如何使用 Jpype 和 Pyjnius 在 Python 中调用 Java？

在当前计算的大多数方法中，经常会发现需要接口连接两个或多个编程语言，特别是为了利用某种语言在处理特定问题时提供的优化功能。例如，Java 在面向对象能力方面非常强大，而 Python 则因其毫不妥协的易用性和创建代码的速度而广受欢迎。这两种语言的结合通常非常有益，而 Jpype 和 Pyjnius 是实现这一目标的两个极其有价值的工具。

在本文中，您将学习如何使用 Jpype 和 Pyjnius 从 Python 调用 Java：它们的安装和用法。

Jpype：Python 和 Java 之间的无缝桥梁

Jpype 是一个 Python 模块，它允许您从 Python 程序中调用 Java 函数。它通过在 Python 进程内启动 Java 虚拟机 (JVM) 来工作，从而允许直接访问 Java 库。

Jpype 的主要特点

• 直接访问 Java 库：您可以访问所有 Java 库，包括第三方库。
• 无缝集成：Jpype 使用 Python 的原生语法与 Java 交互，降低了学习曲线。
• 自动类型转换：Jpype 自动处理基本数据类型转换（例如，int、float、string）。

安装

要开始，您首先需要安装 Jpype。您可以使用 pip 轻松完成此操作

基本用法

安装后，Jpype 使调用 Java 代码变得简单直观。下面是如何从 Python 调用 Java 类的示例

文件：sample.py

输出

 
List contains: [Python, Java]   

说明

在此示例中，Java `ArrayList` 在 Python 中被创建和操作。Jpype 通过允许 Python 代码直接实例化和使用 Java 对象来实现这一点。

Jpype 的优点

1. 支持复杂库：它适用于处理复杂的 Java 库或应用程序。
2. 高性能：因为它将 Java 虚拟机 (JVM) 嵌入到 Python 中，所以它在大项目上提供了良好的性能。

Jpype 的缺点

1. JVM 开销：在 Python 中启动 Java 虚拟机 (JVM) 可能会消耗大量资源。
2. 设置复杂：对于大型项目，配置 Jpype 和处理与 JVM 相关的可能很棘手。
3. 多线程限制：在 Python 中处理多线程 Java 应用程序时存在限制。
4. Java 依赖：它需要正确配置的 Java 环境，这可能对某些用户来说是一个额外的障碍。

Pyjnius：Java-Python 互操作的轻量级解决方案

Pyjnius 是另一个 Python 库，它允许从 Python 调用 Java 类，专注于易用性和简洁性。与 Jpype 在 Python 中启动 JVM 不同，Pyjnius 通过使用 JNI（Java Native Interface）直接与 Java 接口。

Pyjnius 的主要特点

• 轻量级：与 Jpype 相比，Pyjnius 更轻量级，非常适合简单的项目。
• 直接类访问：使用 `autoclass`，您可以直接在 Python 中访问和实例化 Java 类。
• 基于 JNI：Pyjnius 使用 JNI，使其在跨语言调用方面效率很高，但在处理大规模 Java 库时更具挑战性。

安装

与 Jpype 一样，也可以使用 pip 安装 Pyjnius

基本用法

这是一个简单的示例，演示如何使用 Pyjnius 调用 Java 类

文件：sample.py

输出

 
HELLO FROM JAVATPOINT!   

说明

• 此代码段演示了 `autoclass` 的使用，它允许您在 Python 中导入和使用任何 Java 类。在这里，我们正在创建一个 Java `String` 对象并调用其 `toUpperCase` 方法。

Pyjnius 的优点

1. 无需 JVM 管理：Pyjnius 不需要显式管理 JVM；它在内部处理。
2. 适用于 Android：它在 Android 开发中特别有用，其中需要从 Python 访问 Java 方法。

Pyjnius 的缺点

1. 复杂应用程序性能较低：Pyjnius 在大型、复杂的 Java 应用程序中可能在性能方面遇到困难。
2. 手动类型处理：它不自动处理 Python-Java 类型转换，需要更多手动工作。
3. Java 功能有限：Pyjnius 更适合简单的用例，可能不支持完整的 Java 高级功能。
4. JNI 复杂性：基于 JNI，如果出现 Java 类或 JNI 兼容性问题，排查可能需要更多努力。

Java-Python 接口的常见用例

1. 机器学习：使用 Python 进行 TensorFlow 或 PyTorch 的快速开发，而 Java 处理后端逻辑和数据处理。
2. 企业应用程序：Java 处理大规模后端操作，而 Python 管理数据分析和自动化。
3. Android 开发：借助 Pyjnius，Python 可以在 Android 开发中调用 Java 方法，从而实现跨平台移动应用程序。

结论

通过这种方式，借助 Jpype 和 Pyjnius，您可以从两者中学习，并实现非常友好的 Python 和 Java 集成。它们允许强大的跨语言交互，无论是开发复杂的机器学习系统还是开发新的 Android 应用程序。根据项目的复杂性和性能需求选择合适的工具，尽享 Python 和 Java 的优势。