Java调用Lua脚本(热载实现)

前言

Lua作为解析执行的脚本语言, 往往是易变逻辑编写的首选语言, 尤其是在游戏领域. C/C++和Lua的结合, 往往了标配. 比如Redis, Nginx其对Lua的支持, 也是杠杠的. 当然Lua也可以作为规则引擎中的规则编写语言. 本文对Java调用Lua(Luaj)的实现机制, 做下简单的介绍.

Luaj简介

Luaj是Java调用Lua的一种实现方式, 其是构建一个虚拟机解析执行Lua脚本来实现的, 这和Groovy的方式有所不同.这是Luaj的官网http://www.luaj.org/luaj/3.0/README.html, 它是针对5.2.x的lua版本的解析器, 其Luaj库的编写是通过JavaCC来实现的.

简单示例

集合Luaj, 可以通过Maven进行如下配置:

<dependency>
    <groupId>org.luaj</groupId>
    <artifactId>luaj-jse</artifactId>
    <version>3.0.1</version>
</dependency>

Luaj的一个简单的示例程序:

import org.luaj.vm2.Globals;
import org.luaj.vm2.LuaValue;
import org.luaj.vm2.lib.jse.JsePlatform;
 
public class TestLuaJ {
    public static void main(String[] args) {
        String luaStr = "print 'hello,world!'";
        Globals globals = JsePlatform.standardGlobals();
        LuaValue chunk = globals.load(luaStr);
        chunk.call();
    }
}

注: Globals继承LuaValue对象，LuaValue对象用来表示在Lua语言的基本数据类型，比如:Nil,Number,String,Table,userdata,Function等。尤其要注意LuaValue也表示了Lua语言中的函数。所以,对于Lua语言中的函数操作都是通过LuaValue来实现的.

其输出的结果:

hello,world!

原理初探

根据官方的说法, Luaj在包装执行具体的Lua代码时, 有三种不同的模式.

纯脚本解析执行(不选用任何Compiler)
To Lua字节码(LuaC, lua-to-lua-bytecode compiler)
To Java字节码(LuaJC, lua-to-java-bytecode compiler) 其中LuaC是默认的选用Compiler. 依据官方的介绍:

不使用LuaC的方法是, 则不调用如何行:

org.luaj.vm2.compiler.LuaC.install(globals);

而使用LuaJC的方法, 则是调用

org.luaj.vm2.jse.luajc.LuaJC.install(globals);

可惜, 笔者在自己测试过程中, 遇到了异常(org.luaj.vm2.LuaError: No compiler.), 好尴尬:

性能评估

对Lua解析的代码进行简单的性能评估: 其对同样的逻辑代码:

int a = 0;
for ( int i = 0; i < 10000; i++ ) {
    a = a + i;
}

执行10000次, 具体对比耗时值.整体的测试代码如下:

import org.luaj.vm2.Globals;
import org.luaj.vm2.LuaValue;
import org.luaj.vm2.lib.jse.JsePlatform;

public class TestLuaJPerf {

  public static void main(String[] args) {

    int iterNum = 10000;

    // *) java 模式运行
    long beg = System.currentTimeMillis();
    for ( int j = 0; j < iterNum; j++ ) {
      int a = 0;
      for ( int i = 0; i < 10000; i++ ) {
        a = a + i;
      }
    }
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println(String.format("Java consume: %dms", end - beg));

    // *) Lua脚本解析执行
    String luaStr = "a = 0; for i = 0, 10000, 1 do a = a + i; end";
    Globals globals = JsePlatform.standardGlobals();
    LuaValue chunk = globals.load(luaStr);
    beg = System.currentTimeMillis();
    for ( int i = 0; i < iterNum; i++ ) {
      chunk.call();
    }
    end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println(String.format("Lua consume: %dms", end - beg));
  }
}

测试结果如下:

Java consume: 10ms
Lua consume: 10249ms

几乎1000倍的差异, 这个性能对比, 差异有些大, Lua确实慢的不止半点(可能和Luaj的具体实现也有些关系), 因此从这方面来说, Java+Groovy的结合, 比Java+Lua的结合更有优势.

线程安全

Luaj中的Globals对象不是线程安全的, 因此最佳实践是每个线程一个Globals对象.事实上, 可以采用ThreadLocal的方式来存储该对象.因为是对象, 而不是Class, 其和Groovy编译的Script类, 其实现思路是本质区别的.

总结

个人对Luaj的认识还是有些肤浅, 没有深入地去研究, 所以可能这边的一些结论可能不准确. 同时Luaj对Lua脚本的支持, 到什么程度, 其实也是一个问号. 不管怎么样, 能对Luaj能有一个初步的认识, 也是好事.

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