如何选择大数据的编程语言

Posted 2020-11-07

前言

有一个大数据项目，你知道问题领域(problem domain)，也知道使用什么基础设施，甚至可能已决定使用哪种框架来处理所有这些数据，但是有一个决定迟迟未能做出：我该选择哪种语言?(或者可能更有针对性的问题是，我该迫使我的所有开发人员和数据科学家非要用哪种语言?)这个问题不会推迟太久，迟早要定夺。

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当然，没有什么阻止得了你使用其他机制(比如XSLT转换)来处理大数据工作。但通常来说，如今大数据方面有三种语言可以选择：R、Python和Scala，外加一直以来屹立于企业界的Java。那么，你该选择哪种语言?为何要选择它，或者说何时选择它?

　　下面简要介绍了每种语言，帮助你做出合理的决定。

　R

　　R经常被称为是“统计人员为统计人员开发的一种语言”。如果你需要深奥的统计模型用于计算，可能会在CRAN上找到它――你知道，CRAN叫综合R档案网络(Comprehensive R Archive Network)并非无缘无故。说到用于分析和标绘，没有什么比得过ggplot2。而如果你想利用比你机器提供的功能还强大的功能，那可以使用SparkR绑定，在R上运行Spark。

　　然而，如果你不是数据科学家，之前也没有用过Matlab、SAS或OCTAVE，可能需要一番调整，才能使用R来高效地处理。虽然R很适合分析数据，但是就一般用途而言不太擅长。你可以用R构建模型，但是你需要考虑将模型转换成Scala或Python，才能用于生产环境，你不太可能使用这种语言编写一种集群控制系统(运气好的话，你可以对它进行调试)。

　Python

　　如果你的数据科学家不使用R，他们可能就会彻底了解Python。十多年来，Python在学术界当中一直很流行，尤其是在自然语言处理(NLP)等领域。因而，如果你有一个需要NLP处理的项目，就会面临数量多得让人眼花缭乱的选择，包括经典的NTLK、使用GenSim的主题建模，或者超快、准确的spaCy。同样，说到神经网络，Python同样游刃有余，有Theano和Tensorflow;随后还有面向机器学习的scikit-learn，以及面向数据分析的NumPy和Pandas。

　　还有Juypter/iPython――这种基于Web的笔记本服务器框架让你可以使用一种可共享的日志格式，将代码、图形以及几乎任何对象混合起来。这一直是Python的杀手级功能之一，不过这年头，这个概念证明大有用途，以至于出现在了奉行读取-读取-输出-循环(REPL)概念的几乎所有语言上，包括Scala和R。

　　Python往往在大数据处理框架中得到支持，但与此同时，它往往又不是“一等公民”。比如说，Spark中的新功能几乎总是出现在Scala/Java绑定的首位，可能需要用PySpark编写面向那些更新版的几个次要版本(对Spark Streaming/MLLib方面的开发工具而言尤为如此)。

　　与R相反，Python是一种传统的面向对象语言，所以大多数开发人员用起来会相当得心应手，而初次接触R或Scala会让人心生畏惧。一个小问题就是你的代码中需要留出正确的空白处。这将人员分成两大阵营，一派觉得“这非常有助于确保可读性”，另一派则认为，2016年，我们应该不需要就因为一行代码有个字符不在适当的位置，就要迫使解释器让程序运行起来。

　Scala

　　现在说说Scala：在本文介绍的四种语言中，Scala是最轻松的语言，因为大家都欣赏其类型系统。Scala在JVM上运行，基本上成功地结合了函数范式和面向对象范式，目前它在金融界和需要处理海量数据的公司企业中取得了巨大进展，常常采用一种大规模分布式方式来处理(比如Twitter和LinkedIn)。它还是驱动Spark和Kafka的一种语言。

　　由于Scala在JVM里面运行，它可以立即随意访问Java生态系统，不过它也有一系列广泛的“原生”库，用于处理大规模数据(尤其是Twitter的Algebird和Summingbird)。它还包括一个使用非常方便的REPL，用于交互式开发和分析，就像使用Python和R那样。

　　我个人非常喜欢Scala，因为它包括许多实用的编程功能，比如模式匹配，而且被认为比标准的Java简洁得多。然而，用Scala来开发不止一种方法，这种语言将此作为一项特色来宣传。这是好事!不过考虑到它拥有图灵完备(Turing-complete)的类型系统和各种弯弯曲曲的运算符(“/:”代表foldLeft，“:\”代表foldRight)，很容易打开Scala文件，以为你看到的是某段讨厌的Perl代码。这就需要在编写Scala时遵循一套好的实践和准则(Databricks的就很合理)。

　　另一个缺点是，Scala编译器运行起来有点慢，以至于让人想起以前“编译!”的日子。不过，它有REPL、支持大数据，还有采用Jupyter和Zeppelin这一形式的基于Web的笔记本框架，所以我觉得它的许多小问题还是情有可原。

　Java

　　最终，总是少不了Java――这种语言没人爱，被遗弃，归一家只有通过起诉谷歌才有钱可赚时才似乎关心它的公司(注：Oracle)所有，完全不时髦。只有企业界的无人机才使用Java!不过，Java可能很适合你的大数据项目。想一想Hadoop MapReduce，它用Java编写。HDFS呢?也用Java来编写。连Storm、Kafka和Spark都可以在JVM上运行(使用Clojure和Scala)，这意味着Java是这些项目中的“一等公民”。另外还有像Google Cloud Dataflow(现在是Apache Beam)这些新技术，直到最近它们还只支持Java。

　　Java也许不是摇滚明星般备受喜爱的首选语言。但是由于研发人员在竭力理清Node.js应用程序中的一套回调，使用Java让你可以访问一个庞大的生态系统(包括分析器、调试器、监控工具以及确保企业安全和互操作性的库)，以及除此之外的更多内容，大多数内容在过去二十年已久经考验(很遗憾，Java今年迎来21岁，我们都老矣)。

　　炮轰Java的一个主要理由是，非常繁琐冗长，而且缺少交互式开发所需的REPL(R、Python和Scala都有)。我见过10行基于Scala的Spark代码迅速变成用Java编写的变态的200行代码，还有庞大的类型语句，它们占据了屏幕的大部分空间。然而，Java 8中新的Lambda支持功能对于改善这种情况大有帮助。Java从来不会像Scala那么紧凑，但是Java 8确确实实使得用Java进行开发不那么痛苦。

　　至于REPL?好吧，目前还没有。明年推出的Java 9会包括JShell，有望满足你的所有REPL要求。

　哪种语言胜出?

　　你该使用哪种语言用于大数据项目?恐怕这还得“视情况而定”。如果你对晦涩的统计运算进行繁重的数据分析工作，那么你不青睐R才怪。如果你跨GPU进行NLP或密集的神经网络处理，那么Python是很好的选择。如果想要一种加固的、面向生产环境的数据流解决方案，又拥有所有重要的操作工具，Java或Scala绝对是出色的选择。

　　当然，不一定非此即彼。比如说，如果使用Spark，你可以借助静态数据，使用R或Python来训练模型和机器学习管道(pipeline)，然后对该管道进行序列化处理，倒出到存储系统，那里它可以供你的生产Scala Spark Streaming应用程序使用。虽然你不应该过分迷恋某一种语言(不然你的团队很快会产生语言疲劳)，使用一套发挥各自所长的异构语言也许会给大数据项目带来成效。

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