Java程式碼中與Lua相互呼叫實現詳解

2022-08-29 14:01:18

一、方案

Java與Lua相互呼叫案例比較少，因此專案使用需要做詳細的效能測試，本內容只做粗略測試。

目前已完成初版Lua-Java呼叫框架開發，後期有時間準備把框架進行抽象，並開源出來，感興趣的小夥伴歡迎關注下。

目前最常見的方案：luaj，純Java實現的Lua解析器，基於Lua 5.2

LuaJ的原理：用Java實現了一套Lua的編譯器，本質上是把Lua檔案中的Lua語言動態編譯成了Java位元組碼，因此會收到諸多限制（比如第三方庫的問題），而LuaJ本質上也只是執行在JVM上的Java位元組碼，和執行在C編譯器環境下的Lua是有區別的

Maven pom

雖然原始碼已有3.0.2版本，但作者未上傳maven，如有需要，可以自行匯入jar包（原始碼中已打好3.0.2的jar包）

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

二、效能測試

以下我們以最基本的for迴圈並執行加法操作為例，分別在java外部for一萬次，並在lua內部再for一萬次

java原生程式碼

原生程式碼執行時間：1ms ~ 2ms

private static void runJava(int iterNum) {
    beg = System.currentTimeMillis();
    for (int j = 0; j &lt; iterNum; j++) {
        int a = 0;
        for (int i = 0; i &lt; 10000; i++) {
            a = a + i;
        }
    }
    end = System.currentTimeMillis();
}

lua指令碼

function test()
    a = 0;
    for i = 0, 10000, 1 do
        a = a + i;
    end
end

1. ScriptEngine呼叫方式

呼叫方式：外部10000次呼叫，lua內部10000次迴圈a++ 總時間：8.9s左右平均一次lua方法呼叫（1w次a++）：0.89ms lua內部一次迴圈呼叫（1次a++）：0.000089ms 修改lua內部迴圈1次時間：10ms 平均一次lua方法呼叫：0.001ms

// ==================================================================================
// ScriptEngine方式
// ==================================================================================
Reader reader = new FileReader(luaStr);
LuaScriptEngine luaScriptEngine = (LuaScriptEngine) new LuaScriptEngineFactory().getScriptEngine();
// 使用luajc編譯器，比預設luac編譯器快3倍
LuajContext context = (LuajContext) luaScriptEngine.getContext();
LuaJC.install(context.globals);
CompiledScript compiledScript = luaScriptEngine.compile(reader);
Bindings bindings = new SimpleBindings();
compiledScript.eval(bindings);
LuaFunction luafunc = (LuaFunction) bindings.get("test");
beg = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i &lt; iterNum; i++) {
    luafunc.call();
}
end = System.currentTimeMillis();
// ==================================================================================

2. Globals呼叫方式

呼叫方式：外部10000次呼叫，lua內部10000次迴圈a++ 時間：2.3s左右平均一次lua方法呼叫：0.23ms lua內部一次迴圈呼叫：0.000023ms 修改lua內部迴圈1次時間：4ms 平均一次lua方法呼叫：0.0004ms

// ==================================================================================
// Global方式
// ==================================================================================
Globals globals = JsePlatform.standardGlobals();
// 使用luajc編譯器，比預設luac編譯器快3倍
LuaJC.install(globals);
LuaValue doFile = globals.get("dofile");
doFile.call(LuaValue.valueOf(luaStr));
LuaValue luaValue = globals.get("test");
beg = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i &lt; iterNum; i++) {
    luaValue.call();
}
end = System.currentTimeMillis();

	1w*1w呼叫總時間	平均一次lua指令碼時間	lua內部一次迴圈時間
Java	1ms-2ms	-	-
ScriptEngine	8.9s	0.89ms	0.000089ms
Globals	2.3s	0.23ms	0.000023ms

3. lua呼叫java

把lua內的迴圈10000次，挪到java方法執行，java for(10000) -> lua -> java for(10000)

function test()
    luaTestJava:javaLoop()
end

Java提供loop方法

public static void javaLoop() {
    int a = 0;
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        a = a + i;
    }
}

Global呼叫方式：5ms ScriptEngine呼叫方式：30ms

三、結論

luaj沒有jit
目前看來，在luaJ這個方案下，Globals的呼叫方式速度最快
同樣的程式碼，在lua執行和在java執行始終是有差距的，lua執行就是比java執行慢很多 後經過分析原始碼，發現luaj的每一次++操作，都會new出LuaValue物件，經過dump也發現測試中的LuaValue物件建立非常多
luaJ的實現相對完整，lua和java可以相互呼叫，相互傳參

作者的檔案裡說，某些情況下，luajc編譯模式的效率和基於C的lua效率差不多原始碼中的範例