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如何在Java应用中嵌入并运行Python3脚本(无需系统预装Python)

心靈之曲

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发布时间:2026-01-13 12:35:31

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来源于php中文网

原创

如何在Java应用中嵌入并运行Python3脚本(无需系统预装Python)

本文介绍一种轻量、可分发的方案:将python3解释器及其依赖打包进java应用,通过进程调用方式在运行时执行python3脚本,无需用户额外安装python环境,适用于单jar分发场景。

在Java应用中调用Python3脚本,且不依赖目标系统已安装Python3,关键在于“自包含”(self-contained)——即把Python3运行时(如嵌入式Python或PyOxidizer/conda-pack生成的可执行包)作为资源嵌入JAR,并在运行时解压至临时目录后调用。

⚠️ 注意:Jython 仅支持Python 2.x,无法满足Python3需求;而直接使用 Runtime.getRuntime().exec() 调用系统python3命令的前提是Python3已安装,不符合“零依赖分发”要求。

✅ 推荐实践路径如下:

  1. 构建可移植Python3运行时
    使用 PyOxidizerconda-pack 将你的Python脚本及所需依赖(如requests、numpy等)打包为独立、无外部依赖的Python3可执行目录(含python.exe或python3二进制及标准库)。例如,PyOxidizer可生成一个包含python二进制、内置site-packages和资源的单一目录(如py3-runtime/)。

  2. 将Python运行时作为资源嵌入JAR
    将打包好的py3-runtime/目录(Windows下为py3-runtime\python.exe,Linux/macOS下为py3-runtime/bin/python3)放入src/main/resources/externals/,Maven会自动将其打包进JAR。

  3. 运行时解压并调用
    Java首次调用时,从JAR中提取该目录到用户临时文件夹(如System.getProperty("java.io.tmpdir") + "/myapp-python3"),并设置执行权限(Linux/macOS需setExecutable(true)):

public static File extractPythonRuntime() throws IOException {
    String resourceName = "externals/py3-runtime";
    Path targetDir = Paths.get(System.getProperty("java.io.tmpdir"), "myapp-python3");
    Files.createDirectories(targetDir);

    try (InputStream is = YourClass.class.getClassLoader()
            .getResourceAsStream(resourceName + "/bin/python3")) {
        if (is != null) { // Linux/macOS
            Files.copy(is, targetDir.resolve("python3"), StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
            Files.setPosixFilePermissions(targetDir.resolve("python3"),
                Set.of(PosixFilePermission.OWNER_READ, PosixFilePermission.OWNER_WRITE,
                       PosixFilePermission.OWNER_EXECUTE));
        }
    }
    return targetDir.toFile();
}
  1. 执行Python脚本(带输入/输出处理)
    使用ProcessBuilder更安全地启动进程(优于Runtime.exec()),并正确处理编码、超时与流:
File pyRuntimeDir = extractPythonRuntime();
File script = new File("path/to/your/script.py");

ProcessBuilder pb = new ProcessBuilder(
    new File(pyRuntimeDir, "bin/python3").getAbsolutePath(), 
    script.getAbsolutePath()
);
pb.directory(pyRuntimeDir); // 设置工作目录(避免路径问题)
pb.redirectErrorStream(false);

Process process = pb.start();

// 发送输入(可选)
try (OutputStream stdin = process.getOutputStream()) {
    stdin.write("input_data".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    stdin.close();
}

// 读取标准输出
try (InputStream stdout = process.getInputStream();
     BufferedReader reader = new BufferedReader(
         new InputStreamReader(stdout, StandardCharsets.UTF_8))) {
    String line;
    while ((line = reader.readLine()) != null) {
        System.out.println("[PY OUT] " + line);
    }
}

int exitCode = process.waitFor(); // 建议设超时:process.waitFor(30, TimeUnit.SECONDS)
if (exitCode != 0) {
    System.err.println("Python script exited with code: " + exitCode);
}

? 重要注意事项

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  • ✅ Windows用户需打包python.exe而非python3.exe,并调整路径逻辑;
  • ✅ 首次解压后可缓存路径,避免重复解压;
  • ⚠️ 确保目标平台架构匹配(如JAR在ARM64 Linux运行,则Python运行时也必须是ARM64);
  • ⚠️ 敏感数据勿通过命令行参数传递(易被ps窥探),改用stdin或临时文件;
  • ? 若脚本需访问JAR内资源(如data.json),建议在解压Python运行时的同时,也将脚本及依赖资源一并解压到同一目录。

此方案兼顾兼容性与部署简洁性,使Java应用真正成为“开箱即用”的Python3计算载体。

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