第8天 关联Java语言
本章要达到的目的：扩展Stone语言，使它能在程序中调用Java语言中的static方法
8.1 原生函数
Java语言提供了名为原生方法的功能，用于调用C语言等其他一些语言写成的函数。我们将为Stone语言添加类似的功能，让它能够调用由Java语言写成的函数。
原生函数将由Arguments类的eval方法调用。
代码清单8.1是用于改写Arguments类的eval方法的修改器。
这个名为NativeArgEx的修改器标有extendsArgumentsEx一句，它修改的是Arguments类。
ArgumentsEx是第7天代码清单7.7中定义的另一个修改器。NativeArgEx修改器与ArgumentsEx修改器都有用于修改Arguments类，它将在后者的基础上对该类作进一步修改。
这里的修改器继承了另一个修改器。
通过这次修改，Arguments类eval方法将首先判断参数value是否为NativeFunction对象。参数value是一个由函数调用表达式的函数名得到的对象。eval方法之前返回的总是Function对象。如果参数是一个NativeFunction对象，eval方法将在计算实参序列并保存至数组args之后，调用NativeFunction对象的invoke来执行目标函数。如果参数不是NativeFunction对象，解释器将执行通常的函数调用。
它将通过super来调用原先由ArgumentsEx修改器添加的eval方法。
代码清单8.1 NativeEvaluator.java
package chap8;
import java.util.List;
import stone.StoneException;
import stone.ast.ASTree;
import javassist.gluonj.*;
import chap6.Environment;
import chap6.BasicEvaluator.ASTreeEx;
import chap7.FuncEvaluator;
@Require(FuncEvaluator.class)
@Reviser
public class NativeEvaluator {
@Reviser
public static class NativeArgEx extends FuncEvaluator.ArgumentsEx {
public NativeArgEx(List<ASTree> c) {
super(c);
}
public Object eval(Environment callerEnv, Object value) {
if (!(value instanceof NativeFunction))
return super.eval(callerEnv, value);
NativeFunction func = (NativeFunction) value;
int nparams = func.numOfParameters();
if (size() != nparams)
throw new StoneException("bad number of arguments", this);
Object[] args = new Object[nparams];
int num = 0;
for (ASTree a : this) {
ASTreeEx ae = (ASTreeEx) a;
args[num++] = ae.eval(callerEnv);
}
return func.invoke(args, this);
}
}
}
代码清单8.2是NativeFunction类。如果函数是一个原生函数，程序将在开始执行前创建NativeFunction类的对象，将由函数名与相应对象组成的名值对添加至环境中。该类的invoke方法将以参数args为参数调用Java语言的static方法。
Method对象的invoke方法用于执行它表示的Java语言方法。invoke的第1个参数是执行该方法的对象。如果被执行的是一个static方法，该参数则为null。invoke的第2个参数用于保存传递给方法的实参序列
代码清单8.2 NativeFunction.java
package chap8;
import java.lang.reflect.Method;
import stone.StoneException;
import stone.ast.ASTree;
public class NativeFunction {
protected Method method;
protected String name;
protected int numParams;
public NativeFunction(String n, Method m) {
name = n;
method = m;
numParams = m.getParameterTypes().length;
}
public String toString() {
return "<native:" + hashCode() + ">";
}
public int numOfParameters() {
return numParams;
}
public Object invoke(Object[] args, ASTree tree) {
try {
return method.invoke(null, args);
} catch (Exception e) {
throw new StoneException("bad native function call: " + name, tree);
}
}
}
代码清单8.3中的程序会在执行前创建NativeFunction对象，并添加至环境中。其中，Natives类的environment方法将在调用后返回一个含有原生函数的环境。
append方法能够向环境添加一个由参数指定的static方法作为原生函数。它的第3个参数是需要添加的static方法的类，第四个参数是该方法的名称，从第五个参数开始是该方法的参数类型。如果新增的方法不含参数，则仅需向append方法传入前4个参数。
代码清单8.3向环境添加了print函数、read函数、1ength函数、toInt函数以及currentTime函数。关于这些原生函数的用途，请参见Natives类中的同名static方法。
代码清单8.4与代码清单8.5分别是解释器程序及其启动程序。代码清单8.4中的解释器将首先调用Natives类的environment方法，创建一个包含原生函数的环境。
8.2 编写使用原生函数的程序
代码清单8.3 Natives.java
package chap8;
import java.lang.reflect.Method;
import javax.swing.JOptionPane;
import stone.StoneException;
import chap6.Environment;
public class Natives {
public Environment environment(Environment env) {
appendNatives(env);
return env;
}
protected void appendNatives(Environment env) {
append(env, "print", Natives.class, "print", Object.class);
append(env, "read", Natives.class, "read");
append(env, "length", Natives.class, "length", String.class);
append(env, "toInt", Natives.class, "toInt", Object.class);
append(env, "currentTime", Natives.class, "currentTime");
}
protected void append(Environment env, String name, Class<?> clazz,
String methodName, Class<?> ... params) {
Method m;
try {
m = clazz.getMethod(methodName, params);
} catch (Exception e) {
throw new StoneException("cannot find a native function: "
+ methodName);
}
env.put(name, new NativeFunction(methodName, m));
}
// native methods
public static int print(Object obj) {
System.out.println(obj.toString());
return 0;
}
public static String read() {
return JOptionPane.showInputDialog(null);
}
public static int length(String s) { return s.length(); }
public static int toInt(Object value) {
if (value instanceof String)
return Integer.parseInt((String)value);
else if (value instanceof Integer)
return ((Integer)value).intValue();
else
throw new NumberFormatException(value.toString());
}
private static long startTime = System.currentTimeMillis();
public static int currentTime() {
return (int)(System.currentTimeMillis() - startTime);
}
}
代码清单8.4 NativeInterpreter.java
package chap8;
import stone.ClosureParser;
import stone.ParseException;
import chap6.BasicInterpreter;
import chap7.NestedEnv;
public class NativeInterpreter extends BasicInterpreter {
public static void main(String[] args) throws ParseException {
run(new ClosureParser(),new Natives().environment(new NestedEnv()));
}
}
代码清单8.5 NativeRunner.java
package chap8;
import javassist.gluonj.util.Loader;
import chap7.ClosureEvaluator;
public class NativeRunner {
public static void main(String[] args) throws Throwable {
Loader.run(NativeInterpreter.class, args, NativeEvaluator.class,
ClosureEvaluator.class);
}
}
代码清单8.6 计算斐波那契数列所需的时间
def fib (n) {
if n < 2 {
n
} else {
fib (n - 1) + fib (n - 2)
}
}
t = currentTime()
fib 15
print currentTime() - t + " msec"
