Java与Lua相互调用

2022-10-13 13:15:03

Java与Lua相互调用案例比较少，因此项目使用需要做详细的性能测试，本内容只做粗略测试。

目前已完成初版Lua-Java调用框架开发，后期有时间准备把框架进行抽象，并开源出来，感兴趣的小伙伴欢迎关注下。

一、方案

目前最常见的方案：luaj，纯Java实现的Lua解析器，基于Lua 5.2

LuaJ的原理：用Java实现了一套Lua的编译器，本质上是把Lua文件中的Lua语言动态编译成了Java字节码，因此会收到诸多限制（比如第三方库的问题），而LuaJ本质上也只是运行在JVM上的Java字节码， 和运行在C编译器环境下的Lua是有区别的

Maven pom

虽然源码已有3.0.2版本，但作者未上传maven，如有需要，可以自行导入jar包（源码中已打好3.0.2的jar包）

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

二、性能测试

以下我们以最基本的for循环并执行加法操作为例，分别在java外部for一万次，并在lua内部再for一万次

java原生代码

原生代码执行时间：1ms ~ 2ms

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

lua脚本

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

1. ScriptEngine调用方式

调用方式：外部10000次调用，lua内部10000次循环a++

总时间：8.9s左右

平均一次lua方法调用（1w次a++）：0.89ms

lua内部一次循环调用（1次a++）：0.000089ms

修改lua内部循环1次

时间：10ms

平均一次lua方法调用：0.001ms

// ==================================================================================
// ScriptEngine方式
// ==================================================================================
Reader reader = new FileReader(luaStr);
LuaScriptEngine luaScriptEngine = (LuaScriptEngine) new LuaScriptEngineFactory().getScriptEngine();

// 使用luajc编译器，比默认luac编译器快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 < iterNum; i++) {
    luafunc.call();
}
end = System.currentTimeMillis();
// ==================================================================================

2. Globals调用方式

调用方式：外部10000次调用，lua内部10000次循环a++

时间：2.3s左右

平均一次lua方法调用：0.23ms

lua内部一次循环调用：0.000023ms

修改lua内部循环1次

时间：4ms

平均一次lua方法调用：0.0004ms

// ==================================================================================
// Global方式
// ==================================================================================
Globals globals = JsePlatform.standardGlobals();

// 使用luajc编译器，比默认luac编译器快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 < iterNum; i++) {
    luaValue.call();
}
end = System.currentTimeMillis();

	*1w1w调用总时间**	平均一次lua脚本时间	lua内部一次循环时间
Java	1ms-2ms	-	-
ScriptEngine	8.9s	0.89ms	0.000089ms
Globals	2.3s	0.23ms	0.000023ms

3. lua调用java

把lua内的循环10000次，挪到java方法执行，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调用方式：5ms

ScriptEngine调用方式：30ms

三、结论

luaj没有jit
目前看来，在luaJ这个方案下，Globals的调用方式速度最快
同样的代码，在lua执行和在java执行始终是有差距的， lua执行就是比java执行慢很多
后经过分析源码，发现luaj的每一次++操作，都会new出LuaValue对象，经过dump也发现测试中的LuaValue对象创建非常多
luaJ的实现相对完整，lua和java可以相互调用，相互传参
作者的文档里说，某些情况下，luajc编译模式的效率和基于C的lua效率差不多
源码中的示例

四、其他调用方式？

脱离java环境的lua编译器，lua单独运行进程，提供服务，java跨进程调用服务（没有尝试过，不知道跨进程调用掉率如何，也不知道lua进程资源占用情况）

这样lua可以使用luajit，也不受版本限制（luaJ是5.2）

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