Java与Lua相互调用

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();

1w*1w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
    源码

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)