适用于 Java 的 Jupyter 笔记本

发布于2024-11-06

Jupyter Notebook 的强大

Jupyter Notebooks 是一个出色的工具，最初是为了帮助数据科学家和工程师使用 python 编程语言简化数据处理工作而开发的。事实上，笔记本的交互性使其非常适合快速查看代码结果，而无需搭建开发环境、编译、打包等。此功能对于数据科学、机器学习和统计建模的采用至关重要，在这些领域，开发技能不如数据操作专业知识那么重要。

优点

以下是Jupyter笔记本的一些优点

交互式开发：笔记本允许开发人员以小块的形式编写代码，立即测试它们并可视化结果。这种交互式工作流程可促进更快的迭代和调试，非常适合数据探索、算法开发和快速原型设计。
丰富的可视化：通常，Notebook 与强大的可视化库集成，可以内联显示绘图、图表和其他可视化输出。
文档和代码在一起：笔记本将可执行代码与 Markdown 单元相结合，允许开发人员记录其代码、解释逻辑等......，创建更具可读性和可维护性的代码库。
协作：通过共享笔记本，团队成员可以在不设置开发环境的情况下查看和运行代码，使协作变得更加容易，尤其是在涉及非技术利益相关者的跨职能团队中。
再现性：笔记本可以从上到下重新运行，确保任何分析或测试都可以一致地再现。这对于调试、测试或呈现结果至关重要。

总结一下我们可以说

Jupyter 笔记本简化了从初始探索到生产就绪代码的开发过程，提供了灵活性和实时反馈。

打破Python障碍

考虑到 Jupyter 笔记本提供的优势，对于软件开发人员来说，使用此类笔记本方法进行开发将非常有用，例如，项目用例测试或提供有用的交互式操作指南。

这里的问题是：

是否可以使用 JUPYTER Notebook 进行除 PYTHON 以外的编程语言❓？

答案是是？.

木星架构

Jupyter 工具的架构旨在通过 Kernel 概念支持多种编程语言，请参见下图：

Jupyter Notebook for Java

内核是 Jupyter 笔记本服务器评估用户在笔记本文档 (.ipynb) 内编写的代码块的方式，因此拥有一个可以评估您选择的编程语言的代码的内核就足够了Jupyter笔记本支持它。
当然，很容易推断出 Jupyter 内核可以支持的每种潜在编程语言都应该支持读取-评估-打印循环 (REPL) 功能。

问题变成：

除了 PYTHON ONE 之外还有 JUPYTER 内核吗❓？

答案是是？

最近我一直在研究 Langgraph4J，它是更著名的 Langgraph.js 的 Java 实现，Langgraph.js 是一个 Javascript 库，用于由 Langchain 创建代理和多代理工作流程。有趣的是，[Langchain.js] 使用由 DENO Jupiter 内核支持的 Javascript Jupyter 笔记本来实现和记录 How-Tos。
因此，我面临着如何在 Java 中使用（或可能模拟）相同方法的困境，并且没有太多希望，我开始寻找支持 Java 的 Jupyter 内核，因为从 JDK 9 版本开始，引入了为 Java 启用 REPL 的 JShell。

Java Jupyter 内核

经过一番研究（以及尝试将自己投入 DIY 实现的奇怪想法），我找到了 rapaio-jupyter-kernel，它是一个支持 Java 的 Jupyter 内核。该项目指出：

基于 JShell 的 Java 语言 Jupyter 内核。它实现了 Jupyter 消息规范版本 5.4，并且需要 Java = 22。

太神奇了；我开始使用它，哇！？。看看它的一些特点，下面我总结了最具代表性的几个：

Java Jupyter 笔记本功能

你可以编写普通的Java。
var result = 2   2;
result
4
// including classes
record Complex(double a, double b) {
    public Complex add(Complex c) {
        return new Complex(a c.a, b c.b);
    }
}
Complex x = new Complex(10,20);
x.add(new Complex(1,1))
复数[a=11.0, b=21.0]
// methods can also be implemented
int add(int a, int b) { return a b; }
add(2,3)
5

魔法命令

除了 Java 代码之外，单元还可以包含由内核实现的特殊命令。这些被称为魔法代码，有两种类型：魔法线和魔法细胞。
幻线是以%为前缀的线。前缀之后是魔术命令和可选参数。下面是魔术线的示例：
// magic line which asks JShell to list the types defined in this notebook in this moment
%jshell /types
| 记录复杂

魔法命令插值

有时需要以更动态的方式运行魔法命令。这可以使用魔法插值来完成。
魔法插值是对以\{开头、以}结尾的标记内容进行插值。用这些标记修饰的任何内容都会在 jshell 中进行评估，并将结果转换为字符串，替换 magic 命令中的修饰内容。
String version = "1.0.2";