out.println(totalizer.sum(array.elementPointer(), 3)); } } } 

जावा कोड में एक साथ कई नए तत्व दिखाई दिए - Scope , Array और Pointer । देशी कोड के साथ काम करते समय, आपको ऑफ-हाइप डेटा संचालित करना होगा, जिसका अर्थ है कि आपको स्वतंत्र रूप से मेमोरी आवंटित करना होगा, स्वतंत्र रूप से रिलीज़ करना होगा और पॉइंटर्स की प्रासंगिकता की निगरानी करनी होगी। सौभाग्य से, इन सभी चिंताओं का ख्याल रखते हुए Scope । इसकी विधियाँ अनिर्दिष्ट स्मृति, सरणियों, संरचनाओं, और C- लाइनों के लिए मेमोरी आवंटित करने के लिए आसान और सुविधाजनक बनाती हैं, इस मेमोरी को पॉइंटर्स प्राप्त करती हैं, और कोशिश के साथ-संसाधन ब्लॉक पूरा होने के बाद इसे स्वचालित रूप से मुक्त कर देती हैं और बनाए गए पॉइंटर्स की स्थिति को बदल देती हैं ताकि कॉल यह वर्चुअल मशीन के दुर्घटनाग्रस्त न होकर अपवाद का कारण बना।

संरचनाओं और बिंदुओं के काम को देखने के लिए, आइए उदाहरण को थोड़ा और जटिल करें।

mover.h

 #ifndef _ADDER_H #define _ADDER_H typedef struct { int x; int y; } Point; __declspec(dllexport) void move(Point*); #endif 

mover.c

 #include "mover.h" __declspec(dllexport) void move(Point *point) { point->x = 4; point->y = 2; } 

App.java

 import java.foreign.Library; import java.foreign.Libraries; import java.foreign.Scope; import java.foreign.annotations.NativeHeader; import java.foreign.annotations.NativeFunction; import java.foreign.annotations.NativeStruct; import java.foreign.annotations.NativeGetter; import java.foreign.memory.LayoutType; import java.foreign.memory.Pointer; import java.foreign.memory.Struct; import java.lang.invoke.MethodHandles; public class App { @NativeStruct("[i32(x) i32(y)](Point)") interface Point extends Struct<Point> { @NativeGetter("x") int x(); @NativeGetter("y") int y(); } @NativeHeader interface Mover { @NativeFunction("(u64:[i32 i32])v") void move(Pointer<Point> point); } public static void main(String[] args) { Library lib = Libraries.loadLibrary(MethodHandles.lookup(), "mover"); Mover mover = Libraries.bind(Mover.class, lib); try (Scope scope = Scope.newNativeScope()) { Pointer<Point> point = scope.allocate( LayoutType.ofStruct(Point.class)); mover.move(point); System.out.printf("X: %d Y: %d%n", point.get().x(), point.get().y()); } } } 

यहां रुचि यह है कि संरचना का इंटरफ़ेस कैसे घोषित किया जाता है और इसके लिए मेमोरी कैसे आवंटित की जाती है। ध्यान दें कि ldl घोषणा में एक नया तत्व दिखाई दिया है - लेबल के बाद कोष्ठक में मान। यह संक्षिप्त रूप में एक टैग एनोटेशन है। पूर्ण रूप इस तरह दिखाई देगा: i32(name=x) । लेबल एनोटेशन आपको इसे इंटरफ़ेस विधि से सहसंबंधित करने की अनुमति देता है।

शीर्षक में वादे पर आगे बढ़ने से पहले, यह देशी कोड के साथ बातचीत करने का एक और तरीका है। पिछले सभी उदाहरणों को देशी फ़ंक्शन कहा जाता है, लेकिन कभी-कभी देशी कोड को जावा कोड को कॉल करने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यदि हम qsort का उपयोग करके किसी सरणी को क्रमबद्ध करना चाहते हैं, तो हमें कॉलबैक की आवश्यकता है।

 import java.foreign.Library; import java.foreign.Libraries; import java.foreign.NativeTypes; import java.foreign.Scope; import java.foreign.annotations.NativeHeader; import java.foreign.annotations.NativeFunction; import java.foreign.annotations.NativeCallback; import java.foreign.memory.Array; import java.foreign.memory.Callback; import java.foreign.memory.Pointer; import java.lang.invoke.MethodHandles; public class App { @NativeHeader interface StdLib { @NativeFunction("(u64:[0i32] i32 i32 u64:(u64:i32 u64:i32) i32)v") void qsort(Pointer<Integer> base, int nitems, int size, Callback<QComparator> comparator); @NativeCallback("(u64:i32 u64:i32)i32") interface QComparator { int compare(Pointer<Integer> p1, Pointer<Integer> p2); } } public static void main(String[] args) { Library lib = Libraries.loadLibrary(MethodHandles.lookup(), "msvcr120"); StdLib stdLib = Libraries.bind(StdLib.class, lib); try (Scope scope = Scope.newNativeScope()) { Array<Integer> array = scope.allocateArray(NativeTypes.INT, new int[] { 23, 15, 4, 16, 42, 8 }); Callback<StdLib.QComparator> cb = scope.allocateCallback( (p1, p2) -> p1.get() - p2.get()); stdLib.qsort(array.elementPointer(), (int) array.length(), Integer.BYTES, cb); for (int i = 0; i < array.length(); i++) { System.out.printf("%d ", array.get(i)); } System.out.println(); } } } 

यह देखना आसान है कि ldl विज्ञापन, जो विशेष रूप से पढ़ने में आसान नहीं हैं, जल्दी से उग्र डिजाइनों में बदल जाते हैं। लेकिन qsort सबसे कठिन कार्य नहीं है। इसके अलावा, वास्तविक पुस्तकालयों में दर्जनों संरचनाएं और दर्जनों कार्य हो सकते हैं, उनके लिए इंटरफेस लिखना एक धन्यवाद कार्य है। सौभाग्य से, दोनों समस्याओं को आसानी से jextract उपयोगिता का उपयोग करके हल किया jextract है, जो हेडर फ़ाइलों के आधार पर सभी आवश्यक इंटरफेस उत्पन्न करेगा। आइए पहले उदाहरण पर वापस जाएं और इसे इस उपयोगिता के साथ संसाधित करें।

 jextract -L . -l adder -o adder.jar -t "com.example" adder.h 

 //  jextract' ""  import static com.example.adder_h.*; public class Example { public static void main(String[] args) { System.out.println(add(3, 5)); } } 

और जावा कोड बनाने और चलाने के लिए परिणामी जार फ़ाइल का उपयोग करें:

 javac -cp adder.jar Example.java java -cp .;adder.jar Example 

जबकि विशेष रूप से प्रभावशाली नहीं है, लेकिन आपको सिद्धांत को समझने की अनुमति देता है। और अब python37.dll (अंत में!) के साथ भी ऐसा ही करें।

 import java.foreign.Scope; import java.foreign.memory.Pointer; import static org.python.Python_h.*; import static org.python.pylifecycle_h.*; import static org.python.pythonrun_h.*; public class App { public static void main(String[] args) { Py_Initialize(); try (Scope s = Scope.newNativeScope()) { PyRun_SimpleStringFlags( s.allocateCString("print(sum([23, 15, 4, 16, 42, 8]))\n"), Pointer.nullPointer()); } Py_Finalize(); } } 

हम इंटरफेस उत्पन्न करते हैं:

 jextract -L "C:\Python37" -l python37 -o python.jar -t "org.python" --record-library-path C:\Python37\include\Python.h 

संकलित करें और चलाएं:

 javac -cp python.jar App.java java -cp .;python.jar App 

बधाई हो, आपके जावा एप्लिकेशन ने पायथन इंटरप्रेटर को डाउनलोड किया और उसमें स्क्रिप्ट निष्पादित की!


अग्रदूतों के निर्देशों में अधिक उदाहरण पाए जा सकते हैं।

लेख से उदाहरण के साथ मावेन परियोजनाओं को GitHub पर पाया जा सकता है ।

पीएस एपीआई वर्तमान में तेजी से बदलाव के दौर से गुजर रहा है। कुछ महीने पहले की प्रस्तुतियों में, उस कोड को देखना आसान है जो संकलन नहीं करेगा। इस लेख के उदाहरण इस से प्रतिरक्षा नहीं हैं। यदि आप इस पर आते हैं, तो मुझे एक संदेश भेजें, मैं इसे ठीक करने का प्रयास करूंगा।