Java和Haskell之间的通信

Question

我用Google搜索并获得了一些答案,可以通过GCJNI(现在网站已关闭)和LambdaVM完成Java和Haskell之间的通信.要使用LambdaVM/GCJNI,我是否需要下载任何构建工具？我在哪里可以了解更多关于它们的信息,因为我在网上找不到太多资源？

我想开发一个在Java和Haskell之间进行通信的应用程序(我将从Java获取输入将其传递给Haskell并在那里处理并将结果返回给Java).这就是我想要做的.请帮我...

Answer 1

从C调用Haskell看起来非常简单,因此也可以使用JavaCPP从Java轻松调用.例如,fibonacci_hs()要从示例代码中调用该函数Safe.hs:

{-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface #-}

module Safe where

import Foreign.C.Types

fibonacci :: Int -> Int
fibonacci n = fibs !! n
    where fibs = 0 : 1 : zipWith (+) fibs (tail fibs)

fibonacci_hs :: CInt -> CInt
fibonacci_hs = fromIntegral . fibonacci . fromIntegral

foreign export ccall fibonacci_hs :: CInt -> CInt

我们可以用Java这样做:

import org.bytedeco.javacpp.*;
import org.bytedeco.javacpp.annotation.*;

@Platform(include={"<HsFFI.h>","Safe_stub.h"})
public class Safe {
    static { Loader.load(); }
    public static native void hs_init(int[] argc, @Cast("char***") @ByPtrPtr PointerPointer argv);
    public static native int fibonacci_hs(int i);
    public static void main(String[] args) {
        hs_init(null, null);
        int i = fibonacci_hs(42);
        System.out.println("Fibonacci: " + i);
    }
}

在Linux下,编译过程如下所示:

$ ghc -fPIC -dynamic -c -O Safe.hs
$ javac -cp javacpp.jar Safe.java
$ java -jar javacpp.jar -Dplatform.compiler=ghc -Dplatform.compiler.output="-optc-O3 -Wall Safe.o -dynamic -fPIC -shared -lstdc++ -lHSrts-ghc7.6.3 -o " -Dplatform.linkpath.prefix2="-optl -Wl,-rpath," Safe

程序使用通常的java命令正常运行:

$ java -cp javacpp.jar:. Safe
Fibonacci: 267914296

编辑:我已经冒昧地对调用开销做了一些微基准测试.使用以下C头文件Safe.h:

inline int fibonacci_c(int n) {
    return n < 2 ? n : fibonacci_c(n - 1) + fibonacci_c(n - 2);
}

以下Java类:

import org.bytedeco.javacpp.*;
import org.bytedeco.javacpp.annotation.*;

@Platform(include={"<HsFFI.h>","Safe_stub.h", "Safe.h"})
public class Safe {
    static { Loader.load(); }
    public static native void hs_init(int[] argc, @Cast("char***") @ByPtrPtr PointerPointer argv);
    public static native int fibonacci_hs(int i);
    public static native int fibonacci_c(int n);
    public static int fibonacci(int n) {
        return n < 2 ? n : fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
    }
    public static void main(String[] args) {
        hs_init(null, null);

        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            fibonacci_hs(0);
            fibonacci_c(0);
            fibonacci(0);
        }
        long t1 = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            fibonacci_hs(0);
        }
        long t2 = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            fibonacci_c(0);
        }
        long t3 = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            fibonacci(0);
        }
        long t4 = System.nanoTime();
        System.out.println("fibonacci_hs(0): " + (t2 - t1)/1000000 + " ns");
        System.out.println("fibonacci_c(0): "  + (t3 - t2)/1000000 + " ns");
        System.out.println("fibonacci(0): "    + (t4 - t3)/1000000 + " ns");
    }
}

使用Intel Core i7-3632QM CPU @ 2.20GHz,Fedora 20 x86_64,GCC 4.8.3,GHC 7.6.3和OpenJDK 8输出:

fibonacci_hs(0): 200 ns
fibonacci_c(0): 9 ns
fibonacci(0): 2 ns

平心而论,我应该提到的是,还相当昂贵打电话到 JVM中,以及...

更新:随着最近对JavaCPP的更改,用户现在可以通过C/C++中的名称访问回调函数(指针),从而可以轻松地从Haskell调用JVM.例如,根据维基页面上有关Haskell的FFI的信息,将以下代码放入Main.hs:

{-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface #-}
module Main where

import Foreign.C -- get the C types
import Foreign.Ptr (Ptr,nullPtr)

-- impure function
foreign import ccall "JavaCPP_init" c_javacpp_init :: CInt -> Ptr (Ptr CString) -> IO ()
javacpp_init :: IO ()
javacpp_init = c_javacpp_init 0 nullPtr

-- pure function
foreign import ccall "fibonacci" c_fibonacci :: CInt -> CInt
fibonacci :: Int -> Int
fibonacci i = fromIntegral (c_fibonacci (fromIntegral i))

main = do
  javacpp_init
  print $ fibonacci 42

fibonacci以这种方式用Java定义的函数:

import org.bytedeco.javacpp.*;
import org.bytedeco.javacpp.annotation.*;

@Platform
public class Main {
    public static class Fibonacci extends FunctionPointer {
        public @Name("fibonacci") int call(int n) {
            return n < 2 ? n : call(n - 1) + call(n - 2);
        }
    }
}

我们可以在Linux x86_64下构建类似于:

$ javac -cp javacpp.jar Main.java
$ java -jar javacpp.jar Main -header
$ ghc --make Main.hs linux-x86_64/libjniMain.so

并且程序正确执行此输出:

$ ./Main
267914296

Answer 2

如果您选择Haskell服务器进程方法,则可以使用MessagePack序列化/ rpc库.它具有Java和Haskell的绑定,并且Haskell绑定似乎得到了很好的维护.在Hackage上查找msgpack和msgpack-rpc.

这是使用MessagePack进行Java/Haskell交互的玩具示例:Java服务器,Haskell客户端(链接转到GitHub).但是,沟通与你想要的方向相反.

Answer 3

这取决于您希望他们如何沟通。让 Java 和 Haskell 代码在同一个进程中本地运行并通过各自的 FFI 交换内存中的数据是一个巨大的问题，尤其是因为你有两个 GC 争夺数据，并且两个编译器都有自己的关于表示的想法各种数据类型。在 JVM 下编译 Haskell 同样困难，因为 JVM（目前）没有任何闭包的概念。

当然这些事情是可以做到的，但是从演示到工业工具需要付出巨大的努力。我的理解是，你提到的工具从未进入演示阶段。

一个更简单但不太优雅的解决方案是将 Haskell 程序编写为服务器进程，通过套接字从 Java 发送数据。如果性能和体积不是太高，那么用 JSON 进行编码可能会很简单，因为双方都有支持它的库。