如何讓 R 與 Java 溝通 - rJava (作者：Taiwan R User Group)
R 是目前最熱門的 Open Source 統計語言。除了傳統的統計檢定之外，R也有套件支援許多 Machine Learning 和 Data Mining 的技術。因此使用者可以很方便的在R上實作各種分析方法。
rJava 在 Top 100 R packages for 2013 名單中排名第17名，是讓 R 呼叫 Java 撰寫的物件(Class)、實例(Instance)和方法(Method)的套件。這個套件降低R調用Java既有的資源的難度，例如Google APIs、Hadoop等等。
安裝步驟
輸入install.packages('rJava')，選取CRAN位置之後，便完成安裝。
install
初始化rJava
每次在使用rJava之前，都要先啟動JVM：
library(rJava)
.jinit()Hello World
我們先依照rJava官網文件的介紹，來Demo一個Hello World吧！首先，使用.jnew來產生一個java.lang.String的instance "s"，
s <- .jnew("java/lang/String", "Hello World!")
s## [1] "Java-Object{Hello World!}"從輸入s之後就可看出，s屬於Java-Object，且其內容為Hello World!。
建立Java物件的Reference
透過 J，使用者可以取出Java物件的Reference，進而存入一個R的變數：
pi <- J("java.lang.Math")
pi## [1] "Java-Class-Name: java.lang.Math"建立Java實例
透過 .jnew，使用者可以建立某個Java物件的實例：
s <- .jnew("java/lang/String", "Hello World!")
s## [1] "Java-Object{Hello World!}"取得Java物件的屬性值
取得Java物件的屬性有兩種方法：
.jfield$+Field名
.jfield("java.lang.Math", , "PI")## [1] 3.142pi$PI## [1] 3.142使用物件的方法
呼叫Java物件的方法可以用
.jcall(s, "I", "length")## [1] 12s$length()## [1] 12若是要查詢物件的Method，則可以利用：
.jmethodsnames(obj)obj$+TAB鍵(自動完成)
.jmethods(pi)## [1] "public static int java.lang.Math.abs(int)"
## [2] "public static double java.lang.Math.abs(double)"
## [3] "public static long java.lang.Math.abs(long)"
## [4] "public static float java.lang.Math.abs(float)"
## [5] "public static double java.lang.Math.sin(double)"
## [6] "public static double java.lang.Math.cos(double)"
## [7] "public static double java.lang.Math.tan(double)"
## [8] "public static double java.lang.Math.atan2(double,double)"
## [9] "public static double java.lang.Math.sqrt(double)"
## [10] "public static double java.lang.Math.log(double)"
## [11] "public static double java.lang.Math.log10(double)"
## [12] "public static double java.lang.Math.pow(double,double)"
## [13] "public static double java.lang.Math.exp(double)"
## [14] "public static long java.lang.Math.min(long,long)"
## [15] "public static double java.lang.Math.min(double,double)"
## [16] "public static int java.lang.Math.min(int,int)"
## [17] "public static float java.lang.Math.min(float,float)"
## [18] "public static float java.lang.Math.max(float,float)"
## [19] "public static double java.lang.Math.max(double,double)"
## [20] "public static long java.lang.Math.max(long,long)"
## [21] "public static int java.lang.Math.max(int,int)"
## [22] "public static double java.lang.Math.scalb(double,int)"
## [23] "public static float java.lang.Math.scalb(float,int)"
## [24] "public static int java.lang.Math.getExponent(double)"
## [25] "public static int java.lang.Math.getExponent(float)"
## [26] "public static float java.lang.Math.signum(float)"
## [27] "public static double java.lang.Math.signum(double)"
## [28] "public static double java.lang.Math.asin(double)"
## [29] "public static double java.lang.Math.acos(double)"
## [30] "public static double java.lang.Math.atan(double)"
## [31] "public static double java.lang.Math.toRadians(double)"
## [32] "public static double java.lang.Math.toDegrees(double)"
## [33] "public static double java.lang.Math.cbrt(double)"
## [34] "public static double java.lang.Math.IEEEremainder(double,double)"
## [35] "public static double java.lang.Math.ceil(double)"
## [36] "public static double java.lang.Math.floor(double)"
## [37] "public static double java.lang.Math.rint(double)"
## [38] "public static long java.lang.Math.round(double)"
## [39] "public static int java.lang.Math.round(float)"
## [40] "public static double java.lang.Math.random()"
## [41] "public static float java.lang.Math.ulp(float)"
## [42] "public static double java.lang.Math.ulp(double)"
## [43] "public static double java.lang.Math.sinh(double)"
## [44] "public static double java.lang.Math.cosh(double)"
## [45] "public static double java.lang.Math.tanh(double)"
## [46] "public static double java.lang.Math.hypot(double,double)"
## [47] "public static double java.lang.Math.expm1(double)"
## [48] "public static double java.lang.Math.log1p(double)"
## [49] "public static double java.lang.Math.copySign(double,double)"
## [50] "public static float java.lang.Math.copySign(float,float)"
## [51] "public static double java.lang.Math.nextAfter(double,double)"
## [52] "public static float java.lang.Math.nextAfter(float,double)"
## [53] "public static double java.lang.Math.nextUp(double)"
## [54] "public static float java.lang.Math.nextUp(float)"
## [55] "public final native void java.lang.Object.wait(long) throws java.lang.InterruptedException"
## [56] "public final void java.lang.Object.wait() throws java.lang.InterruptedException"
## [57] "public final void java.lang.Object.wait(long,int) throws java.lang.InterruptedException"
## [58] "public native int java.lang.Object.hashCode()"
## [59] "public final native java.lang.Class java.lang.Object.getClass()"
## [60] "public boolean java.lang.Object.equals(java.lang.Object)"
## [61] "public java.lang.String java.lang.Object.toString()"
## [62] "public final native void java.lang.Object.notify()"
## [63] "public final native void java.lang.Object.notifyAll()"names(pi)## [1] "class" "E" "PI" "abs("
## [5] "abs(" "abs(" "abs(" "sin("
## [9] "cos(" "tan(" "atan2(" "sqrt("
## [13] "log(" "log10(" "pow(" "exp("
## [17] "min(" "min(" "min(" "min("
## [21] "max(" "max(" "max(" "max("
## [25] "scalb(" "scalb(" "getExponent(" "getExponent("
## [29] "signum(" "signum(" "asin(" "acos("
## [33] "atan(" "toRadians(" "toDegrees(" "cbrt("
## [37] "IEEEremainder(" "ceil(" "floor(" "rint("
## [41] "round(" "round(" "random()" "ulp("
## [45] "ulp(" "sinh(" "cosh(" "tanh("
## [49] "hypot(" "expm1(" "log1p(" "copySign("
## [53] "copySign(" "nextAfter(" "nextAfter(" "nextUp("
## [57] "nextUp("## pi$+TAB
obj$+TAB
使用Java Library Jar
如果使用者要呼叫非JDK內建的物件(如：SWT)，則必須先匯入定義該物件的jar檔。具體操作如下：
- 用
.jaddClassPath設定R 搜尋.jar的路徑。
.jaddClassPath(dir("C:/rJava", full.names = TRUE))完成後，可用.jclassPath()來確認。
.jclassPath()## [1] "/home/wush/R/x86_64-pc-linux-gnu-library/3.0/rJava/java"接下來，新增一個SWT的Display物件。
display <- .jnew("org/eclipse/swt/widgets/Display")再新增一個Shell物件來裝Display物件。
shell <- .jnew("org/eclipse/swt/widgets/Shell", display)
shell$open()便可產生出SWT視窗。
SWT Demo
Java 程式碼包裝成 R Package
接下來依照那，Hello Java World! A Tutorial for Interfacing to Java Archives inside R Packages.，撰寫一個使用rJava的R Package。這樣所有之前繁瑣的設定動作，全部簡化成library(xxx)，而且需要的jar檔也可以隨著套件散佈，並安裝到適當的位置。
利用 Google SMTP 傳送 Email
首先，撰寫好Java傳送Email的程式打包成jar檔，放置套件根目錄(範例中是C:\helloJavaWorld)內的inst\java目錄下，並於套件根目錄的R目錄下，新增email.R：
email <- function(s, o) {
email <- .jnew("addEvent")
email$GamilSender(s, o)
}接下來要設定套件，讓email函數可以供其他使用者呼叫：
- 到套件根目錄下的
DESCRIPTION檔案之內，在Collate:下加上'email.R'。 - 修改套件根目錄下的
NAMESPACE檔案，在檔案中加上export("email")。
完成後，透過
install.packages("C:/helloJavaWorld", repos = NULL, type = "source", INSTALL_opts = "--no-multiarch")安裝剛剛建立的套件後，就可以用email函數來寄信了！
Email Demo
SWT GUI While Loop 問題
以下是另一個使用SWT的範例，rJavaTest.java。
因R 是單緒程(Single Thread)，所以直接使用SWT語法的while loop，會發生R一直停在那Java程式(blocking)。為了避免blocking，我們將SWT的使用方法改寫成使用Java Thread物件，並利用Design Pattern – Singleton來取值，這是用rJava呼叫Java程式時可能會遇到的狀況。
while (!shell.isDisposed()) {
if (!display.readAndDispatch())
display.sleep()
}
display.dispose()
Singleton Demo
作者
Philipz ()
- Taiwan R User Group Officer
- 研究領域：Image Processing, Software Engineering, Algorithmic Trading
- 開放原始碼專案：TradingBot 程式交易機器人
- Blog: Philipz學習日誌
Wush Wu ()
- Taiwan R User Group Organizer
- R 相關著作：
- 研究領域：Large Scale Learning，Text Mining和Uncertain Time Series