Clojure与Java交互：从创建类到实际应用

### Clojure与Java交互：从创建类到实际应用 #### 1. 在Clojure中创建Java类 Clojure的对象能够实现合理的Java接口，其数据结构实现了Java集合API中的接口，函数则实现了`Runnable`和`Callable`接口。除了这些通用接口，有时还需要特定领域的接口，比如事件驱动API（如Swing或某些XML解析器）的回调处理程序。Clojure可以轻松地按需生成一次性代理或类，所需代码量远少于Java。 ##### 1.1 创建Java代理 为了与Java进行交互，常常需要实现Java接口。以使用简单API for XML（SAX）解析器解析XML为例，首先导入必要的类： ```clojure (import '(org.xml.sax InputSource) '(org.xml.sax.helpers DefaultHandler) '(java.io StringReader) '(javax.xml.parsers SAXParserFactory)) ``` 使用SAX解析器需要实现回调机制，通常可以通过扩展`DefaultHandler`类来实现。在Clojure中，可以使用`proxy`函数扩展类： ```clojure (proxy class-and-interfaces super-cons-args & fns) ``` 以下是一个简单的示例，使用`proxy`创建一个`DefaultHandler`，用于打印所有对`startElement`的调用细节： ```clojure (def print-element-handler (proxy [DefaultHandler] [] (startElement [uri local qname atts] (println (format "Saw element: %s" qname))))) ``` `proxy`生成一个代理类的实例。第一个参数`[DefaultHandler]`是超类和超接口的向量，第二个参数`[]`是基类构造函数的参数向量，这里不需要参数。在代理设置之后是零个或多个代理方法的实现代码。上述代理有一个名为`startElement`的方法，它接受四个参数并打印`qname`参数的名称。 接下来，需要一个解析器来传递处理程序。可以创建一个函数来解析字符串中的XML： ```clojure (defn demo-sax-parse [source handler] (.. SAXParserFactory newInstance newSAXParser (parse (InputSource. (StringReader. source)) handler))) ``` 现在解析变得很简单： ```clojure (demo-sax-parse "<foo> <bar>Body of bar</bar> </foo>" print-element-handler) ``` 输出结果： ``` | Saw element: foo | Saw element: bar ``` 这个示例展示了如何创建Clojure代理来处理Java的XML接口。也可以采用类似的方法实现自定义的Java接口。不过，如果只是进行XML处理，`clojure.data.xml`库已经提供了出色的XML支持，并且可以与任何SAX兼容的Java解析器一起使用。 代理机制非常通用，可以动态生成任何类型的Java对象。有时对象非常简单，可以在一行代码中完成： ```clojure (.start (Thread. (proxy [Runnable] [] (run [] (println "I ran!"))))) ``` 在Java中，实现每个接口时必须提供每个方法的实现。而在Clojure中，可以省略某些方法的实现，Clojure会提供一个默认实现，抛出`UnsupportedOperationException`： ```clojure (proxy [Callable] []) ; 无方法的代理 (.call (proxy [Callable] [])) ; 抛出异常 ``` 对于只有一个方法的接口（如`Runnable`和`Callable`），默认实现意义不大，但在实现较大的接口且不需要某些方法时会很方便。 实际上，Clojure函数会自动实现`Runnable`和`Callable`接口，这使得将Clojure函数传递给其他线程变得非常容易： ```clojure (dotimes [i 5] (.start (Thread. (fn [] (Thread/sleep (rand 500)) (println (format "Finished %d on %s" i (Thread/currentThread))))))) ``` 对于一次性任务（如XML和线程回调），Clojure的代理使用起来快速简便。如果需要更持久的类，也可以从Clojure生成新的命名类。 ##### 1.2 使用Java集合 大多数情况下，Clojure的集合可以替代Java集合。Clojure集合具有并发安全性、良好的性能特征，并实现了适当的Java集合接口。因此，在Clojure中工作时，通常应优先使用Clojure自己的集合，甚至在方便时将它们传递回Java。 如果选择使用Java集合，Clojure不会阻止。从Clojure的角度来看，Java集合与其他类一样，各种Java互操作形式都可以正常工作。但Java集合是为基于锁的并发设计的，它们不能提供Clojure集合的并发保证，并且与Clojure的软件事务内存配合不佳。 在处理Java数组时，需要特别注意。在Java中，数组有自己的语法和字节码指令，不实现任何Java接口，Clojure集合不能伪装成数组。Clojure提供了`make-array`函数来创建Java数组： ```clojure (make-array class length) (make-array class dim & more-dims) ``` 例如，创建一个一维字符串数组： ```clojure (make-array String 5) ``` 输出结果可能类似于`#<String[] [Ljava.lang.String;@45a270b2>`，这是Java对数组的`toString()`实现。为了在REPL中打印数组的各个条目，可以使用Clojure的`seq`函数将任何Java数组包装为Clojure序列： ```clojure (seq (make-array String 5)) ; 输出 (nil nil nil nil nil) ``` Clojure还包括一系列用于创建Java基本类型数组的函数，如`int-array`。可以在REPL中使用以下命令查看这些和其他数组函数的文档： ```clojure (find-doc "-array") ``` Clojure提供了一组对Java数组的低级操作，包括`aset`、`aget`和`alength`： ```clojure (aset java-array index value) (aset java-array index-dim1 index-dim2 ... value) (aget java-array index) (aget java-array index-dim1 index-dim2 ...) (alength java-array) ``` 以下是一个示例，展示如何使用这些操作： ```clojure (defn painstakingly-create-array [] (let [arr (make-array String 5)] (aset arr 0 "Painstaking") (aset arr 1 "to") (aset arr 2 "fill") (aset arr 3 "in") (aset arr 4 "arrays") arr)) (aget (painstakingly-create-array) 0) ; 输出 "Painstaking" (alength (painstakingly-create-array)) ; 输出 5 ``` 大多数情况下，使用更高级的函数（如`to-array`）会更简单，它可以直接从任何集合创建数组： ```clojure (to-array sequence) ``` `to-array`总是创建一个`Object`数组： ```clojure (to-array ["Easier" "array" "creation"]) ; 输出 #<Object[] [Ljava.lang.Object;@1639f9e3> ``` `to-array`在调用接受可变参数列表的Java方法（如`String/format`）时也很有用： ```clojure (String/format "Training Week: %s Mileage: %d" (to-array [2 26])) ; 输出 "Training Week: 2 Mileage: 26" ``` `to-array`的“表亲”`into-array`可以创建比`Object`更具体类型的数组： ```clojure (into-array type? seq) ``` 可以将显式类型作为可选的第一个参数传递给`into-array`： ```clojure (into-array String ["Easier", " ```