【Java】使用Java调用Python的四种方法

在现代软件开发中，Java和Python都是非常流行的编程语言。它们各自拥有强大的生态系统和广泛的应用场景。在实际开发中，有时我们需要将Java与Python代码结合使用，以充分利用两者的优势。下面介绍四种在Java中调用Python的方法，并给出相应的代码示例。

方法一：使用ProcessBuilder

Java提供了ProcessBuilder类，可以方便地从Java程序中启动一个新的进程。在这种方法中，我们可以直接调用Python解释器来执行Python脚本。

示例代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class JavaCallPython {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder("python", "script.py", "arg1", "arg2");
            Process process = pb.start();

            BufferedReader stdInput = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
            BufferedReader stdError = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getErrorStream()));

            String s;
            // 输出Python脚本的标准输出
            while ((s = stdInput.readLine()) != null) {
                System.out.println(s);
            }
            // 输出Python脚本的错误信息
            while ((s = stdError.readLine()) != null) {
                System.err.println(s);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述代码中，ProcessBuilder用于构建一个新的进程，运行指定的Python脚本并传递参数。通过BufferedReader读取Python脚本的输出和错误信息。

方法二：使用Jython

Jython是一个在Java平台上运行的Python实现，它允许直接在Java中调用Python代码。使用Jython，你可以像使用Java类一样使用Python模块。

示例代码：

import org.python.util.PythonInterpreter;

public class JavaWithJython {
    public static void main(String[] args) {
        PythonInterpreter pyInterp = new PythonInterpreter();
        pyInterp.exec("print('Hello from Python!')");

        // 执行Python函数
        pyInterp.exec("def add(a, b): return a + b");
        int result = (int) pyInterp.eval("add(2, 3)").__tojava__(Integer.class);
        System.out.println("Result from Python: " + result);
    }
}

在这个例子中，我们使用了Jython提供的PythonInterpreter来执行Python代码。你可以通过exec和eval方法来运行Python脚本，并获得结果。

方法三：使用REST API

如果你的Python代码需要提供更复杂的功能，可以考虑将其封装成一个REST API。Java可以通过HTTP请求调用这个API。

示例代码（Python Flask）：

from flask import Flask, jsonify, request

app = Flask(__name__)

@app.route('/add', methods=['GET'])
def add():
    a = request.args.get('a', type=int)
    b = request.args.get('b', type=int)
    return jsonify(result=a + b)

if __name__ == '__main__':
    app.run(port=5000)

示例代码（Java调用）：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.URL;

public class JavaCallRestAPI {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String url = "http://localhost:5000/add?a=2&b=3";
        HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) new URL(url).openConnection();
        conn.setRequestMethod("GET");

        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream()));
        String inputLine;
        StringBuffer response = new StringBuffer();

        while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
            response.append(inputLine);
        }
        in.close();

        System.out.println("Response from Python API: " + response);
    }
}

在这个示例中，我们使用Flask构建了一个简单的REST API，然后在Java代码中通过HttpURLConnection发送GET请求并处理响应。

方法四：使用Apache Commons Exec

Apache Commons Exec是一个用于执行外部进程的强大库，可以更简化和控制Java与Python之间的交互。

示例代码：

import org.apache.commons.exec.CommandLine;
import org.apache.commons.exec.ExecuteException;
import org.apache.commons.exec.ExecuteWatchdog;
import org.apache.commons.exec.DefaultExecutor;
import org.apache.commons.exec.ExecuteResultHandler;

public class ApacheCommonsExec {
    public static void main(String[] args) {
        CommandLine cmdLine = new CommandLine("python");
        cmdLine.addArgument("script.py");
        cmdLine.addArgument("arg1");
        cmdLine.addArgument("arg2");

        DefaultExecutor executor = new DefaultExecutor();
        ExecuteWatchdog watchdog = new ExecuteWatchdog(10000); // 10秒超时
        executor.setWatchdog(watchdog);

        executor.setExitValue(1);
        try {
            executor.execute(cmdLine);
        } catch (ExecuteException e) {
            System.out.println("Command failed: " + e.getMessage());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在此示例中，使用Apache Commons Exec库来执行Python脚本，并设定了超时机制。

总结

以上介绍了四种在Java中调用Python的方法，各自适用于不同的场景。根据具体需求和项目情况，可以选择最合适的方案来实现Java与Python的交互。无论是直接调用、使用Jython、REST API，还是使用Apache Commons Exec，都能够高效地利用这两种语言的特性。