DukeScript：随处运行 Java 的新尝试

Jaroslav Tulach 是 NetBeans 的创始人和最初的架构师， Anton (Toni) Epple 则是一位 Java 咨询师和培训师，最近他们凭借 DukeScript 获得了 2014 年的 Duke 选择奖。DukeScript 这门技术希望能将 Java 带到一切客户端、移动终端或桌面，而不需要借助插件。DukeScript 这个名字有些误导性，其实它并不是一门新的脚本语言，相反它只是尝试“将 Java 放到 JavaScript 之中”，进而实现 Java 最初的愿景——“一次编写，到处运行”。

DukeScript 是这样一门技术，它支持使用 Java 和 HTML5 创建跨平台的移动和桌面应用。不同于其他将 Java 应用于服务器端的解决方案，DukeScript 将 Java 应用到了客户端，而且不依赖 Oracle 过去用于运行 Applet 的插件。该技术可以运行于 Android、iOS、桌面浏览器以及任何 HTML5/JavaScript 环境中。

Epple 向 InfoQ 解释了 DukeScript 及相关技术是如何工作的：

一个 DukeScript 应用的基本架构其实非常简单，包括 3 个组件：一个是 Java 虚拟机，一个是 HTML 渲染组件，再就是 DukeScript。DukeScript 将 JVM 和 HTML 组件粘合到一起，作为运行在虚拟机中的业务逻辑和用 HTML/JavaScript 编写的 UI 之间的桥梁。

DukeScript 应用运行在 JVM 中，使用 HTML 渲染器显示页面。当页面加载时，DukeScript 会在内部通过 Knockout.js，将该页面的动态元素绑定到数据模型。它与典型的 Knockout.js 应用的差别在于，数据模型由 Java 对象组成，用户可以在 Java 代码中操控这些对象。利用这种方式，业务逻辑可以完全用 Java 编写，与 UI 清晰地分离开来。

在我们支持的每一个平台上，都要找到一个 JVM 和一个 WebView 组件，并将其衔接到一起。显而易见，真正的困难在于通信，因为每个平台都略有不同。

该技术支持多种场景。在桌面上，可以脱离浏览器，此时 DukeScript 用到了 JavaFX，Epple 介绍说：

在桌面上，我们有 Hotspot VM 和 JavaFX WebView，而且后者可以直接与 Java 交互。这也很方便调试应用。当运行在 HotSpot 上时，我们可以使用断点、表达式求值以及 IDE 提供的所有其他优秀功能来调试应用。在 WebView 中，NetBeans 可以检查 DOM 树，显示 CSS，我们可以在应用运行时动态更新页面的 HTML。

Epple 补充说，在两大主流移动平台上，DukeScript 的工作方式类似，不过使用的虚拟机和 WebView 不同：

在 Android 上，有 Dalvik 作为虚拟机，android.webkit.WebView 用于渲染 HTML 和执行 JavaScript。在 iOS 上，有 RoboVM（一款通过 LLVM 流水线生成机器代码的 AOT 编译器）和 NSObject.UIResponder.UiView.UIWebView。通过连接这些基本组件，我们可以在这些不同的平台上运行同样的应用。

在桌面浏览器上，Java 代码需要翻译为相应的 JavaScript 片段。这可以通过 Bck2Brwsr （Tulach 编写的一款 JVM）提前编译或即时编译。据 Epple 介绍，对于 JIT 场景，当 Web 页面加载时，Bck2Brwsr 会被加载进来，再由它来加载应用中的 Java 主类并实例化，之后是实例化 Java 数据模型，并实现与 HTML 组件的绑定。当 Java 代码执行时，Bck2Brwsr 将其翻译为 JavaScript，并在浏览器的引擎中运行。Bck2Brwsr 并不是必须的，可以用其他虚拟机替代，比如可以使用 TeaVM 。

在 Windows Phone 上，可以使用与 Android 和 iOS 类似的解决方案，以 Bck2Brwsr 作为所选的 JVM，但是目前尚未测试，或许还需要更多工作。

据 Tulach 介绍，Bck2Brwsr 目前有些不足：它没有使用反射，而且“该项目的目标并非来执行现有的任何 Java 库”。它面向的是新的、需要特殊设计的受限环境。Tulach 想在以后增加很多改进，并希望得到社区的帮助：

• 使用 Closure 编译器来生成更紧凑的代码
  • 每个独立的库—— ObfuscatePerLibrary
• 通过 _sammy.js_ 或 crossroads.js 访问多页面
• 方法和字段支持不同的修饰符
• 对反射的更多支持（例如，在允许的情况下不要抛出 SecurityException ）
  • 没有 private 的方法 / 字段 / 构造器 / 类的访问
  • 可能没有字段的访问
  • 可能需要构造器的访问
• Java 的调试器（ JavaScript 的也可以）
• 性能基准测试 Sci2000
• 研究生成对 asm.js 而言友好的代码
• 为所有 HTML5 元素动态生成 Java 包装器（Honza）

该框架的另一个重要组件是 HTML APIs via Java 1.0 API （HTML/Java），这是一组用于和 HTML 页面交互的 Java API，最初是为 NetBeans 开发的。默认情况下，该 API 可以通过 JavaFX WebView 在桌面浏览器上与 HTML 交互。该 API 已经与 Knockout 做了集成，后者会提供与数据模型的绑定，所以不需要直接操作 DOM。Tulach 提到，该 API 也可以配合 Controls.js 使用，还可以添加对其他框架的支持（比如 Angular.js 等）。

HTML/Java API 可以用于从 Java 中直接调用 JavaScript，而反向的调用可以借助 JavaScriptBody 注解实现。下列代码片段就是一个例子：

 
@JavaScriptBody(args = {"x", "y"}, body = "return x + y;")
private static native int sum(int x, int y);

为简化针对浏览器编写的 Java 代码，并避免“冗长的 JavaBeans 模式”，Tulach 使用了 Model 注解，如下面的例子所示：

 
<a href="http://bits.netbeans.org/html+java/1.0/net/java/html/json/Model.html">@Model</a>(className="Person", properties={
  <a href="http://bits.netbeans.org/html+java/1.0/net/java/html/json/Property.html">@Property</a>(name = "firstName", type=String.<b>class</b>),
  <a href="http://bits.netbeans.org/html+java/1.0/net/java/html/json/Property.html">@Property</a>(name = "lastName", type=String.<b>class</b>)
  <a href="http://bits.netbeans.org/html+java/1.0/net/java/html/json/Property.html">@Property</a>(name = "addresses", type=Address.<b>class</b>, array = <b>true</b>)
})

通过 HTTP 或 WebSocket，HTML/Java API 使用 JSON 与服务器通信，这里用到了另一个注解—— @OnReceive 。关于这一点，Tulach 写到：

它会再生成一些样板化代码，因此与服务器的数据交互就只是几行代码的事了。事实上，如果比较原始的 JavaScript 示例代码的大小，就会发现这正是新的 HTML/Java API 所擅长的。用于异步 REST 或 WebSocket 通信的 Java 代码要比对应的 JavaScript 代码短。

HTML/Java API 在设计时力求做到尽可能简单，不依赖其他库，而且可以在不同的 JVM 上执行，包括 HotSpot 和 Bck2Brwsr。

Epple 还扩展了 HTML/Java 库，添加了一个 HTML5 Canvas API ，以及一个基于 JavaFX Canvas API 的游戏引擎。

DukeScript 的网站列出了一些例子，其中包括一个简单的 HTML-Java 在线编辑器，这个编辑器还有一个 Angular.js To-Do Demo 。

关于作者

Abel Avram从 2008 年起，在 InfoQ 参与了很多编辑工作，喜欢撰写移动、HTML、.NET、云计算和企业级架构等主题相关的新闻报道。如果您有兴趣提交新闻或者有价值的文章，可以通过邮件 abel [at] infoq.com 联系他。

查看英文原文： DukeScript: A New Attempt to Run Java Everywhere