调研java调用R的不同方法

「爱情、让人受尽委屈。」 2021-09-28 17:32 452阅读 0赞

比较java调用R的方法，确定最终合适的方式；重点关注稳定性、对可视化图像(plot,ggplot2)的支持和效率；  
已知的方式有:  
1:rJava ：[https://cran.r-project.org/web/packages/rJava/index.html][https_cran.r-project.org_web_packages_rJava_index.html]  
2:Rserve: [http://www.rforge.net/Rserve/][http_www.rforge.net_Rserve]  
3:Renjin: [http://www.renjin.org/][http_www.renjin.org]

对于Rserve方式有两种客户端连接方式，哪种更好  
Rconnection 和Rsession ：[https://github.com/yannrichet/rsession][https_github.com_yannrichet_rsession];

## 1.rJava ##

资料地址：[https://cran.r-project.org/web/packages/rJava/index.html][https_cran.r-project.org_web_packages_rJava_index.html]

### 1.1 安装： ###

install.packages("rJava")

### 1.2 配置 ###

环境变量

CLASSPARH增加：D:\Program Files\R\R-3.4.1\library\rJava\jri\JRI.jar （本地的R安装目录）
    PATH增加：D:\Program Files\R\R-3.4.1\bin\x64;D:\Program Files\R\R-3.4.1\library\rJava\jri（本地的R安装目录）
    idea中增加： Run-Edit Configurations-VM options -> 
    -Djava.library.path="D:\Program Files\R\R-3.4.1\library\rJava\jri\x64"（本地的R安装目录）

## 2.Rserve ##

资料地址：[http://www.rforge.net/Rserve/][http_www.rforge.net_Rserve]

对于Rserve方式有两种客户端连接方式：

RConnection ：Rserve是一个基于TCP/IP协议的，允许R语言与其他语言通信的C/S结构的程序，支持C/C++,Java,PHP,Python,Ruby,Nodejs等。 Rserve提供远程连接，认证，文件传输等功能。我们可以设计R做为后台服务，处理统计建模，数据分析，绘图等的任务。

Rsession：Rsession提供了一种简单的方式，让Java可以访问远程或本地的Rserve实例。Rsession是对Rserve的封装，提供了更高层的API接口，包括Rserve服务器控制，多会话机制，并支持Windows环境。

###  2.1 安装： ###

install.packages('Rserve')

### 2.2 在程序中，启动Rserve服务器： ###

library(Rserve)
    Rserve()

### 2.3  在工程中添加Rserve依赖 ###

<dependency>
 <groupId>org.rosuda.REngine</groupId>
 <artifactId>REngine</artifactId>
 <version>2.1.0</version>
 </dependency>
 <dependency>
 <groupId>org.rosuda.REngine</groupId>
 <artifactId>Rserve</artifactId>
 <version>1.8.1</version>
 </dependency>

### 2.4 在工程中添加Rsession依赖 ###

<dependency>
 <groupId>com.github.yannrichet</groupId>
 <artifactId>Rsession</artifactId>
 <version>1.8.3</version>
 </dependency>

## 3. Renjin ##

资料地址： [http://www.renjin.org/][http_www.renjin.org]

### 3.1 下载后启动 ###

java -jar renjin-studio-0.8.2413-jar-with-dependencies.jar

### 3.2 在工程中添加依赖 ###

<dependency>
 <groupId>org.renjin</groupId>
 <artifactId>renjin-script-engine</artifactId>
 <version>0.8.2413</version>
 </dependency>

##  4. 分别测试把plot图片保存到本地文件 ##

### 4.1 rJava保存plot图片 ###

public void plot(Rengine re){
 re.eval("library(leaps)");
 re.eval("states <- as.data.frame(state.x77[, c(\"Murder\", \"Population\",\"Illiteracy\", \"Income\", \"Frost\")])");
 re.eval("leaps <- regsubsets(Murder~Population+Illiteracy+Income+Frost,data=states,nbest=4) ");
 
 //保存为图像文件
 File tempFile = null;
 try {
 tempFile = File.createTempFile("rjava-3", ".jpg");
 String filePath = tempFile.getAbsolutePath();
 re.eval("jpeg('./output/rjava-3.jpg')");
 re.eval("plot(leaps,scale = \"adjr2\")");
 re.eval("dev.off()");
 
 } catch (IOException e) {
 e.printStackTrace();
 } finally {
 re.end();
 }
 
 }

### 4.2 Rserve保存plot图片 ###

public void plot() throws RserveException, REXPMismatchException, IOException {
 RConnection re = new RConnection("localhost");
 REXP x = re.eval("R.version.string");
 System.out.println(x.asString());
 
 re.eval("library(leaps)");
 re.eval("states <- as.data.frame(state.x77[, c(\"Murder\", \"Population\",\"Illiteracy\", \"Income\", \"Frost\")])");
 re.eval("leaps <- regsubsets(Murder~Population+Illiteracy+Income+Frost,data=states,nbest=4) ");
 
 //保存为图像文件
 File tempFile = null;
 try {
 tempFile = File.createTempFile("rserve-3", ".jpg");
 String filePath = tempFile.getAbsolutePath();
 re.eval("jpeg('d://rserve-3.jpg')");
 re.eval("plot(leaps,scale = \"adjr2\")");
 re.eval("dev.off()");
 } catch (IOException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (REngineException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 re.close();
 }

### 4.3 Rsession保存plot图片 ###

public void plot(){
 RserverConf rconf = new RserverConf("localhost", 6311, "conan", "conan", new Properties());
 Rsession re = Rsession.newInstanceTry(System.out,rconf);
 
 re.eval("library(leaps)");
 re.eval("states <- as.data.frame(state.x77[, c(\"Murder\", \"Population\",\"Illiteracy\", \"Income\", \"Frost\")])");
 re.eval("leaps <- regsubsets(Murder~Population+Illiteracy+Income+Frost,data=states,nbest=4) ");
 
 re.eval("getwd()");
 re.toJPEG(new File("./output/rsession-3.png"), 400, 400, "print(plot(leaps,scale = \"adjr2\"))");
 re.end();
 
 }

## 5.保存ggplot的结果图片 ##

注：需要加上print方法，否则会是空白的。

Rsession:
    re.toJPEG(new File("./output/rsession-1.png"), 400, 400, "print(ggplot(data=mpg,aes(x=displ,y=hwy,colour=factor(cyl)))+ geom_point() + geom_smooth())");
    Rserve:
    re.eval("print(ggplot(plot.data, aes(x=x,y=p,color=factor(delall$delevery_Type)))+geom_point()+ggtitle(\"对分娩方式的预测概率结果与其真实类别图\")+labs(x=\"观测点\",y=\"预测概率\",color=\"实际分娩方式\")+\n" +
    " guides(color=guide_legend(title=\"实际分娩方式\",title.theme = element_text(size = 15,face = \"bold\",colour = \"red\",angle = 0)))+mytheme)");
    rJava:
    re.eval("print(ggplot(data=mpg,aes(x=displ,y=hwy,colour=factor(cyl)))+ geom_point() + geom_smooth())");

##  6. 对比和选型 ##

通过下面表格中列举的详细信息，结合我们项目的实际需求，最终确定使用Rserve-Rsession。

原因：rJava需要R环境和Java运行环境绑定在一起，所以不考虑了

Renjin不依赖R环境，但是提供的R外部包有限，而且目前不支持画图，所以不考虑

Rsession是Rserve的上层封装，提供更高层的API，使用更友好

<table> 
 <thead> 
 <tr> 
 <th> 名称 </th> 
 <th> rJava </th> 
 <th> Rserve- Rconnection </th> 
 <th> Rserve- Rsession </th> 
 <th> Renjin </th> 
 </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <th>安装</th> 
 <td>JDK 配置环境变量</td> 
 <td>install.packages("Rserve") library(Rserve) Rserve()</td> 
 <td>install.packages("Rserve") library(Rserve) Rserve()</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th>依赖包</th> 
 <td>JRI.jar</td> 
 <td>REngine.jar Rserve.jar</td> 
 <td>Rsession.jar REngine.jar, Rserve.jar</td> 
 <td>renjin-script-engine.jar</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th>原理</th> 
 <td>rJava是一个R语言和Java语言的通信接口，通过底层JNI实现调用，允许在R中直接调用Java的对象和方法。rJava还提供了Java调用R的功能，是通过JRI(Java/R Interface)实现的。JRI现在已经被嵌入到rJava的包中，我们也可以单独使用这个功能。现在rJava包，已经成为很多基于Java开发R包的基础功能组件。</td> 
 <td>Rserve是客户端和服务端模式，需要启动Rserve服务，然后客户端通过TCP/IP来与之通信。 基于TCP/IP协议实现与多语言之间的通信，允许R语言与其他语言通信的C/S结构的程序，支持C/C++,Java,PHP,Python,Ruby,Nodejs等</td> 
 <td>Rsession是对Rserve的封装，提供了更高层的API接口，包括Rserve服务器控制，多会话机制，并支持Windows环境。</td> 
 <td>Renjin是基于JVM的接口，可以在Java中执行R的代码，也可以在R中执行Java的代码。 当使用Renjin Script Engine时, R包完全就像Java和Scala依赖包一样，必须通过Maven或其他build工具，把R依赖包放到classpath中</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th>网上的选择意见</th> 
 <td>rJava提供一种底层的或者说系统级别的与R的通信机制。 如果你需要嵌入基本R代码片段在java代码，就使用rJava</td> 
 <td>如果你需要创建一个R服务器接受来自Java的请求，以及把结果返回java，就是用Rserve</td> 
 <td>对比Rserve的JavaAPI，感觉Rsession更友好。这样就能在不打开R编译器的情况下，使用R的底层包服务。更适合于封装R。</td> 
 <td><a href="http://packages.renjin.org./" rel="nofollow">http://packages.renjin.org.</a></td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th>缺点</th> 
 <td>代码运行环境需要和R在同台机器，包括JDK环境 不同系统的配置方法不一样，Windows和Linux配置方法不同 rJava是通过JNI（Java&nbsp;Native&nbsp;Interface）实现R与Java通信，因此R与Java的执行环境需要在同一台机器上同时存在。 不支持多会话机制</td> 
 <td>需要在R中启动Rserve服务，可以在代码中启动Rserve服务了</td> 
 <td>需要在R中启动Rserve服务，可以在代码中启动Rserve服务了</td> 
 <td>目前不支持plot和ggplot等画图操作，支持的R包有限</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <th>优点</th> 
 <td>rJava可以当作API来使用。不涉及任何客户端-服务端的通信。直接通过rJava执行R代码。 由于rJava是底层接口，并使用JNI作为接口调用，所以效率非常高。在JRI的方案中，JVM直接通过内存直接加载RVM，调用过程性能几乎无损耗，因此是非常高效连接通道，是R和Java通信的首选开发包。</td> 
 <td>与rJava 相比，Rserve 具分散式和低耦合的优势。 Rserve提供远程连接，认证，文件传输等功能。我们可以设计R做为后台服务，处理统计建模，数据分析，绘图等的任务 有点像JDBC，建立一个connection即可</td> 
 <td>Rsession提供了一种简单的方式，让Java可以访问远程或本地的Rserve实例。Rsession是对Rserve的封装，提供了更高层的API接口，包括Rserve服务器控制，多会话机制，并支持Windows环境。</td> 
 <td>&nbsp;不依赖R环境</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

[https_cran.r-project.org_web_packages_rJava_index.html]: https://cran.r-project.org/web/packages/rJava/index.html
[http_www.rforge.net_Rserve]: http://www.rforge.net/Rserve/
[http_www.renjin.org]: http://www.renjin.org/
[https_github.com_yannrichet_rsession]: https://github.com/yannrichet/rsession