Java-调用R语言和调用Python（前后端展示）

技术分享 3年前 (2022-06-19) 0 999+

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1. 背景

R语言和Python用于数据分析和数据处理，并生成相应的直方图和散点图
需要实现一个展示平台，后端使用Java，分别调用R语言和调用Python，并返回数据和图给前端显示
这个平台主要实现多维度数据的特征选择，以及数据集协变量偏移（Covariate shift）的纠正的功能
本质就是一个Java调用R语言以及Java调用Python的Demo，做得很简单，大神勿喷

2. 技术栈

Java 用的是 Springboot
R语言
Python
前端用的是 Vue + ElementUI （前端只会点皮毛）
MySQL

3. Java调用R语言

3.1 R语言安装Rserve服务器

在这之前需要分别对Java和R做些准备，首先是R语言安装Rserve服务器
Java调用R语言时，Rserve需要启动，可以通过CMD命令行 / RStudio 执行

# 安装Rserve install.packages("Rserve") # 载入Rserve library(Rserve()) # 启动Rserve Rserve()

这里使用CMD命令行展示启动Rserve，这样完成了Java调用R语言的第一步

3.2 Springboot添加Rsession依赖

添加Rsession依赖之后就可以直接调包了

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

3.3 Java调用R常用命令

这里演示一些我需求中Java调用R的一些方式，其中包括一些比较常用的方法
Java调用R的基本指令、R的图片如何保存并返回、R的结果如何获取和过滤等

/** * 这里是Java调用R语言，R语言对多维度的数据进行特征选择，并将特征选择的结果返回，写入MySQL **/ public List<Map<String,String>> featureSelection(){     RConnection c = null;// RConnection用于和Rserve建立连接 	try{ 		c = new RConncetion();// 建立连接  		String RPath = "../featureSelection.R";// R文件的地址  		c.assign("path",Rpath);// assign命令是将Rpath添加到R中，命名为path  		c.eval("source(path)");// eval命令是执行R命令，这里则是执行source方法根据路径加载R文件  		String Dpath = fileMapper.selectFilePath("train",1);// 通过MySQL获取数据集路径  		String str = "rfProfile <- fsFunction('"+Dpath+"')";// R命令，执行我的R文件中的方法  		c.eval(str);//执行  		// 出图，因为是个Demo，图片我就直接存储在了本地，图片以数据集名称命名 		String fileName = fileMapper.selectFileName("train", 1);//文件名  		String imgPath = "D:/fileAndData/imgs/" + fileName + ".png";// 图片保存路径  		c.assign("imgPath",imgPath); 		c.eval("png(imgPath)");// 使用R语言的png()方法保存图片 		c.assign("mainName",fileName); 		c.eval("print(plot(rfProfile,type='b',main=mainName))");// 想要出图一定要套一个print()，不然会是空白 		c.eval("dev.off()");// 出图这个也是必不可少，自行百度了解  		// 获取特征选择的结果，结果使用String接收，需要通过正则表达式过滤一下我们需要的结果 		c.eval("features <- rfProfile$optVariables"); 		// 获取R的结果使用的是paste()以及capture.output()方法，相当于把输出全捕获过来了 		String feature = c.eval("paste(capture.output(features),collapse='\n')").asString(); 		// 获取重要性得分 		c.eval("impt <- varImp(rfProfile)"); 		String imptScores = c.eval("paste(capture.output(impt$Overall),collapse='\n')").asString();  		// 写了个工具类过滤R返回的结果，可以根据你的输出结果去定义 		handlerRresults = new HandlerRresults(); 		List<Map<String, String>> stringStringMapList = handlerRresults.catchAndHandlerR(feature, imptScores); 		fileMapper.deleteFileInfo(-1,"train");//-1 文件已使用 		String featsStr = handlerRresults.getFeatsStr(feature); 		featMapper.insertFeat(featsStr); 		return stringStringMapList; 	} catch (RserveException | REXPMismatchException e) { 		e.printStackTrace(); 	} finally { 		c.close(); // 一定要这一行！！！用完一定要关！！！ 	} 	return null; }

总结一个简易的Java调用R的模板，R语言是按行执行的，无情eval()

public void JavaCallRDemo(){ 	RConnection c = null; 	try{ 		c = new RConnection(); 		 		c.assign();//通过Java添加变量至R 		 		c.eval();//Java执行R命令 		 	} catch (RserveException | REXPMismatchException e) { 		e.printStackTrace(); 	} finally { 		c.close(); 	} }

3.4 Java调用R的特征选择前端演示

我的数据集是30维的，结果选取了其中5个特征（Best trade-off）
这里将特征及其对应的重要性得分通过表格的形式展示
图片则是通过Base64转码的方式传给前端

4 Java调用Python

4.1 Java调用Python代码部分

Java调用Python，我使用的是Process类并通过Runtime调用其他进程
Runtime可以调用cmd、shell等，这里我以我的项目为例稍作演示

/** * Java使用Runtime调用python **/ public String callPy(){ 	StringBuffer arr = new StringBuffer();// 用于获取结果 	String basePath = "d://fileAndData/process/";// demo都是将文件直接存本地了，图方便 	 	// 以下为调用Python时传递的参数 	String featName = featMapper.getFeat(); 	String trainPath = fileMapper.selectFilePath("train",-2); 	String ptrainPath = basePath + fileMapper.selectFileName("train",-2); 	String ptestPath = basePath + fileMapper.selectFileName("test",-2); 	 	Process proc; //声明一下Process 	try{ 		// 字符串数组保存一下调用命令：1.使用python3 2.调用某个.py文件 3-6.传递的参数 		String[] args = new String[]{"python3","../kmm.py",featName,trainPath,ptrainPath,ptestPath}; 		 		proc = Runtime.getRuntime().exec(args);// 调用命令，cmd方式 		 		BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(proc.getInputStream()));// 得到输入流 		 		String line = null; 		while((line = in.readLine())!=null){ 			arr.append(line).append("n");// 写入 		} 		in.close(); 		proc.waitFor(); 	} catch (IOException | InterruptedException e) { 		e.printStackTrace(); 	} 	return arr.toString(); }

由于在我这个Demo中，Python脚本执行完成后的结果全是散点图
我的做法是python直接把图保存本地，python执行完成后调用接口通过Base64格式传给前端
后来发现其实也可以直接将返回的Base64格式的图片丢给前端，不用那么麻烦

/** * 这里是一个我用于获取某个文件夹下所有文件，并转为Base64格式的方法 * 因为我文件夹下只会有图片，我Demo也就只做了一个判空校验，直接开干 * Controller层 **/ public List<String> getPyFigsListBase64(HttpServletResponse response){ 	String pyFilePath = "d://fileAndData/kmmImgs";// 图片本地路径 	 	List<String> res = new ArrayList<>(); 	 	handlerPyresults = new HandlerPyresults();// 写个了工具类 	 	List<File> pyFiles = handlerPyresults.getAllFile(pyFilePath);// 获取所有文件 	 	for(File file : pyFiles) { 		byte[] fig = handlerPyresults.file2Byte(file);// file类型转为byte[]类型 		String base64str = Base64.encodeBase64String(fig);// byte[]转为base64 		String img = "data:image/png;base64," + base64str;// 添加头，告诉前端这是个图片 		res.add(img); 	} 	return res; }

/** * file转byte[] **/ public byte[] file2Byte(File file){         if(file == null){             return null;         }         FileInputStream fileInputStream = null;         ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = null;         try {             fileInputStream = new FileInputStream(file);             byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();             byte[] b = new byte[1024];             int n;             while ((n = fileInputStream.read(b))!=-1){                 byteArrayOutputStream.write(b,0,n);             }             return byteArrayOutputStream.toByteArray();         } catch (IOException e) {             e.printStackTrace();         } finally {             try {                 fileInputStream.close();                 byteArrayOutputStream.close();             } catch (IOException e) {                 e.printStackTrace();             }         }         return null;     }