实战 Groovy: Groovy:Java 程序员的 DSL

用 Groovy 编写更少的代码,完成更多的工作

Groovy 专家 Scott Davis 将重新开始撰写 实战 Groovy 系列文章,该系列文章于 2006 年停止编写。作为开篇文章,本文将介绍 Groovy 最近的发展以及 Groovy 当前的状态。然后了解大约 从 2009 年开始,使用 Groovy 是多么轻松。

Scott Davis, 创始人, ThirstyHead.com

Scott DavisScott Davis 是国际知名作家、演讲家、软件开发人员。他是 ThirstyHead.com 的创始人,这是一家 Groovy 和 Grails 培训公司。他出版的书籍有 Groovy Recipes: Greasing the Wheels of JavaGIS for Web Developers: Adding Where to Your ApplicationThe Google Maps APIJBoss At Work。他为 IBM developerWorks 撰写两部正在刊发的系列文章:精通 Grails实战 Groovy



2009 年 3 月 09 日

Andrew Glover 于 2004 年开始为 developerWorks 撰写关于 Groovy 的文章,他先撰写了 alt.lang.jre 系列中的介绍性文章 “alt.lang.jre: 感受 Groovy”,又继续撰写了长期刊发的 实战 Groovy 系列。发表这些文章时市场上还没有出现关于 Groovy 的书籍(现在这样的书籍超过十几本),而且 Groovy 1.0 在几年后才于 2007 年 1 月发布。自 2006 年末发布 实战 Groovy 的最后一期后,Groovy 发生了很大的变化。

现在,Groovy 每个月的平均下载数量大约为 35,000。Mutual of Omaha 等保守的公司拥有超过 70,000 行 Groovy 生产代码。Groovy 在 Codehaus.org 中有一个最忙碌的邮件列表,这是托管该项目的位置(请参阅 参考资料)。Grails 是惟一一个拥有较多下载数量以及繁忙邮件列表的项目,它是在 Groovy 中实现的流行 Web 框架(请参阅 参考资料)。

在 JVM 中运行非 Java™ 语言不仅常见,而且也是 Sun 的 JVM 策略的核心部分。Groovy 加入进了 Sun 支持的备选语言(如 JavaScript, JavaFX, JRuby 和 Jython)行列中。2004 年所做的实验现在成为了最前沿的技术。

2009 年撰写的关于 Groovy 的文章在许多方面与 Andy 开始撰写的文章相同。2005 年确立的语法仍然保留至今。每个发行版都添加了引人注目的新功能,但是对于项目主管来说,保留向后兼容性是极为重要的。这项可靠的基础使得 Java 开发组织在其应用程序进入生产环境并开始依赖各项技术时,毫不犹豫地选择了 Groovy。

本文的目标是使经验丰富的 Java 开发人员可以像 Groovy 开发人员一样进行快速开发。不要被它的表面所蒙骗。本系列如名称所示全部都是实际使用的 Groovy 实践知识。在最开始编写完 “Hello, World” 之后,请准备好尽管掌握实际的应用。

关于本系列

Groovy 是运行在 Java 平台上的现代编程语言。它将提供与现有 Java 代码的无缝集成,同时引入闭包和元编程等出色的新功能。简言之,Groovy 是 21 世纪根据 Java 语言的需要编写的。

把任意一个新工具集成到开发工具包中的关键是:知道何时使用以及何时不应使用该工具。Groovy 可以提供强大的功能,但是必须正确地应用到适当的场景中。为此,实战 Groovy 系列将探究 Groovy 的实际应用,帮助您了解何时及如何成功应用它们。

安装 Groovy

如果您以前从未使用过 Groovy,则首先需要安装 Groovy。安装步骤非常简单,这些步骤与安装 Ant 和 Tomcat 等常见 Java 应用程序甚至安装 Java 平台本身的步骤相同:

  1. 下载 最新的 Groovy ZIP 文件或 tarball。
  2. 将存档解压缩到所选目录中(您应当避免在目录名称中使用空格)。
  3. 创建 GROOVY_HOME 环境变量。
  4. 把 GROOVY_HOME/bin 添加到 PATH 中。

Groovy 运行在 Java 5 或 6 上的效果最佳。在命令提示中输入 java -version 以确认您使用的是最新版本。然后键入 groovy -version 以确保 Groovy 已正确安装。

所有主要 IDE(Eclipse、IntelliJ 和 NetBeans)都有支持自动完成和分步调试等功能的 Groovy 插件。虽然拥有一个优秀的 IDE 对于目前编写 Java 代码来说几乎成为了一项必要要求,但是对于 Groovy 来说并非绝对。得益于 Groovy 语言的简明性,许多人都选择使用简单的文本编辑器编写。vi 和 Emacs 等常见开源编辑器都提供 Groovy 支持,Textpad(面向 Windows®)和 TextMate(面向 Mac OS X)等便宜的商业文本编辑器也提供 Groovy 支持(有关更多信息,请参阅 参考资料)。

您稍后将在本文中看到,将 Groovy 与现有 Java 项目集成起来十分简单。您只需将一个 Groovy JAR 从 GROOVY_HOME/embeddable 添加到类路径中并把现有的 javac Ant 任务封装到 groovyc 任务中(Maven 提供类似的支持)。

但是在掌握这些知识之前,我将从必修的 “Hello World” 示例开始。


进入 Groovy 世界

您知道 “Hello World” 示例应当会演示哪些内容 — 它是用给定语言可以编写的最简单的程序。清单 1 中所示的 “Hello World” Java 代码的有趣之处在于,需要了解中间语言的知识才能完全了解代码含义:

清单 1. 用 Java 代码编写的 “Hello World” 示例
public class HelloJavaWorld{
  public static void main(String[] args){
    System.out.println("Hello Java World");
  }
}

首先创建名为 HelloJavaWorld.java 的文件并输入 public class HelloJavaWorld。许多刚开始使用 Java 的开发人员学到的第一课是如果类名与文件名不完全匹配(包括大小写),则类无法编译。另外,好奇的学生将在此时开始询问关于 publicprivate 之类的访问修饰符。

下一行 — public static void main(String[] args)— 通常将引发关于实现细节的一连串问题:什么是 static?什么是 void?为什么需要将方法命名为 main?什么是 String 数组?而最后,尝试向刚开始使用 Java 的开发人员说明 outSystem 类中的 PrintStream 对象的 publicstaticfinal 实例。我永远也忘不了学生说 “天哪!其实我只是想输出 ‘Hello’”。

将此示例与用 Groovy 编写的 “Hello World” 进行对照。创建名为 HelloGroovyWorld.groovy 的文件并输入清单 2 中所示的代码行:

清单 2. 用 Groovy 代码编写的 “Hello World” 示例
println "Hello Groovy World"

是的,这段代码是与清单 1 中所示的 Java 示例等效的 Groovy 代码。在本例中,所有实现细节 — 并不立即解决手头问题的 “知识” — 都隐藏在后台,只显示简单输出 “Hello” 的代码。输入 groovy HelloGroovyWorld 以确认它可以工作。

这个小示例将演示 Groovy 的双重价值:它将显著地减少需要编写的代码行数,同时保留 Java 等效代码的语义。在下一节中,您将进一步探究这种理念。


深入研究 Hello World

有经验的 Java 开发人员都知道在 JVM 中运行代码之前必须先编译这些代码。但是,Groovy 脚本在任何位置都不显示为类文件。这是否意味着可以直接执行 Groovy 源代码?答案是 “不一定,但是它看上去是这样,对不对?”

Groovy 解释器将先在内存中编译源代码,然后再将其转到 JVM 中。您可以通过输入 groovyc HelloGroovyWorld.groovy 手动执行此步骤。但是,如果尝试使用 java 运行得到的类,将显示清单 3 中所示的异常:

清单 3. 尝试在 CLASSPATH 中没有 Groovy JAR 的情况下运行经过编译的 Groovy 类
$ java HelloGroovyWorld
Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: groovy/lang/Script

如前述,Groovy JAR 必须包含在 CLASSPATH 中。再次尝试执行代码,这一次把 -classpath 实参传递到 java 中,如清单 4 所示:

清单 4. 用 java 命令成功运行经过编译的 Groovy 类
//For UNIX, Linux, and Mac OS X
$ java -classpath $GROOVY_HOME/embeddable/groovy-all-x.y.z.jar:. HelloGroovyWorld
Hello Groovy World

//For Windows
$ java -classpath %GROOVY_HOME%/embeddable/groovy-all-x.y.z.jar;. HelloGroovyWorld
Hello Groovy World

现在您已经取得了一些进展。但是为了证明 Groovy 脚本真正地保留 Java 示例的语义,您需要深入钻研字节码。首先,输入 javap HelloJavaWorld,如清单 5 所示:

清单 5. 解释 Java 字节码
$ javap HelloJavaWorld
Compiled from "HelloJavaWorld.java"
public class HelloJavaWorld extends java.lang.Object{
  public HelloJavaWorld();
  public static void main(java.lang.String[]);
}

除了为您添加了 javac 编译器之外,这段代码中不应当有过多令人惊讶之处。您无需显式输入 extends java.lang.Object 或提供类的默认构造函数。

现在,输入 javap HelloGroovyWorld,如清单 6 所示:

清单 6. 解释 Groovy 字节码
$ javap HelloGroovyWorld
Compiled from "HelloGroovyWorld.groovy"
public class HelloGroovyWorld extends groovy.lang.Script{
  ...
  public static void main(java.lang.String[]);
  ...
}

什么是 DSL?

Martin Fowler 普及了特定于领域语言的理念(请参阅 参考资料)。他把 DSL 定义为 “侧重特定领域的表达有限的计算机编程语言”。“有限的表达” 并不是指语言的用途有限,只是表示这种语言提供了足够用于适当表达 “特定领域” 的词汇表。DSL 是一种很小的专用语言,这与 Java 语言等大型通用语言形成对比。

SQL 就是一种优秀的 DSL。您无法使用 SQL 编写操作系统,但它是处理关系数据库这一有限领域的理想选择。在同样意义上,Groovy 是 Java 平台的 DSL,因为它是有限领域的 Java 开发的理想选择。我在这里使用 DSL 是为了启发读者,并不是特别的精确。如果我把 Groovy 称为 常用 Java 语言的内部 DSL,可能更容易被 DSL 纯粹主义者接受。

Dave Thomas 进一步阐明 DSL 的概念(请参阅 参考资料)。他写道,“无论领域专家在何时交流……他们都在说行业术语,这是他们为与同行进行有效交流而创造出的更简略的专用语言”。可能将 Groovy 视为 “简略的 Java 语言” 更能说明 Groovy 与 Java 语言之间的关系。本文的下一节将提供另一个示例。

在这里,您可以看到 groovyc 编译器将获取源文件的名称并创建了一个同名的类(该类扩展 groovy.lang.Script 而非 java.lang.Object,这应当能帮助您理解尝试在 CLASSPATH 中没有 Groovy JAR 的情况下运行文件抛出 NoClassDefFoundError 异常的原因)。在所有其他编译器提供的方法之中,您应当能够找到一种优秀的旧 public static void main(String[] args) 方法。groovyc 编译器把脚本行封装到此方法中以保留 Java 语义。这意味着在使用 Groovy 时可以利用所有的现有 Java 知识。

例如,下面是在 Groovy 脚本中接受命令行输入的方法。创建名为 Hello.groovy 的新文件并添加清单 7 中的代码行:

清单 7. 接受命令行输入的 Groovy 脚本
println "Hello, " + args[0]

现在在命令行中输入 groovy Hello JaneargsString 数组就在这里,就像任何一位 Java 开发人员期望的那样。在这里使用 args 对于新手可能没意义,但是它对于经验丰富的 Java 开发人员意义非凡。

Groovy 将把 Java 代码缩减为基本要素。您刚刚编写的 Groovy 脚本几乎和可执行的伪代码一样。表面上,该脚本简单得足以让新手能够理解,但是对于经验丰富的开发人员,它没有去掉 Java 语言的底层强大功能。这就是我将 Groovy 视为 Java 平台的特定于领域语言(DSL)的原因(请参阅 什么是 DSL? 侧栏)。


普通的旧 Groovy 对象

JavaBean — 或更通俗的名称,普通的旧 Java 对象(Plain Old Java Object,POJO)— 是 Java 开发的主要支柱。在创建 POJO 以表示域对象时,您应当遵循定义好的一组期望。类应当为 public,并且字段应当为带有一组对应的 public getter 和 setter 方法的 private。清单 8 显示了一个典型的 Java POJO:

清单 8. Java POJO
public class JavaPerson{
  private String firstName;
  private String lastName;

  public String getFirstName(){ return firstName; }
  public void setFirstName(String firstName){ this.firstName = firstName; }

  public String getLastName(){ return lastName; }
  public void setLastName(String lastName){ this.lastName = lastName; }
}

普通的旧 Groovy 对象(Plain Old Groovy Object,POGO)是 POJO 的简化的替代者。它们完全保留了 POJO 的语义,同时显著减少了需要编写的代码量。清单 9 显示了用 Groovy 编写的 “简易” person 类:

清单 9. Groovy POGO
class GroovyPerson{
  String firstName
  String lastName
}

除非您另外指定,否则 Groovy 中的所有类都是 public 的。所有属性都是 private 的,而所有方法都是 public 的。编译器将为每个属性自动提供一组 public getter 和 setter 方法。用 javac 编译 JavaPerson 并用 groovyc 编译 GroovyPerson。现在通过 javap 运行它们以确认该 Groovy 示例拥有 Java 示例所拥有的所有内容,甚至可以扩展 java.lang.Object(在先前的 HelloGroovyWorld 示例中未指定类,因此 Groovy 转而创建了扩展 groovy.lang.Script 的类)。

所有这些意味着您可以立即开始使用 POGO 作为 POJO 的替代选择。Groovy 类是只剩下基本元素的 Java 类。在编译了 Groovy 类之后,其他 Java 类可以轻松地使用它,就好像它是用 Java 代码编写的。为了证明这一点,请创建一个名为 JavaTest.java 的文件并添加清单 10 中的代码:

清单 10. 从 Java 代码中调用 Groovy 类
public class JavaTest{
  public static void main(String[] args){
    JavaPerson jp = new JavaPerson();
    jp.setFirstName("John");
    jp.setLastName("Doe");
    System.out.println("Hello " + jp.getFirstName());

    GroovyPerson gp = new GroovyPerson();
    gp.setFirstName("Jane");
    gp.setLastName("Smith");
    System.out.println("Hello " + gp.getFirstName());
  }
}

即使 getter 和 setter 不显示在 Groovy 源代码中,这项测试也证明了它们是存在于经过编译的 Groovy 类中并且完全可以正常运行。但是如果我不向您展示 Groovy 中的相应测试,则这个示例不算完整。创建一个名为 TestGroovy.groovy 的文件并添加清单 11 中的代码:

清单 11. 从 Groovy 中调用 Java 类
JavaPerson jp = new JavaPerson(firstName:"John", lastName:"Doe")
println "Greetings, " + jp.getFirstName() + ". 
   It is a pleasure to make your acquaintance."

GroovyPerson gp = new GroovyPerson(lastName:"Smith", firstName:"Jane")
println "Howdy, ${gp.firstName}. How the heck are you?"

您首先可能会注意到,Groovy 提供的新构造函数允许您命名字段并按照所需顺序指定这些字段。甚至更有趣的是,可以在 Java 类或 Groovy 类中使用此构造函数。这怎么可能?事实上,Groovy 先调用默认的无实参构造函数,然后调用每个字段的相应 setter。您可以模拟 Java 语言中的类似行为,但是由于 Java 语言缺少命名实参并且两个字段都是 Strings,因此您无法按照任何顺序传入名字和姓氏字段。

接下来,注意 Groovy 支持传统的 Java 方法来执行 String 串联,以及在 String 中直接嵌入用 ${} 圈起的代码的 Groovy 方法(这些称为 GString,它是 Groovy Strings 的简写)。

最后,在类中调用 getter 时,您将看到使用 Groovy 语法的更多优点。您无需使用更冗长的 gp.getFirstName(),只需调用 gp.firstName。看上去您是在直接访问字段,但是事实上您在调用后台的相应的 getter 方法。Setter 将按照相同的方法工作:gp.setLastName("Jones")gp.lastName = "Jones" 是等效的,后者将在后台调用前者。

我希望您也能够承认,在任何情况下,Groovy 都类似于简易版的 Java 语言 — “领域专家” 可能使用 Groovy “与同行进行有效地交流”,或者类似于老朋友之间随意的谈笑。


归根结底,Groovy 就是 Java 代码

Groovy 最被低估的一个方面是它完全支持 Java 语法的事实。如前述,在使用 Groovy 时,您不必放弃一部分 Java 知识。在开始使用 Groovy 时,大部分代码最终看上去都像是传统的 Java 代码。但是随着您越来越熟悉新语法,代码将逐渐发展为包含更简明、更有表现力的 Groovy 风格。

要证明 Groovy 代码可以看上去与 Java 代码完全相同,请将 JavaTest.java 复制到 JavaTestInGroovy.groovy 中,然后输入 groovy JavaTestInGroovy。您应当会看到同样的输出,但是请注意,您无需在运行前先编译 Groovy 类。

此次演示应当使经验丰富的 Java 开发人员能够不假思索地选择 Groovy。由于 Java 语法也是有效的 Groovy 语法,因此最开始的学习曲线实际上是不存在的。您可以将现有的 Java 版本与 Groovy、现有的 IDE 以及现有的生产环境结合使用。这意味着对您日常工作的干扰非常少。您只需确保 Groovy JAR 位于 CLASSPATH 中并调整构建脚本,以便 Groovy 类与 Java 类同时编译。下一节将向您展示如何向 Ant build.xml 文件中添加 groovyc 任务。


用 Ant 编译 Groovy 代码

如果 javac 是可插拔的编译器,则可以指示它同时编译 Groovy 和 Java 文件。但是它不是,因此您只需用 groovyc 任务在 Ant 中封装 javac 任务。这将允许 groovyc 编译 Groovy 源代码,并允许 javac 编译 Java 源代码。

当然,groovyc 既可以编译 Java 文件,又可以编译 Groovy 文件,但是还记得 groovyc 添加到 HelloGroovyWorldGroovyPerson 中的额外的方便方法么?这些额外的方法也将被添加到 Java 类中。最好的方法可能就是让 groovyc 编译 Groovy 文件,而让 javac 编译 Java 文件。

要从 Ant 中调用 groovyc,请使用 taskdef 定义任务,然后像平时使用 javac 任务一样使用 groovyc 任务(有关更多信息,请参阅 参考资料)。清单 12 显示了 Ant 构建脚本:

清单 12. 用 Ant 编译 Groovy 和 Java 代码
<taskdef name="groovyc"
         classname="org.codehaus.groovy.ant.Groovyc"
         classpathref="my.classpath"/>

<groovyc srcdir="${testSourceDirectory}" destdir="${testClassesDirectory}">
 <classpath>
   <pathelement path="${mainClassesDirectory}"/>
   <pathelement path="${testClassesDirectory}"/>
   <path refid="testPath"/>
 </classpath>
 <javac debug="on" />
</groovyc>

顺便说一下,包含 ${}String 看上去疑似 GString,是不是?Groovy 是一种优秀的语言,它从各种其他语言和库中借鉴了语法和功能。您经常会觉得似乎在其他语言中见过类似的特性。


结束语

这是一次 Groovy 旋风之旅。您了解了一些关于 Groovy 曾经的地位及其目前现状的信息。您在系统中安装了 Groovy,并且通过一些简单的示例,了解了 Groovy 为 Java 开发人员提供的强大功能。

Groovy 不是运行在 JVM 上的惟一的备选语言。JRuby 是了解 Ruby 的 Java 开发人员的优秀解决方案。Jython 是了解 Python 的 Java 开发人员的优秀解决方案。但是正如您所见,Groovy 是了解 Java 语言的 Java 开发人员的优秀解决方案。Groovy 提供了类似 Java 的简明语法,同时保留了 Java 语义,这一点非常引人注目。而且,采用新语言的路径不包含 del *.*rm -Rf * 是一次很好的变革,您不这样认为吗?

下期文章中,您将了解 Groovy 中的迭代。代码通常需要逐项遍历内容,不管它是列表、文件,还是 XML 文档。您将看到非常普遍的 each 闭包。到那时,我希望您可以发现大量 Groovy 的实际应用。

参考资料

学习

获得产品和技术

  • Groovy:下载最新的 Groovy ZIP 文件或 tarball。

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Zone=Java technology, Open source
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ArticleTitle=实战 Groovy: Groovy:Java 程序员的 DSL
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