Spark （二）核心编程

第零章、三大数据结构

Spark 计算框架为了能够进行高并发和高吞吐的数据处理，封装了三大数据结构，用于处理不同的应用场景。三大数据结构分别是：

RDD : 弹性分布式数据集
累加器：分布式共享只写变量
广播变量：分布式共享只读变量

简单的分布式计模型架构：
Driver将任务分发给多个Executor

Driver

import java.io.{ObjectOutputStream, OutputStream}
import java.net.Socket

object Driver {

    def main(args: Array[String]): Unit = {
        // 连接服务器
        val client1 = new Socket("localhost", 9999)
        val client2 = new Socket("localhost", 8888)

        val task = new Task()

        val out1: OutputStream = client1.getOutputStream
        val objOut1 = new ObjectOutputStream(out1)

        val subTask = new SubTask()
        subTask.logic = task.logic
        // 取两个数据
        subTask.datas = task.datas.take(2)

        objOut1.writeObject(subTask)
        objOut1.flush()
        objOut1.close()
        client1.close()

        val out2: OutputStream = client2.getOutputStream
        val objOut2 = new ObjectOutputStream(out2)

        val subTask1 = new SubTask()
        subTask1.logic = task.logic
        subTask1.datas = task.datas.takeRight(2)
        objOut2.writeObject(subTask1)
        objOut2.flush()
        objOut2.close()
        client2.close()
        println("客户端数据发送完毕")
    }
}

Executor

import java.io.{InputStream, ObjectInputStream}
import java.net.{ServerSocket, Socket}

object Executor {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        // 启动服务器，接收数据
        val server = new ServerSocket(9999)
        println("服务器启动，等待接收数据")

        // 等待客户端的连接
        val client: Socket = server.accept()
        val in: InputStream = client.getInputStream
        val objIn = new ObjectInputStream(in)
        val task: SubTask = objIn.readObject().asInstanceOf[SubTask]
        val ints: List[Int] = task.compute()
        println("计算节点[9999]计算的结果为：" + ints)
        objIn.close()
        client.close()
        server.close()
    }
}

Executor2

import java.io.{InputStream, ObjectInputStream}
import java.net.{ServerSocket, Socket}

object Executor2 {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        // 启动服务器，接收数据
        val server = new ServerSocket(8888)
        println("服务器启动，等待接收数据")

        // 等待客户端的连接
        val client: Socket = server.accept()
        val in: InputStream = client.getInputStream
        val objIn = new ObjectInputStream(in)
        val task: SubTask = objIn.readObject().asInstanceOf[SubTask]
        val ints: List[Int] = task.compute()
        println("计算节点[8888]计算的结果为：" + ints)
        objIn.close()
        client.close()
        server.close()
    }
}

Task

class Task extends Serializable {
    val datas = List(1,2,3,4)
    //val logic = ( num:Int )=>{ num * 2 }
    val logic : (Int)=>Int = _ * 2
}

SubTask

// 特质(接口) 序列化
class SubTask extends Serializable {
    var datas : List[Int] = _
    var logic : (Int)=>Int = _

    // 计算
    def compute() = {
        datas.map(logic)
    }
}

第一章、RDD

RDD 在整个流程中主要用于将逻辑进行封装，并生成 Task 发送给Executor 节点执行计算，及RDD就是一种把数据和逻辑准备好一种结构。

1.1 什么是 RDD

说RDD是最小计算单元是因为，一般项目的逻辑计算都是相对复杂的，为了方便编码和以后的扩展，把复杂的逻辑拆分开来就形成了一个个RDD

回到之前wordcount例子中

// 创建 Spark 运行配置对象
val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")
// 创建 Spark 上下文环境对象（连接对象）
val sc : SparkContext = new SparkContext(sparkConf)
// 读取文件数据
val fileRDD: RDD[String] = sc.textFile("input/word.txt")
// 将文件中的数据进行分词
val wordRDD: RDD[String] = fileRDD.flatMap( _.split(" ") )
// 转换数据结构 word => (word, 1)
val word2OneRDD: RDD[(String, Int)] = wordRDD.map((_,1))
// 将转换结构后的数据按照相同的单词进行分组聚合
val word2CountRDD: RDD[(String, Int)] = word2OneRDD.reduceByKey(_+_)
// 将数据聚合结果采集到内存中
val word2Count: Array[(String, Int)] = word2CountRDD.collect()
// 打印结果
word2Count.foreach(println)
//关闭 Spark 连接
sc.stop()

一次map/flatMap就是一个RDD

RDD的数据处理方式类似于IO流，也有装饰者设计模式

RDD的数据只有在调用collect方法时，才会真正执行业务逻辑操作。之前的封装全部都是功能的扩展

RDD是不保存数据的，但是IO可以临时保存一部分数据

RDD（Resilient Distributed Dataset）叫做弹性分布式数据集，是 Spark 中最基本的数据处理模型。代码中是一个抽象类，它代表一个弹性的、不可变、可分区、里面的元素可并行计算的集合。

弹性

存储的弹性：内存与磁盘的自动切换；
容错的弹性：数据丢失可以自动恢复；
计算的弹性：计算出错重试机制；
分片的弹性：可根据需要重新分片。
分布式：数据存储在大数据集群不同节点上

数据集：RDD 封装了计算逻辑，并不保存数据

数据抽象：RDD 是一个抽象类，需要子类具体实现

不可变：RDD 封装了计算逻辑，是不可以改变的，想要改变，只能产生新的RDD，在新的RDD 里面封装计算逻辑

可分区、并行计算

1.2 核心属性

 * Internally, each RDD is characterized by five main properties:
 *
 *  - A list of partitions 分区列表
 *  - A function for computing each split 分区计算函数
 *  - A list of dependencies on other RDDs RDD之间的依赖关系
 *  - Optionally, a Partitioner for key-value RDDs (e.g. to say that the RDD is hash-partitioned) 分区器
 *  - Optionally, a list of preferred locations to compute each split on (e.g. block locations for an HDFS file) 首选位置

分区列表

RDD 数据结构中存在分区列表，用于执行任务时并行计算，是实现分布式计算的重要属性。

  /**
   * Implemented by subclasses to return the set of partitions in this RDD. This method will only
   * be called once, so it is safe to implement a time-consuming computation in it.
   *
   * The partitions in this array must satisfy the following property:
   *   `rdd.partitions.zipWithIndex.forall { case (partition, index) => partition.index == index }`
   */
  protected def getPartitions: Array[Partition]

每个分区的计算逻辑
Spark 在计算时，是使用分区函数对每一个分区进行计算

  /**
   * :: DeveloperApi ::
   * Implemented by subclasses to compute a given partition.
   */
  @DeveloperApi
  def compute(split: Partition, context: TaskContext): Iterator[T]

RDD 之间的依赖关系
RDD 是计算模型的封装，当需求中需要将多个计算模型进行组合时，就需要将多个 RDD 建立依赖关系

  /**
   * Implemented by subclasses to return how this RDD depends on parent RDDs. This method will only
   * be called once, so it is safe to implement a time-consuming computation in it.
   */
  protected def getDe pendencies: Seq[Dependency[_]] = deps

分区器（可选）

RDD 数据分区策略选择器
当数据为 KV 类型数据时，可以通过设定分区器自定义数据的分区

  /**
   * Optionally overridden by subclasses to specify placement preferences.
   */
  protected def getPreferredLocations(split: Partition): Seq[String] = Nil

  /** Optionally overridden by subclasses to specify how they are partitioned. */
  @transient val partitioner: Option[Partitioner] = None

首选位置（可选）
首选位置及task任务优先选择分配的节点的位置
就近原则
计算数据时，可以根据计算节点的状态选择不同的节点位置进行计算

  /**
   * Optionally overridden by subclasses to specify placement preferences.
   */
  protected def getPreferredLocations(split: Partition): Seq[String] = Nil

1.3 执行原理

从计算的角度来讲，数据处理过程中需要计算资源（内存 & CPU）和计算模型（逻辑）。执行时，需要将计算资源和计算模型进行协调和整合。

Spark 框架在执行时，先申请资源，然后将应用程序的数据处理逻辑分解成一个一个的计算任务。然后将任务发到已经分配资源的计算节点上, 按照指定的计算模型进行数据计算。最后得到计算结果。

RDD 是 Spark 框架中用于数据处理的核心模型，接下来我们看看，在 Yarn 环境中，RDD 的工作原理:

1)启动 Yarn 集群环境

2)Spark 通过申请资源创建调度节点和计算节点

3)Spark 框架根据需求将计算逻辑根据分区划分成不同的任务

4)调度节点将任务根据计算节点状态发送到对应的计算节点进行计算

从以上流程可以看出 RDD 在整个流程中主要用于将逻辑进行封装，并生成 Task 发送给Executor 节点执行计算，接下来我们就一起看看 Spark 框架中RDD 是具体是如何进行数据处理的。

1.4 基础编程

RDD 创建

在 Spark 中创建RDD 的创建方式可以分为四种：

1)从集合（内存）中创建 RDD

从集合中创建RDD，Spark 主要提供了两个方法：parallelize 和 makeRDD

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark01_RDD_Memory {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        // TODO 准备环境
        // [*]表示当前系统有几核 ，模拟集合并行计算 直接写local表示只使用1核模拟计算
        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("RDD")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 创建RDD
        // 从内存中创建RDD，将内存中集合的数据作为处理的数据源
        val seq = Seq[Int](1,2,3,4)

        // parallelize : 并行
        //val rdd: RDD[Int] = sc.parallelize(seq)
        // makeRDD方法在底层实现时其实就是调用了rdd对象的parallelize方法。
        // RDD的并行度 & 分区
        // makeRDD方法可以传递第二个参数，这个参数表示分区的数量
        // 第二个参数可以不传递的，那么makeRDD方法会使用默认值 ： defaultParallelism（默认并行度）
        //     scheduler.conf.getInt("spark.default.parallelism", totalCores)
        //    spark在默认情况下，从配置对象中获取配置参数：spark.default.parallelism
        //    如果获取不到，那么使用totalCores属性，这个属性取值为当前运行环境的最大可用核数
        val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(seq)

        rdd.collect().foreach(println)

        // TODO 关闭环境
        sc.stop()
    }
}

从底层代码实现来讲，makeRDD 方法其实就是parallelize 方法

2)从外部存储（文件）创建RDD

由外部存储系统的数据集创建RDD 包括：本地的文件系统，所有Hadoop 支持的数据集，比如HDFS、HBase 等。

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark02_RDD_File {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        // TODO 准备环境
        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("RDD")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 创建RDD
        // 从文件中创建RDD，将文件中的数据作为处理的数据源
        
        // path路径默认以当前环境的根路径为基准。可以写绝对路径，也可以写相对路径
        //sc.textFile("D:\\mineworkspace\\idea\\classes\\atguigu-classes\\datas\\1.txt")
        //val rdd: RDD[String] = sc.textFile("datas/1.txt")
        
        // path路径可以是文件的具体路径，也可以目录名称
        //val rdd = sc.textFile("datas")
        
        // path路径还可以使用通配符 *
        //val rdd = sc.textFile("datas/1*.txt")
        
        // path还可以是分布式存储系统路径：HDFS
        val rdd = sc.textFile("hdfs://linux1:8020/test.txt")
        rdd.collect().foreach(println)

        // TODO 关闭环境
        sc.stop()
    }
}

3)从其他 RDD 创建

主要是通过一个RDD 运算完后，再产生新的RDD。详情请参考后续章节

4)直接创建 RDD（new）

RDD 并行度与分区

默认情况下，Spark 可以将一个作业切分多个任务后，发送给 Executor 节点并行计算，而能够并行计算的任务数量我们称之为并行度。这个数量可以在构建RDD 时指定。记住，这里的并行执行的任务数量，并不是指的切分任务的数量，不要混淆了。

集合(内存)分区：

// RDD的并行度 & 分区
// makeRDD方法可以传递第二个参数，这个参数表示分区的数量
// 第二个参数可以不传递的，那么makeRDD方法会使用默认值 ： defaultParallelism（默认并行度）
// scheduler.conf.getInt(“spark.default.parallelism”, totalCores)
// spark在默认情况下，从配置对象中获取配置参数：spark.default.parallelism
// 如果获取不到，那么使用totalCores属性，这个属性取值为当前运行环境的最大可用核数
val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4),2)//集合中的数据划分成2个分区
 //  val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))//使用默认并行度，配置的使用配置的值，不配置的话使用系统cpu的核数

配置文件没有配置，RDD第二个参数也没有传递的话，使用系统CPU的核数作为分区数，我的电脑是8核16线程的，所以会有16个分区。

如果配置文件配置了并行度

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark01_RDD_Memory_Par {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        // TODO 准备环境
        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("RDD")
        sparkConf.set("spark.default.parallelism", "5")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 创建RDD
        // RDD的并行度 & 分区
        // makeRDD方法可以传递第二个参数，这个参数表示分区的数量
        // 第二个参数可以不传递的，那么makeRDD方法会使用默认值 ： defaultParallelism（默认并行度）
        //     scheduler.conf.getInt("spark.default.parallelism", totalCores)
        //    spark在默认情况下，从配置对象中获取配置参数：spark.default.parallelism
        //    如果获取不到，那么使用totalCores属性，这个属性取值为当前运行环境的最大可用核数
        //val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4),2)
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))

        // 将处理的数据保存成分区文件
        rdd.saveAsTextFile("output")

        // TODO 关闭环境
        sc.stop()
    }
}

读取内存数据时，数据可以按照并行度的设定进行数据的分区操作，数据分区规则的

Spark 核心源码如下：

def positions(length: Long, numSlices: Int): Iterator[(Int, Int)] = {
    (0 until numSlices).iterator.map { i =>
        val start = ((i * length) / numSlices).toInt
        val end = (((i + 1) * length) / numSlices).toInt
        (start, end)
 }

以数据个数 len为5 ，分区num为3为例

分区编号 0,1,2

数据 1,2,3,4,5

分区	范围	数据
0	(0,1]	1
1	(1,3]	2、3
2	(3,5]	4、5

读取文件数据时，数据是按照Hadoop 文件读取的规则进行切片分区，而切片规则和数据读取的规则有些差异，具体 Spark 核心源码如下

public InputSplit[] getSplits(JobConf job, int numSplits)throws IOException {
    long totalSize = 0; // compute total size
    for (FileStatus file: files) { 
        // check we have valid files
        if (file.isDirectory()) {
            throw new IOException("Not a file: "+ file.getPath());
        }
        totalSize += file.getLen();
    }
    long goalSize = totalSize / (numSplits == 0 ? 1 : numSplits);
    long minSize = Math.max(job.getLong(org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat.SPLIT_MINSIZE, 1), minSplitSize);
 
 ...
 
 for (FileStatus file: files) {
 
 ...
 
 if (isSplitable(fs, path)) {
     long blockSize = file.getBlockSize();
     long splitSize = computeSplitSize(goalSize, minSize, blockSize);
 ...
 }
 protected long computeSplitSize(long goalSize, long minSize,long blockSize) {
     return Math.max(minSize, Math.min(goalSize, blockSize));
 }

1.5 算子

算子： Operator（操作）

RDD的方法和Scala集合对象的方法不一样

Scala集合对象的方法都是在同一个节点的内存中完成的。

RDD的方法可以将计算逻辑发送到Executor端（分布式节点）执行，为了和Scala集合对象区分不同的处理效果，所以将RDD的方法称之为算子。

RDD的方法外部的操作都是在Driver端执行的，而方法内部的逻辑代码是在Executor端执行。

1.6 Lazy Loda 懒加载

概念：Spark 中的所有Transformation（转换）都是懒加载的，即Transformation 操作不会立即执行，而是先记录RDD 之间的转换关系，仅当Action（动作）触发时才会执行RDD 的转换操作并将计算结果返回给驱动程序

好处：这种懒加载的设计使Spark 能够更好的对任务进行优化，避免不必要的计算，从而使得Spark 运行更加合理高效。

第二章、RDD 转换算子

RDD 根据数据处理方式的不同将算子整体上分为 Value 类型、双 Value 类型和 Key-Value类型

按分区加载数据

2.1 Value 类型

map

函数签名：

def map[U: ClassTag](f: T => U): RDD[U]

map(func)：返回每个元素经过func 方法处理后所生成的新元素所组成的数据集合。这里输入的参数为一个数据对象，输出可以是另外一个数据对象，可以是tuple，可以是List 等任意类型对象。

map操作只能是来一个计算一个，出去一个

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark01_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)
        // TODO 算子 - map
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))
        // 1,2,3,4
        // 2,4,6,8

        // 转换函数
        def mapFunction(num:Int): Int = {
            num * 2
        }
        //val mapRDD: RDD[Int] = rdd.map(mapFunction)
        // 使用匿名函数
        //val mapRDD: RDD[Int] = rdd.map((num:Int)=>{num*2})
        //使用至减原则
        //如果函数体只有一行代码，可以省略花括号
        //val mapRDD: RDD[Int] = rdd.map((num:Int)=>num*2)
        //参数类型如果能够推断出来，那么可以省略
        //val mapRDD: RDD[Int] = rdd.map((num)=>num*2)
        //如果函数没有参数列表，那么小括号可以省略
        //val mapRDD: RDD[Int] = rdd.map(num=>num*2)
        //参数只出现过一次 并且按顺序出现 用_代替
        val mapRDD: RDD[Int] = rdd.map(_*2)
        mapRDD.collect().foreach(println)
        sc.stop()
    }
}

小功能：从服务器日志数据 apache.log 中获取用户请求 URL 资源路径

代码实现

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark02_RDD_Operator_Transform_Test {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)
        // TODO 算子 - mapPartitions
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4), 2)
        // 【1，2】，【3，4】
        // 【2】，【4】
        val mpRDD = rdd.mapPartitions(
            iter => {
                List(iter.max).iterator
            }
        )
        mpRDD.collect().foreach(println)
        sc.stop()
    }
}

执行顺序

rdd的计算一个分区内的数据是一个一个执行逻辑
只使用一个分区，只有前面一个数据全部的逻辑执行完毕后，才会执行下一个数据。
分区内数据的执行是有序的。
不同分区数据计算是无序的。

RDD所有算子转换操作转换后的数据分区不变，除分组之外
不因为算子操作后数据进去其他分区，提高计算效率。

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark01_RDD_Operator_Transform_Part {

    def main(args: Array[String]): Unit = {
        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)
        // TODO 算子 - map
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4),2)
        // 【1，2】，【3，4】
        rdd.saveAsTextFile("output")
        val mapRDD = rdd.map(_*2)
        // 【2，4】，【6，8】
        mapRDD.saveAsTextFile("output1")
        sc.stop()
    }
}

mapValues

功能：对键值对每个value都应用一个函数，但是，key不会发生变化。

示例

val list = List("hadoop","spark","hive","spark")
val rdd = sc.parallelize(list)
val pairRdd = rdd.map(x => (x,1))
pairRdd.mapValues(_+1).collect.foreach(println)//对每个value进行+1

结果

(hadoop,2)
(spark,2)
(hive,2)
(spark,2)

mapPartitions

map操作只能是来一个计算一个，出去一个，没有缓存的概念及来一批数据处理数据性能不高。
mapPartitions是先拿到一个分区内的所有数据再做处理
mapPartitions可以以分区为单位进行数据转换操作（mapPartitions 单独运行在 RDD 的

每一个分区上），但是会将整个分区的数据加载到内存进行引用，如果处理完的数据是不会被释放掉，存在对象的引用。在内存较小，数据量较大的场合下，容易出现内存溢出。
MapPartitions 算子需要传递一个迭代器，返回一个迭代器

函数签名：

def mapPartitions[U: ClassTag]( 
    f: Iterator[T] => Iterator[U],
    preservesPartitioning: Boolean = false): RDD[U]

函数说明：

将待处理的数据以分区为单位发送到计算节点进行处理，这里的处理是指可以进行任意的处理，哪怕是过滤数据。

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark02_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - mapPartitions
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4), 2)

        // mapPartitions : 可以以分区为单位进行数据转换操作
        //                 但是会将整个分区的数据加载到内存进行引用
        //                 如果处理完的数据是不会被释放掉，存在对象的引用。
        //                 在内存较小，数据量较大的场合下，容易出现内存溢出。
        val mpRDD: RDD[Int] = rdd.mapPartitions(
            iter => {
                println(">>>>>>>>>>")
                iter.map(_ * 2)
            }
        )
        mpRDD.collect().foreach(println)

        sc.stop()

    }
}

map 和 mapPartitions 的区别

数据处理角度

Map 算子是分区内一个数据一个数据的执行，类似于串行操作。而 mapPartitions 算子是以分区为单位进行批处理操作。

功能的角度

Map 算子主要目的将数据源中的数据进行转换和改变。但是不会减少或增多数据。MapPartitions 算子需要传递一个迭代器，返回一个迭代器，没有要求的元素的个数保持不变，所以可以增加或减少数据

性能的角度

Map 算子因为类似于串行操作，所以性能比较低，而是 mapPartitions 算子类似于批处理，所以性能较高。但是mapPartitions 算子会长时间占用内存，那么这样会导致内存可能不够用，出现内存溢出的错误。所以在内存有限的情况下，不推荐使用。使用 map 操作。完成比完美更重要。

mapPartitionsWithIndex

根据分区号选择计算哪个分区数据
mapPartitions 操作相似，但是该操作提供一个整数值代表分区的下标。

函数签名：

def mapPartitionsWithIndex[U: ClassTag](     
    f: (Int, Iterator[T]) => Iterator[U],
    preservesPartitioning: Boolean = false): RDD[U]

函数说明：

将待处理的数据以分区为单位发送到计算节点进行处理，这里的处理是指可以进行任意的处理，哪怕是过滤数据，在处理时同时可以获取当前分区索引。

val dataRDD1 = dataRDD.mapPartitionsWithIndex(
    (index, datas) => {
        datas.map(index, _)
    } 
)

小功能：获取第二个数据分区的数据

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark03_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - mapPartitions
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4), 2)
        // 【1，2】，【3，4】
        val mpiRDD = rdd.mapPartitionsWithIndex(
            (index, iter) => {
                if ( index == 1 ) {
                    iter
                } else {
                    Nil.iterator
                }
            }
        )
        mpiRDD.collect().foreach(println)
        
        sc.stop()
    }
}

查看数据在哪个分区

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark03_RDD_Operator_Transform1 {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - mapPartitions
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4),4)

        val mpiRDD = rdd.mapPartitionsWithIndex(
            (index, iter) => {
                // 1,   2,    3,   4
                //(0,1)(1,2),(2,3),(3,4)
                iter.map(
                    num => {
                        (index, num)
                    }
                )
            }
        )
        mpiRDD.collect().foreach(println)
        sc.stop()
    }
}

(0,1)
(1,2)
(2,3)
(3,4)

flatMap 扁平化映射

把一条数据拆分成一个一个个体使用
与 map 操作类似，但是每一个输入项能够被映射为 0 个或多个输出项。

函数签名:

def flatMap[U: ClassTag](f: T => TraversableOnce[U]): RDD[U]

函数说明:

将处理的数据进行扁平化后再进行映射处理，所以算子也称之为扁平映射

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark04_RDD_Operator_Transform1 {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - flatMap
        val rdd: RDD[String] = sc.makeRDD(List(
            "Hello Scala", "Hello Spark"
        ))

        val flatRDD: RDD[String] = rdd.flatMap(
            s => {
                s.split(" ")
            }
        )
        flatRDD.collect().foreach(println)
        
        sc.stop()
    }
}

Hello
Scala
Hello
Spark

小功能：将 List(List(1,2),3,List(4,5))进行扁平化操作

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark04_RDD_Operator_Transform2 {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - flatMap
        val rdd = sc.makeRDD(List(List(1,2),3,List(4,5)))

        val flatRDD = rdd.flatMap(
            data => {
                data match {
                    // 如果是集合类型
                    case list:List[_] => list
                    // 如果不是集合 变成集合
                    case dat => List(dat)
                }
            }
        )
        
        flatRDD.collect().foreach(println)
        sc.stop()
    }
}

glom 聚合

glomg和flatMap的作用相反

flatMap把一个拆成多个 list->int
glomg把多个合成一个 int -> array

函数签名

def glom(): RDD[Array[T]]

函数说明
将同一个分区的数据直接转换为相同类型的内存数组进行处理，分区不变

val dataRDD = sparkContext.makeRDD(List( 1,2,3,4),1)
val dataRDD1:RDD[Array[Int]] = dataRDD.glom()

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark05_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - glom
        val rdd : RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,2,3,4), 2)

        // List => Int
        // Int => Array
        // 返回的是一个数组
        val glomRDD: RDD[Array[Int]] = rdd.glom()

        glomRDD.collect().foreach(data=> println(data.mkString(",")))
        sc.stop()

    }
}

小功能：计算所有分区最大值求和（分区内取最大值，分区间最大值求和）

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark05_RDD_Operator_Transform_Test {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - glom
        val rdd : RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,2,3,4), 2)

        // 【1，2】，【3，4】
        // 【2】，【4】
        // 【6】
        val glomRDD: RDD[Array[Int]] = rdd.glom()

        val maxRDD: RDD[Int] = glomRDD.map(
            array => {
                array.max
            }
        )
        println(maxRDD.collect().sum)
        sc.stop()

    }
}

groupBy 分组

函数签名:

def groupBy[K](f: T => K)(implicit kt: ClassTag[K]): RDD[(K, Iterable[T])]

函数说明:

将数据根据指定的规则进行分组, 分区默认不变，但是数据会被打乱重新组合，我们将这样的操作称之为shuffle。极限情况下，数据可能被分在同一个分区中

一个组的数据在一个分区中，但是并不是说一个分区中只有一个组

奇偶分组

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark06_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - groupBy
        val rdd : RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,2,3,4), 2)

        // groupBy会将数据源中的每一个数据进行分组判断，根据返回的分组key进行分组
        // 相同的key值的数据会放置在一个组中
        def groupFunction(num:Int) = {
            num % 2
        }
        val groupRDD: RDD[(Int, Iterable[Int])] = rdd.groupBy(groupFunction)
        groupRDD.collect().foreach(println)
        sc.stop()
    }
}

运行结果

(0,CompactBuffer(2, 4))
(1,CompactBuffer(1, 3))

小功能：将 List("Hello", "hive", "hbase", "Hadoop")根据单词首写字母进行分组。

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark06_RDD_Operator_Transform1 {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - groupBy
        val rdd  = sc.makeRDD(List("Hello", "Spark", "Scala", "Hadoop"), 2)

        // 分组和分区没有必然的关系
        val groupRDD = rdd.groupBy(_.charAt(0))

        groupRDD.collect().foreach(println)
        
        sc.stop()

    }
}

运行结果

(H,CompactBuffer(Hello, Hadoop))
(S,CompactBuffer(Spark, Scala))

小功能：从服务器日志数据 apache.log 中获取每个时间段访问量。

import java.text.SimpleDateFormat
import java.util.Date
import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark06_RDD_Operator_Transform_Test {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - groupBy
        val rdd = sc.textFile("datas/apache.log")

        val timeRDD: RDD[(String, Iterable[(String, Int)])] = rdd.map(
            line => {
                val datas = line.split(" ")
                val time = datas(3)
                //time.substring(0, )
                val sdf = new SimpleDateFormat("dd/MM/yyyy:HH:mm:ss")
                val date: Date = sdf.parse(time)
                val sdf1 = new SimpleDateFormat("HH")
                // 取出小时h
                val hour: String = sdf1.format(date)
                (hour, 1)
            }
            // tuple => tuple._1 至简原则
        ).groupBy(_._1)
        timeRDD.map{
            // 元组组成集合 模式匹配
            case ( hour, iter ) => {
                (hour, iter.size)
            }
        }.collect.foreach(println)
        sc.stop()

    }
}

filter 过滤

函数签名：

def filter(f: T => Boolean): RDD[T]

函数说明：

将数据根据指定的规则进行筛选过滤，符合规则的数据保留，不符合规则的数据丢弃。
当数据进行筛选过滤后，分区不变，但是分区内的数据可能不均衡，生产环境下，可能会出现数据倾斜。

val dataRDD = sparkContext.makeRDD(List(
 1,2,3,4
),1)
val dataRDD1 = dataRDD.filter(_%2 == 0)

小功能：从服务器日志数据 apache.log 中获取 2015 年 5 月 17 日的请求路径

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark07_RDD_Operator_Transform_Test {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - filter
        val rdd = sc.textFile("datas/apache.log")
        rdd.filter(
            line => {
                val datas = line.split(" ")
                val time = datas(3)
                time.startsWith("17/05/2015")
            }
        ).collect().foreach(println)
        sc.stop()
    }
}

sample 抽样

函数签名:

def sample( 
    withReplacement: Boolean, 
    fraction: Double,
    seed: Long = Utils.random.nextLong): RDD[T]

函数说明:

根据指定的规则从数据集中抽取数据

val dataRDD = sparkContext.makeRDD(List(
 1,2,3,4
),1)
// 抽取数据不放回（伯努利算法）
// 伯努利算法：又叫 0、1 分布。例如扔硬币，要么正面，要么反面。
// 具体实现：根据种子和随机算法算出一个数和第二个参数设置几率比较，小于第二个参数要，大于不
要
// 第一个参数：抽取的数据是否放回，false：不放回
// 第二个参数：抽取的几率，范围在[0,1]之间,0：全不取；1：全取；
// 第三个参数：随机数种子
val dataRDD1 = dataRDD.sample(false, 0.5)
// 抽取数据放回（泊松算法）
// 第一个参数：抽取的数据是否放回，true：放回；false：不放回
// 第二个参数：重复数据的几率，范围大于等于 0.表示每一个元素被期望抽取到的次数
// 第三个参数：随机数种子
val dataRDD2 = dataRDD.sample(true, 2)

思考一个问题：有啥用，抽奖吗？

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark08_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - filter
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10))

        // sample算子需要传递三个参数
        // 1. 第一个参数表示，抽取数据后是否将数据返回 true（放回），false（丢弃）
        // 2. 第二个参数表示，
        //         如果抽取不放回的场合：数据源中每条数据被抽取的概率，基准值的概念
        //         如果抽取放回的场合：表示数据源中的每条数据被抽取的可能次数
        // 3. 第三个参数表示，抽取数据时随机算法的种子
        //                    如果不传递第三个参数，那么使用的是当前系统时间
//        println(rdd.sample(
//            false,
//            0.4
//            //1
//        ).collect().mkString(","))

        println(rdd.sample(
            true,
            2
            //1
        ).collect().mkString(","))


        sc.stop()

    }
}

distinct 去重

函数签名:

def distinct()(implicit ord: Ordering[T] = null): RDD[T]

def distinct(numPartitions: Int)(implicit ord: Ordering[T] = null): RDD[T]

函数说明:

将数据集中重复的数据去重

val dataRDD = sparkContext.makeRDD(List(
 1,2,3,4,1,2
),1)
val dataRDD1 = dataRDD.distinct()
val dataRDD2 = dataRDD.distinct(2)

思考一个问题：如果不用该算子，你有什么办法实现数据去重？

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark09_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - filter
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4,1,2,3,4))

        // map(x => (x, null)).reduceByKey((x, _) => x, numPartitions).map(_._1)

        // (1, null),(2, null),(3, null),(4, null),(1, null),(2, null),(3, null),(4, null)
        // (1, null)(1, null)(1, null)
        // (null, null) => null
        // (1, null) => 1
        val rdd1: RDD[Int] = rdd.distinct()

        rdd1.collect().foreach(println)
        sc.stop()
    }
}

coalesce 缩减分区

函数签名

def coalesce(numPartitions: Int, shuffle: Boolean = false, partitionCoalescer: Option[PartitionCoalescer] = Option.empty) (implicit ord: Ordering[T] = null) : RDD[T]s

函数说明

根据数据量缩减分区，用于大数据集过滤后，提高小数据集的执行效率

当 spark 程序中，存在过多的小任务的时候，可以通过 coalesce 方法，收缩合并分区，减少分区的个数，减小任务调度成本

val dataRDD = sparkContext.makeRDD(List(
 1,2,3,4,1,2
),6)
val dataRDD1 = dataRDD.coalesce(2)

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark10_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - filter
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4,5,6), 3)

        // coalesce方法默认情况下不会将分区的数据打乱重新组合
        // 这种情况下的缩减分区可能会导致数据不均衡，出现数据倾斜
        // 如果想要让数据均衡，可以进行shuffle处理
        //val newRDD: RDD[Int] = rdd.coalesce(2)
        val newRDD: RDD[Int] = rdd.coalesce(2,true)

        newRDD.saveAsTextFile("output")
        sc.stop()
    }
}

coalesce 默认情况是缩减分区，不打乱原有数据的顺序，有可能导致缩减分区后数据不均衡，如果想要让数据均衡，可以进行shuffle处理,参数 shuffle 的默认值为 false

思考一个问题：我想要扩大分区，怎么办？

repartition 增大分区

函数签名:

def repartition(numPartitions: Int)(implicit ord: Ordering[T] = null): RDD[T]

函数说明：

该操作内部其实执行的是 coalesce 操作，参数 shuffle 的默认值为 true。无论是将分区数多的RDD 转换为分区数少的RDD，还是将分区数少的 RDD 转换为分区数多的RDD，repartition 操作都可以完成，因为无论如何都会经 shuffle 过程。

val dataRDD = sparkContext.makeRDD(List(1,2,3,4,1,2),2)
val dataRDD1 = dataRDD.repartition(4)

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark11_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - filter
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4,5,6), 2)

        // coalesce算子可以扩大分区的，但是如果不进行shuffle操作，是没有意义，不起作用。
        // 所以如果想要实现扩大分区的效果，需要使用shuffle操作
        // spark提供了一个简化的操作
        // 缩减分区：coalesce，如果想要数据均衡，可以采用shuffle
        // 扩大分区：repartition, 底层代码调用的就是coalesce，而且肯定采用shuffle
        //val newRDD: RDD[Int] = rdd.coalesce(3, true)
        val newRDD: RDD[Int] = rdd.repartition(3)

        newRDD.saveAsTextFile("output")
        sc.stop() 
    }
}

sortBy 根据指定规则排序

函数签名

def sortBy[K](
    f: (T) => K,
    ascending: Boolean =  true,
    numPartitions: Int = this.partitions.length)
    (implicit ord: Ordering[K], ctag: ClassTag[K]): RDD[T]

函数说明

该操作用于排序数据。在排序之前，可以将数据通过 f 函数进行处理，之后按照 f 函数处理的结果进行排序，默认为升序排列。排序后新产生的 RDD 的分区数与原RDD 的分区数一致。中间存在 shuffle 的过程。

val dataRDD = sparkContext.makeRDD(List(
 1,2,3,4,1,2
),2)
//根据num排序
val dataRDD1 = dataRDD.sortBy(num=>num, false, 4)

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark12_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - sortBy
        val rdd = sc.makeRDD(List(6,2,4,5,3,1), 2)

        val newRDD: RDD[Int] = rdd.sortBy(num=>num)

        newRDD.saveAsTextFile("output")
        sc.stop()
    }
}

思考一个问题：coalesce 和 repartition 区别？

1）关系：

两者都是用来改变RDD的partition数量的，repartition底层调用的就是coalesce方法：coalesce(numPartitions, shuffle = true)

2）区别：

repartition一定会发生shuffle，coalesce根据传入的参数来判断是否发生shuffle

一般情况下增大rdd的partition数量使用repartition，减少partition数量时使用coalesce

2.2 双 Value类型

双 Value 类型指的是两个数据源之间的关联操作

intersection union subtract 要求两个数据流的类型一致，zip可以不一致

交集，并集和差集要求两个数据源数据类型保持一致
拉链操作两个数据源的类型可以不一致，但要求两个数据源要求分区数量和每个分区中的数据要保持一致

intersection 交集

函数签名

def intersection(other: RDD[T]): RDD[T]

函数说明
对源RDD 和参数RDD 求交集后返回一个新的RDD

val dataRDD1 = sparkContext.makeRDD(List(1,2,3,4))
val dataRDD2 = sparkContext.makeRDD(List(3,4,5,6))
val dataRDD = dataRDD1.intersection(dataRDD2)

union 并集

函数签名:

def union(other: RDD[T]): RDD[T]

函数说明:

对源RDD 和参数RDD 求并集后返回一个新的RDD

val dataRDD1 = sparkContext.makeRDD(List(1,2,3,4))
val dataRDD2 = sparkContext.makeRDD(List(3,4,5,6))
val dataRDD = dataRDD1.union(dataRDD2)

与数学中的并集不同的是相同的数据不会只保留一个，spark中的并集只是把两个数据源直接放在一起。

1,2,3,4，3,4,5,6

subtract 差集

函数签名

def subtract(other: RDD[T]): RDD[T]

函数说明
以一个 RDD 元素为主，去除两个 RDD 中重复元素，将其他元素保留下来。求差集

val dataRDD1 = sparkContext.makeRDD(List(1,2,3,4))
val dataRDD2 = sparkContext.makeRDD(List(3,4,5,6))
val dataRDD = dataRDD1.subtract(dataRDD2)

zip 拉链

Can only zip RDDs with same number of elements in each partition

两个数据源要求分区中数据数量保持一致

函数签名：

def zip[U: ClassTag](other: RDD[U]): RDD[(T, U)]

函数说明：

将两个 RDD 中的元素，以键值对的形式进行合并。其中，键值对中的Key 为第 1 个 RDD中的元素，Value 为第 2 个 RDD 中的相同位置的元素。

Spark中拉链操作与scala中不同的是两个数据源要求分区中数据数量保持一致

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark13_RDD_Operator_Transform1 {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)


        //scala 中的拉链操作,数据长度可以不一致
        val ids = List[Long](1,2,3,4,5,6,7)
        val ids1 = List[Long](2,3,4,5,6,7)
        //ids.tail=(2,3,4,5,6,7)
        val okflowIds: List[(Long, Long)] = ids.zip(ids1)

        // TODO 算子 - 双Value类型
        // Can't zip RDDs with unequal numbers of partitions: List(2, 4)
        // 两个数据源要求分区数量要保持一致
        // Can only zip RDDs with same number of elements in each partition
        // 两个数据源要求分区中数据数量保持一致
        val rdd1 = sc.makeRDD(List(1,2,3,4,5,6),2)
        val rdd2 = sc.makeRDD(List(3,4,5,6),2)
        // 运行报错
        val rdd6: RDD[(Int, Int)] = rdd1.zip(rdd2)
        println(rdd6.collect().mkString(","))
        
        sc.stop()

    }
}

交集+并集+差集+拉链

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark13_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - 双Value类型

        // 交集，并集和差集要求两个数据源数据类型保持一致
        // 拉链操作两个数据源的类型可以不一致

        val rdd1 = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))
        val rdd2 = sc.makeRDD(List(3,4,5,6))
        val rdd7 = sc.makeRDD(List("3","4","5","6"))

        // 交集 : 【3，4】
        val rdd3: RDD[Int] = rdd1.intersection(rdd2)
        //val rdd8 = rdd1.intersection(rdd7)
        println(rdd3.collect().mkString(","))

        // 并集 : 【1，2，3，4，3，4，5，6】
        val rdd4: RDD[Int] = rdd1.union(rdd2)
        println(rdd4.collect().mkString(","))

        // 差集 : 【1，2】
        val rdd5: RDD[Int] = rdd1.subtract(rdd2)
        println(rdd5.collect().mkString(","))

        // 拉链 : 【1-3，2-4，3-5，4-6】
        val rdd6: RDD[(Int, Int)] = rdd1.zip(rdd2)
        val rdd8 = rdd1.zip(rdd7)
        println(rdd6.collect().mkString(","))
        sc.stop()

    }
}

2.3 Key - Value 类型

要求数据流式(key, value)类型

partitionBy

实现改变数据所在分区的位置

函数签名

def partitionBy(partitioner: Partitioner): RDD[(K, V)]

函数说明
将数据按照指定Partitioner 重新进行分区。Spark 默认的分区器是HashPartitioner

val rdd: RDD[(Int, String)] =
 sc.makeRDD(Array((1,"aaa"),(2,"bbb"),(3,"ccc")),3)
import org.apache.spark.HashPartitioner

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{HashPartitioner, SparkConf, SparkContext}

object Spark14_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - (Key - Value类型)
        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4),2)

        val mapRDD:RDD[(Int, Int)] = rdd.map((_,1))
        // RDD => PairRDDFunctions
        // 隐式转换（二次编译）

        // partitionBy根据指定的分区规则对数据进行重分区
        val newRDD = mapRDD.partitionBy(new HashPartitioner(2))
        newRDD.partitionBy(new HashPartitioner(2))

        newRDD.saveAsTextFile("output")
        sc.stop()

    }
}

如果重分区的分区器和当前 RDD 的分区器一样（分区器的类型和分区的数量一样）怎么办？
直接返回RDD 不会创建新的RDD

Spark 还有其他分区器吗?
hash分区器和range(范围)分区器

reduceByKey

函数签名：

def reduceByKey(func: (V, V) => V): RDD[(K, V)]
def reduceByKey(func: (V, V) => V, numPartitions: Int): RDD[(K, V)]

函数说明：

可以将数据按照相同的Key 对Value 进行聚合

val dataRDD1 = sparkContext.makeRDD(List(("a",1),("b",2),("c",3)))
val dataRDD2 = dataRDD1.reduceByKey(_+_)
val dataRDD3 = dataRDD1.reduceByKey(_+_, 2)

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{HashPartitioner, SparkConf, SparkContext}

object Spark15_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - (Key - Value类型)

        val rdd = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("a", 2), ("a", 3), ("b", 4)
        ))

        // reduceByKey : 相同的key的数据进行value数据的聚合操作
        // scala语言中一般的聚合操作都是两两聚合，spark基于scala开发的，所以它的聚合也是两两聚合
        // 【1，2，3】
        // 【3，3】
        // 【6】
        // reduceByKey中如果key的数据只有一个，是不会参与运算的。
        val reduceRDD: RDD[(String, Int)] = rdd.reduceByKey( (x:Int, y:Int) => {
            println(s"x = ${x}, y = ${y}")
            x + y
        } )

        reduceRDD.collect().foreach(println)
        sc.stop()
    }
}

groupByKey

相同的key放的一个group

函数签名

def groupByKey(): RDD[(K, Iterable[V])]

def groupByKey(numPartitions: Int): RDD[(K, Iterable[V])]

def groupByKey(partitioner: Partitioner): RDD[(K, Iterable[V])]

函数说明
将数据源的数据根据 key 对 value 进行分组

val dataRDD1 =
 sparkContext.makeRDD(List(("a",1),("b",2),("c",3)))
val dataRDD2 = dataRDD1.groupByKey()
val dataRDD3 = dataRDD1.groupByKey(2)
val dataRDD4 = dataRDD1.groupByKey(new HashPartitioner(2))

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark16_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - (Key - Value类型)

        val rdd = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("a", 2), ("a", 3), ("b", 4)
        ))

        // groupByKey : 将数据源中的数据，相同key的数据分在一个组中，形成一个对偶元组
        //              元组中的第一个元素就是key，
        //              元组中的第二个元素就是相同key的value的集合
        val groupRDD: RDD[(String, Iterable[Int])] = rdd.groupByKey()

        groupRDD.collect().foreach(println)

        val groupRDD1: RDD[(String, Iterable[(String, Int)])] = rdd.groupBy(_._1)

        sc.stop()

    }
}

思考一个问题：reduceByKey 和 groupByKey 的区别？

groupByky和reduceByKey的区别，reduceByKey有聚合(求相同keyd的数量)的作用，groupByky是把key放在一组

groupByKey：

(a,CompactBuffer(1, 2, 3))
(b,CompactBuffer(4))

reduceByKey：

(a,6)
(b,4

从 shuffle 的角度：reduceByKey 和 groupByKey 都存在 shuffle 的操作，但是reduceByKey 可以在 shuffle 前对分区内相同 key 的数据进行预聚合（combine）功能，这样会减少落盘的数据量，而groupByKey 只是进行分组，不存在数据量减少的问题，reduceByKey 性能比较高。

从功能的角度：reduceByKey 其实包含分组和聚合的功能。GroupByKey 只能分组，不能聚合，所以在分组聚合的场合下，推荐使用 reduceByKey，如果仅仅是分组而不需要聚合。那么还是只能使用groupByKey

aggregateByKey

函数签名:

def aggregateByKey[U: ClassTag](zeroValue: U)(seqOp: (U, V) => U, 
    combOp: (U, U) => U): RDD[(K, U)]

函数说明:

将数据根据不同的规则进行分区内计算和分区间计算

val dataRDD1 = sparkContext.makeRDD(List(("a",1),("b",2),("c",3)))
val dataRDD2 = dataRDD1.aggregateByKey(0)(_+_,_+_)

取出每个分区内相同 key 的最大值然后分区间相加

// TODO : 取出每个分区内相同 key 的最大值然后分区间相加
// aggregateByKey 算子是函数柯里化，存在两个参数列表
// 1. 第一个参数列表中的参数表示初始值
// 2. 第二个参数列表中含有两个参数
// 2.1 第一个参数表示分区内的计算规则
// 2.2 第二个参数表示分区间的计算规则
val rdd =
 sc.makeRDD(List(
 ("a",1),("a",2),("c",3),
 ("b",4),("c",5),("c",6)
 ),2)
// 0:("a",1),("a",2),("c",3) => (a,2)(c,3)
// 1:("b",4),("c",5),("c",6) => (b,4)(c,6)
// => (a,2)(b,4)(c,9)
val resultRDD =
 rdd.aggregateByKey(10)(
 (x, y) => math.max(x,y),
 (x, y) => x + y
 )
resultRDD.collect().foreach(println)

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark17_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - (Key - Value类型)

        val rdd = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("a", 2), ("a", 3), ("a", 4)
        ),2)
        // (a,【1,2】), (a, 【3，4】)
        // (a, 2), (a, 4)
        // (a, 6)

        // aggregateByKey存在函数柯里化，有两个参数列表
        // 第一个参数列表,需要传递一个参数，表示为初始值
        //       主要用于当碰见第一个key的时候，和value进行分区内计算
        // 第二个参数列表需要传递2个参数
        //      第一个参数表示分区内计算规则
        //      第二个参数表示分区间计算规则

        // math.min(x, y)
        // math.max(x, y)
        rdd.aggregateByKey(0)(
            (x, y) => math.max(x, y),
            (x, y) => x + y
        ).collect.foreach(println)
        sc.stop()

    }
}

reduceByKey和aggregateByKey的区别

reduceByKey：分区内和分区间的计算规则一样
aggregateByKey：分区内和分区间的计算规则不一样

思考一个问题：分区内计算规则和分区间计算规则相同怎么办？（WordCount）

aggregateByKey最终的返回数据结果应该和初始值的类型保持一致：

获取相同key的数据的平均值

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark18_RDD_Operator_Transform3 {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - (Key - Value类型)

        val rdd = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("a", 2), ("b", 3),
            ("b", 4), ("b", 5), ("a", 6)
        ),2)

        // aggregateByKey最终的返回数据结果应该和初始值的类型保持一致
        //val aggRDD: RDD[(String, String)] = rdd.aggregateByKey("")(_ + _, _ + _)
        //aggRDD.collect.foreach(println)

        // 获取相同key的数据的平均值 => (a, 3),(b, 4)
        val newRDD : RDD[(String, (Int, Int))] = rdd.aggregateByKey( (0,0) )(
            ( t, v ) => {
                (t._1 + v, t._2 + 1)
            },
            (t1, t2) => {
                (t1._1 + t2._1, t1._2 + t2._2)
            }
        )

        val resultRDD: RDD[(String, Int)] = newRDD.mapValues {
            case (num, cnt) => {
                num / cnt
            }
        }
        resultRDD.collect().foreach(println)
        
        sc.stop()

    }
}

foldByKey

函数签名:

def foldByKey(zeroValue: V)(func: (V, V) => V): RDD[(K, V)]

函数说明:

当分区内计算规则和分区间计算规则相同时，aggregateByKey 就可以简化为foldByKey

val dataRDD1 = sparkContext.makeRDD(List(("a",1),("b",2),("c",3)))
val dataRDD2 = dataRDD1.foldByKey(0)(_+_)

测试

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark17_RDD_Operator_Transform2 {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - (Key - Value类型)

        val rdd = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("a", 2), ("b", 3),
            ("b", 4), ("b", 5), ("a", 6)
        ),2)

        //rdd.aggregateByKey(0)(_+_, _+_).collect.foreach(println)

        // 如果聚合计算时，分区内和分区间计算规则相同，spark提供了简化的方法
        rdd.foldByKey(0)(_+_).collect.foreach(println)
        
        sc.stop()

    }
}

combineByKey

函数签名

def combineByKey[C](     createCombiner: V => C,     mergeValue: (C, V) => C,
    mergeCombiners: (C, C) => C): RDD[(K, C)]

函数说明
最通用的对key-value 型 rdd 进行聚集操作的聚集函数（aggregation function）。类似于aggregate()，combineByKey()允许用户返回值的类型与输入不一致。

val list: List[(String, Int)] = List(("a", 88), ("b", 95), ("a", 91), ("b", 93), 
("a", 95), ("b", 98))
val input: RDD[(String, Int)] = sc.makeRDD(list, 2)
val combineRdd: RDD[(String, (Int, Int))] = input.combineByKey(
 (_, 1),
 (acc: (Int, Int), v) => (acc._1 + v, acc._2 + 1),
 (acc1: (Int, Int), acc2: (Int, Int)) => (acc1._1 + acc2._1, acc1._2 + acc2._2)
)

reduceByKey、foldByKey、aggregateByKey、combineByKey 的区别？

reduceByKey: 相同 key 的第一个数据不进行任何计算，分区内和分区间计算规则相同
FoldByKey: 相同 key 的第一个数据和初始值进行分区内计算，分区内和分区间计算规则相同
AggregateByKey：相同 key 的第一个数据和初始值进行分区内计算，分区内和分区间计算规则可以不相同
CombineByKey:当计算时，发现数据结构不满足要求时，可以让第一个数据转换结构。分区内和分区间计算规则不相同。

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark20_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - (Key - Value类型)

        val rdd = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("a", 2), ("b", 3),
            ("b", 4), ("b", 5), ("a", 6)
        ),2)

        /*
        reduceByKey:

             combineByKeyWithClassTag[V](
                 (v: V) => v, // 第一个值不会参与计算
                 func, // 分区内计算规则
                 func, // 分区间计算规则
                 )

        aggregateByKey :

            combineByKeyWithClassTag[U](
                (v: V) => cleanedSeqOp(createZero(), v), // 初始值和第一个key的value值进行的分区内数据操作
                cleanedSeqOp, // 分区内计算规则
                combOp,       // 分区间计算规则
                )

        foldByKey:

            combineByKeyWithClassTag[V](
                (v: V) => cleanedFunc(createZero(), v), // 初始值和第一个key的value值进行的分区内数据操作
                cleanedFunc,  // 分区内计算规则
                cleanedFunc,  // 分区间计算规则
                )

        combineByKey :

            combineByKeyWithClassTag(
                createCombiner,  // 相同key的第一条数据进行的处理函数
                mergeValue,      // 表示分区内数据的处理函数
                mergeCombiners,  // 表示分区间数据的处理函数
                )

         */

        rdd.reduceByKey(_+_) // wordcount
        rdd.aggregateByKey(0)(_+_, _+_) // wordcount
        rdd.foldByKey(0)(_+_) // wordcount
        rdd.combineByKey(v=>v,(x:Int,y)=>x+y,(x:Int,y:Int)=>x+y) // wordcount
        sc.stop()
    }
}

sorByKey

返回排序后的键值对。

函数签名

def sortByKey(ascending: Boolean = true, numPartitions: Int = self.partitions.length): RDD[(K, V)]

函数说明

在一个(K,V)的 RDD 上调用，K 必须实现 Ordered 接口(特质)，返回一个按照 key 进行排序的

val dataRDD1 = sparkContext.makeRDD(List(("a",1),("b",2),("c",3))) val dataRDD2 = dataRDD1.foldByKey(0)(_+_)

join

相当于sql表的内连接

函数签名：

def join[W](other: RDD[(K, W)]): RDD[(K, (V, W))]

函数说明：

在类型为(K,V)和(K,W)的RDD 上调用，返回一个相同 key 对应的所有元素连接在一起的(K,(V,W))的RDD

val rdd: RDD[(Int, String)] = sc.makeRDD(Array((1, "a"), (2, "b"), (3, "c")))
val rdd1: RDD[(Int, Int)] = sc.makeRDD(Array((1, 4), (2, 5), (3, 6))) rdd.join(rdd1).collect().foreach(println)

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark21_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - (Key - Value类型)

        val rdd1 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("a", 2), ("c", 3)
        ))

        val rdd2 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 5), ("c", 6),("a", 4)
        ))

        // join : 两个不同数据源的数据，相同的key的value会连接在一起，形成元组
        //        如果两个数据源中key没有匹配上，那么数据不会出现在结果中
        //        如果两个数据源中key有多个相同的，会依次匹配，可能会出现笛卡尔乘积，数据量会几何性增长，会导致性能降低。
        val joinRDD: RDD[(String, (Int, Int))] = rdd1.join(rdd2)

        joinRDD.collect().foreach(println)
        sc.stop()
    }
}

如果两个数据源中key没有匹配上，那么数据不会出现在结果中

val rdd1 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("b", 2), ("c", 3)
        ))

val rdd2 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 5), ("c", 6),("d", 4)
        ))

// join : 
//     如果两个数据源中key没有匹配上，那么数据不会出现在结果中   
  
val joinRDD: RDD[(String, (Int, Int))] = rdd1.join(rdd2)

结果

(a,(1,5))
(c,(3,6))

如果两个数据源中key有多个相同的，会依次匹配，可能会出现笛卡尔乘积，数据量会几何性增长，会导致性能降低。

val rdd1 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("a", 2), ("c", 3)
        ))

val rdd2 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 5), ("c", 6),("a", 4)
        ))

//        如果两个数据源中key有多个相同的，会依次匹配，可能会出现笛卡尔乘积，数据量会几何性增长，会导致性能降低。
val joinRDD: RDD[(String, (Int, Int))] = rdd1.join(rdd2)

结果

(a,(1,5))
(a,(1,4))
(a,(2,5))
(a,(2,4))
(c,(3,6))

leftOuterJoin

相当于sql表的外连接，即以一条数据流为主

函数签名

def leftOuterJoin[W](other: RDD[(K, W)]): RDD[(K, (V, Option[W]))]

函数说明
类似于 SQL 语句的左外连接

val dataRDD1 = sparkContext.makeRDD(List(("a",1),("b",2),("c",3)))
val dataRDD2 = sparkContext.makeRDD(List(("a",1),("b",2),("c",3)))
val rdd: RDD[(String, (Int, Option[Int]))] = dataRDD1.leftOuterJoin(dataRDD2)

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark22_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - (Key - Value类型)

        val rdd1 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("b", 2)//, ("c", 3)
        ))

        val rdd2 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 4), ("b", 5),("c", 6)
        ))
        val leftJoinRDD = rdd1.leftOuterJoin(rdd2)
        //val rightJoinRDD = rdd1.rightOuterJoin(rdd2)

        leftJoinRDD.collect().foreach(println)
        //rightJoinRDD.collect().foreach(println)

        sc.stop()

    }
}

运行结果

(a,(1,Some(4)))
(b,(2,Some(5)))
(c,(3,None))

右外连接

        val rdd1 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("b", 2)//, ("c", 3)
        ))

        val rdd2 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 4), ("b", 5),("c", 6)
        ))
       // val leftJoinRDD = rdd1.leftOuterJoin(rdd2)
        val rightJoinRDD = rdd1.rightOuterJoin(rdd2)

        rightJoinRDD.collect().foreach(println)

结果

(a,(Some(1),4))
(b,(Some(2),5))
(c,(None,6))

cogroup

函数签名:

def cogroup[W](other: RDD[(K, W)]): RDD[(K, (Iterable[V], Iterable[W]))]

函数说明：

在类型为(K,V)和(K,W)的RDD 上调用，返回一个(K,(Iterable,Iterable))类型的 RDD

val dataRDD1 = sparkContext.makeRDD(List(("a",1),("a",2),("c",3)))
val dataRDD2 = sparkContext.makeRDD(List(("a",1),("c",2),("c",3)))
val value: RDD[(String, (Iterable[Int], Iterable[Int]))] = 
dataRDD1.cogroup(dataRDD2)

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark23_RDD_Operator_Transform {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 算子 - (Key - Value类型)

        val rdd1 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1), ("b", 2)//, ("c", 3)
        ))

        val rdd2 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 4), ("b", 5),("c", 6),("c", 7)
        ))

        // cogroup : connect + group (分组，连接)
        val cgRDD: RDD[(String, (Iterable[Int], Iterable[Int]))] = rdd1.cogroup(rdd2)

        cgRDD.collect().foreach(println)
        sc.stop()
    }
}

即使数据没有也会对其统计，所cogroup不要求两个流中必须存在相同的key

(a,(CompactBuffer(1),CompactBuffer(4)))
(b,(CompactBuffer(2),CompactBuffer(5)))
(c,(CompactBuffer(),CompactBuffer(6, 7)))

2.4 案例实操

1)数据准备

agent.log：时间戳，省份，城市，用户，广告，中间字段使用空格分隔。

2)需求描述

统计出每一个省份每个广告被点击数量排行的 Top3

3)需求分析

4)功能实现

数据agent.log

1516609143867 6 7 64 16
1516609143869 9 4 75 18
1516609143869 1 7 87 12
1516609143869 2 8 92 9
1516609143869 6 7 84 24
1516609143869 1 8 95 5
1516609143869 8 1 90 29
1516609143869 3 3 36 16
1516609143869 3 3 54 22
1516609143869 7 6 33 5
1516609143869 8 2 91 27
1516609143869 0 5 66 5
1516609143869 1 3 33 6
1516609143869 6 2 97 21
1516609143869 5 2 95 24
1516609143869 8 9 73 11
1516609143869 4 8 62 15
1516609143869 5 5 40 23

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark24_RDD_Req {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("Operator")
        val sc = new SparkContext(sparkConf)

        // TODO 案例实操

        // 1. 获取原始数据：时间戳，省份，城市，用户，广告
        val dataRDD = sc.textFile("datas/agent.log")

        // 2. 将原始数据进行结构的转换。方便统计
        //    时间戳，省份，城市，用户，广告
        //    =>
        //    ( ( 省份，广告 ), 1 )
        val mapRDD = dataRDD.map(
            line => {
                val datas = line.split(" ")
                (( datas(1), datas(4) ), 1)
            }
        )

        // 3. 将转换结构后的数据，进行分组聚合
        //    ( ( 省份，广告 ), 1 ) => ( ( 省份，广告 ), sum )
        val reduceRDD: RDD[((String, String), Int)] = mapRDD.reduceByKey(_+_)

        // 4. 将聚合的结果进行结构的转换
        //    ( ( 省份，广告 ), sum ) => ( 省份, ( 广告, sum ) )
        val newMapRDD = reduceRDD.map{
            case ( (prv, ad), sum ) => {
                (prv, (ad, sum))
            }
        }

        // 5. 将转换结构后的数据根据省份进行分组
        //    ( 省份, 【( 广告A, sumA )，( 广告B, sumB )】 )
        val groupRDD: RDD[(String, Iterable[(String, Int)])] = newMapRDD.groupByKey()

        // 6. 将分组后的数据组内排序（降序），取前3名
        val resultRDD = groupRDD.mapValues(
            iter => {
                iter.toList.sortBy(_._2)(Ordering.Int.reverse).take(3)
            }
        )

        // 7. 采集数据打印在控制台
        resultRDD.collect().foreach(println)

        sc.stop()

    }
}

运行结果：

(4,List((12,25), (2,22), (16,22)))
(8,List((2,27), (20,23), (11,22)))
(6,List((16,23), (24,21), (22,20)))
(0,List((2,29), (24,25), (26,24)))
(2,List((6,24), (21,23), (29,20)))
(7,List((16,26), (26,25), (1,23)))
(5,List((14,26), (21,21), (12,21)))
(9,List((1,31), (28,21), (0,20)))
(3,List((14,28), (28,27), (22,25)))
(1,List((3,25), (6,23), (5,22)))

第三章、RDD 行动算子

所谓的行动算子，其实就是触发作业(Job)执行的方法

底层代码调用的是环境对象的runJob方法

底层代码中会创建ActiveJob，并提交执行。

reduce

函数签名：

def reduce(f: (T, T) => T): T

函数说明：

聚集 RDD 中的所有元素，先聚合分区内数据，再聚合分区间数据

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))
// 聚合数据
val reduceResult: Int = rdd.reduce(_+_)

collect

函数签名：

def collect(): Array[T]

函数说明：

在驱动程序中，以数组 Array 的形式返回数据集的所有元素

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))
// 收集数据到 Driver
rdd.collect().foreach(println)

count

函数签名

def count(): Long

函数说明
返回 RDD 中元素的个数

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))
// 返回 RDD 中元素的个数
val countResult: Long = rdd.count()

first

函数签名：

def first(): T

函数说明：

返回 RDD 中的第一个元素

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))
// 返回 RDD 中元素的个数
val firstResult: Int = rdd.first()
println(firstResult)

take

函数签名：

def take(num: Int): Array[T]

函数说明：

返回一个由 RDD 的前 n 个元素组成的数组

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))
// 返回 RDD 中元素的个数
val takeResult: Array[Int] = rdd.take(2)
println(takeResult.mkString(","))

takeOrdered

函数签名：

def takeOrdered(num: Int)(implicit ord: Ordering[T]): Array[T]

函数说明:

返回该 RDD 排序后的前 n 个元素组成的数组

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,3,2,4))
// 返回 RDD 中元素的个数
val result: Array[Int] = rdd.takeOrdered(2)

aggregate

函数签名：

def aggregate[U: ClassTag](zeroValue: U)(seqOp: (U, T) => U, combOp: (U, U) => U): U

函数说明：

分区的数据通过初始值和分区内的数据进行聚合，然后再和初始值进行分区间的数据聚合

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1, 2, 3, 4), 8)
// 将该 RDD 所有元素相加得到结果
//val result: Int = rdd.aggregate(0)(_ + _, _ + _)
val result: Int = rdd.aggregate(10)(_ + _, _ + _)

fold

函数签名：

def fold(zeroValue: T)(op: (T, T) => T): T

函数说明：

折叠操作，aggregate 的简化版操作

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1, 2, 3, 4))
val foldResult: Int = rdd.fold(0)(_+_)

countByKey

函数签名：

def countByKey(): Map[K, Long]

函数说明：

统计每种 key 的个数

val rdd: RDD[(Int, String)] = sc.makeRDD(List((1, "a"), (1, "a"), (1, "a"), (2, "b"), (3, "c"), (3, "c")))
// 统计每种 key 的个数
val result: collection.Map[Int, Long] = rdd.countByKey()

save 相关算子

函数签名：

def saveAsTextFile(path: String): Unit
def saveAsObjectFile(path: String): Unit
def saveAsSequenceFile(
 path: String,
 codec: Option[Class[_ <: CompressionCodec]] = None): Unit

函数说明：

将数据保存到不同格式的文件中

// 保存成 Text 文件
rdd.saveAsTextFile("output")
// 序列化成对象保存到文件
rdd.saveAsObjectFile("output1")
// 保存成 Sequencefile 文件
rdd.map((_,1)).saveAsSequenceFile("output2")

foreach

函数签名：

def foreach(f: T => Unit): Unit = withScope {
 val cleanF = sc.clean(f)
 sc.runJob(this, (iter: Iterator[T]) => iter.foreach(cleanF))
}

函数说明：

分布式遍历 RDD 中的每一个元素，调用指定函数

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))
// 收集后打印
rdd.map(num=>num).collect().foreach(println)
println("****************")
// 分布式打印
rdd.foreach(println)

第四章、RDD 序列化

4.1 闭包检查

从计算的角度, 算子以外的代码都是在 Driver 端执行, 算子里面的代码都是在 Executor端执行。那么在 scala 的函数式编程中，就会导致算子内经常会用到算子外的数据，这样就形成了闭包的效果，如果使用的算子外的数据无法序列化，就意味着无法传值给 Executor端执行，就会发生错误，所以需要在执行任务计算前，检测闭包内的对象是否可以进行序列化，这个操作我们称之为闭包检测。Scala2.12 版本后闭包编译方式发生了改变

4.2 序列化方法和属性

从计算的角度, 算子以外的代码都是在 Driver 端执行, 算子里面的代码都是在 Executor端执行，看如下代码：

object serializable02_function {
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        //1.创建 SparkConf 并设置 App 名称
        val conf: SparkConf = new
            SparkConf().setAppName("SparkCoreTest").setMaster("local[*]")
        //2.创建 SparkContext，该对象是提交 Spark App 的入口
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)
        //3.创建一个 RDD
        val rdd: RDD[String] = sc.makeRDD(Array("hello world", "hello spark",
            "hive", "atguigu"))
        //3.1 创建一个 Search 对象
        val search = new Search("hello")
        //3.2 函数传递，打印：ERROR Task not serializable
        search.getMatch1(rdd).collect().foreach(println)
        //3.3 属性传递，打印：ERROR Task not serializable
        search.getMatch2(rdd).collect().foreach(println)
        //4.关闭连接
        sc.stop()
    } 
}
class Search(query:String) extends Serializable {
    def isMatch(s: String): Boolean = {
        s.contains(query)
    }
    // 函数序列化案例
    def getMatch1 (rdd: RDD[String]): RDD[String] = {
        //rdd.filter(this.isMatch)
        rdd.filter(isMatch)
    }
    // 属性序列化案例
    def getMatch2(rdd: RDD[String]): RDD[String] = {
        //rdd.filter(x => x.contains(this.query))
        rdd.filter(x => x.contains(query))
        //val q = query
        //rdd.filter(x => x.contains(q))
    } 
}

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark01_RDD_Serial {

    def main(args: Array[String]): Unit = {
        val sparConf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("WordCount")
        val sc = new SparkContext(sparConf)

        val rdd: RDD[String] = sc.makeRDD(Array("hello world", "hello spark", "hive", "atguigu"))

        val search = new Search("h")

        //search.getMatch1(rdd).collect().foreach(println)
        search.getMatch2(rdd).collect().foreach(println)

        sc.stop()
    }
    // 查询对象
    // 类的构造参数其实是类的属性, 构造参数需要进行闭包检测，其实就等同于类进行闭包检测
    class Search(query:String){

        def isMatch(s: String): Boolean = {
            s.contains(this.query)
        }

        // 函数序列化案例
        def getMatch1 (rdd: RDD[String]): RDD[String] = {
            rdd.filter(isMatch)
        }

        // 属性序列化案例
        def getMatch2(rdd: RDD[String]): RDD[String] = {
            val s = query
            rdd.filter(x => x.contains(s))
        }
    }
}

4.3 Kryo 序列化框架

参考地址: https://github.com/EsotericSoftware/kryo

Java 的序列化能够序列化任何的类。但是比较重（字节多），序列化后，对象的提交也比较大。Spark 出于性能的考虑，Spark2.0 开始支持另外一种 Kryo 序列化机制。Kryo 速度是 Serializable 的 10 倍。当 RDD 在 Shuffle 数据的时候，简单数据类型、数组和字符串类型已经在 Spark 内部使用 Kryo 来序列化。

注意：即使使用 Kryo 序列化，也要继承 Serializable 接口。

object serializable_Kryo {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf()
          .setAppName("SerDemo")
          .setMaster("local[*]")
          // 替换默认的序列化机制
          .set("spark.serializer", "org.apache.spark.serializer.KryoSerializer")
          // 注册需要使用 kryo 序列化的自定义类
          .registerKryoClasses(Array(classOf[Searcher]))
        val sc = new SparkContext(conf)
        val rdd: RDD[String] = sc.makeRDD(Array("hello world", "hello atguigu", "atguigu", "hahah"), 2)
        val searcher = new Searcher("hello")
        val result: RDD[String] = searcher.getMatchedRDD1(rdd)
        result.collect.foreach(println)
    }
}
case class Searcher(val query: String) {

    def isMatch(s: String) = {
        s.contains(query)
    }

    def getMatchedRDD1(rdd: RDD[String]) = {
        rdd.filter(isMatch)
    }
}

第五章、依赖关系

5.1 RDD 血缘关系

RDD的最重要的特性之一就是血缘关系（Lineage)，它描述了一个RDD是如何从父RDD计算得来的。如果某个RDD丢失了，则可以根据血缘关系，从父RDD计算得来。把这种关系画出来，就是DAG(direct acyclic graph)，有向无环图。

spark_dag

RDD 只支持粗粒度转换，即在大量记录上执行的单个操作。将创建 RDD 的一系列 Lineage（血统）记录下来，以便恢复丢失的分区。RDD 的 Lineage 会记录 RDD 的元数据信息和转换行为，当该 RDD 的部分分区数据丢失时，它可以根据这些信息来重新运算和恢复丢失的数据分区。

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}
import org.apache.spark.rdd.RDD

object Spark01_RDD_Dep {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparConf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("WordCount")
        val sc = new SparkContext(sparConf)

        val lines: RDD[String] = sc.textFile("datas/word.txt")
        println(lines.toDebugString)
        println("*************************")
        val words: RDD[String] = lines.flatMap(_.split(" "))
        println(words.toDebugString)
        println("*************************")
        val wordToOne = words.map(word=>(word,1))
        println(wordToOne.toDebugString)
        println("*************************")
        val wordToSum: RDD[(String, Int)] = wordToOne.reduceByKey(_+_)
        println(wordToSum.toDebugString)
        println("*************************")
        val array: Array[(String, Int)] = wordToSum.collect()
        array.foreach(println)

        sc.stop()

    }
}

这里所谓的依赖关系，其实就是两个相邻 RDD 之间的关系

val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)
val fileRDD: RDD[String] = sc.textFile("input/1.txt")
println(fileRDD.dependencies)
println("----------------------")
val wordRDD: RDD[String] = fileRDD.flatMap(_.split(" "))
println(wordRDD.dependencies)
println("----------------------")
val mapRDD: RDD[(String, Int)] = wordRDD.map((_,1))
println(mapRDD.dependencies)
println("----------------------")
val resultRDD: RDD[(String, Int)] = mapRDD.reduceByKey(_+_)
println(resultRDD.dependencies)
resultRDD.collect()

5.2 RDD 窄依赖（一对一）

窄依赖表示每一个父(上游)RDD 的 Partition 最多被子（下游）RDD 的一个 Partition 使用，窄依赖我们形象的比喻为独生子女。

class OneToOneDependency[T](rdd: RDD[T]) extends NarrowDependency[T](rdd)

5.3 RDD 宽依赖（一对多）

宽依赖表示同一个父（上游）RDD 的 Partition 被多个子（下游）RDD 的 Partition 依赖，会引起 Shuffle，总结：宽依赖我们形象的比喻为多生。

窄依赖和宽依赖的区别

class ShuffleDependency[K: ClassTag, V: ClassTag, C: ClassTag](
 @transient private val _rdd: RDD[_ <: Product2[K, V]],
 val partitioner: Partitioner,
 val serializer: Serializer = SparkEnv.get.serializer,
 val keyOrdering: Option[Ordering[K]] = None,
 val aggregator: Option[Aggregator[K, V, C]] = None,
 val mapSideCombine: Boolean = false)
 extends Dependency[Product2[K, V]]

5.4 RDD 阶段划分

依赖关系oneToOne不需要划分阶段
依赖关系一对多（shuffle）需要划分阶段

DAG（Directed Acyclic Graph）有向无环图是由点和线组成的拓扑图形，该图形具有方向，不会闭环。例如，DAG 记录了 RDD 的转换过程和任务的阶段。

RDD 阶段划分源码

try {
 // New stage creation may throw an exception if, for example, jobs are run on
a
 // HadoopRDD whose underlying HDFS files have been deleted.
 finalStage = createResultStage(finalRDD, func, partitions, jobId, callSite)
} catch {
 case e: Exception =>
 logWarning("Creating new stage failed due to exception - job: " + jobId, e)
 listener.jobFailed(e)
 return
}
……
private def createResultStage(
 rdd: RDD[_],
 func: (TaskContext, Iterator[_]) => _,
 partitions: Array[Int],
 jobId: Int,
 callSite: CallSite): ResultStage = {
val parents = getOrCreateParentStages(rdd, jobId)
val id = nextStageId.getAndIncrement()
val stage = new ResultStage(id, rdd, func, partitions, parents, jobId, callSite)
stageIdToStage(id) = stage
updateJobIdStageIdMaps(jobId, stage)
stage
}
……
private def getOrCreateParentStages(rdd: RDD[_], firstJobId: Int): List[Stage]
= {
getShuffleDependencies(rdd).map { shuffleDep =>
 getOrCreateShuffleMapStage(shuffleDep, firstJobId)
}.toList
}
……
private[scheduler] def getShuffleDependencies(
 rdd: RDD[_]): HashSet[ShuffleDependency[_, _, _]] = {
val parents = new HashSet[ShuffleDependency[_, _, _]]
val visited = new HashSet[RDD[_]]
val waitingForVisit = new Stack[RDD[_]]
waitingForVisit.push(rdd)
while (waitingForVisit.nonEmpty) {
 val toVisit = waitingForVisit.pop()
 if (!visited(toVisit)) {
 visited += toVisit
 toVisit.dependencies.foreach {
 case shuffleDep: ShuffleDependency[_, _, _] =>
 parents += shuffleDep
 case dependency =>
 waitingForVisit.push(dependency.rdd)
 }
 } }
parents
}

5.5 RDD 任务划分

RDD 任务切分中间分为：Application、Job、Stage 和 Task

Application：初始化一个 SparkContext 即生成一个 Application；
Job：一个 Action 算子就会生成一个 Job；
Stage：Stage 等于宽依赖(ShuffleDependency)的个数加 1；
Task：一个 Stage 阶段中，最后一个 RDD 的分区个数就是 Task 的个数。

注意：Application->Job->Stage->Task 每一层都是 1 对 n 的关系。

第六章、RDD 持久化

6.1 Cache 缓存

RDD 通过 Cache 或者 Persist 方法将前面的计算结果缓存，默认情况下会把数据以缓存在 JVM 的堆内存中。但是并不是这两个方法被调用时立即缓存，而是触发后面的 action 算子时，该 RDD 将会被缓存在计算节点的内存中，并供后面重用。

// cache 操作会增加血缘关系，不改变原有的血缘关系
println(wordToOneRdd.toDebugString)
// 数据缓存。
wordToOneRdd.cache()
// 可以更改存储级别
//mapRdd.persist(StorageLevel.MEMORY_AND_DISK_2)

cache(内存中) :

将数据临时存储在内存中进行数据重用
会在血缘关系中添加新的依赖。一旦出现问题，可以重头读取数据

persist(临时存储在磁盘) :
将数据临时存储在磁盘文件中进行数据重用

涉及到磁盘IO，性能较低，但是数据安全

如果作业执行完毕，临时保存的数据文件就会丢失
会在血缘关系中添加新的依赖。一旦出现问题，可以重头读取数据

存储级别

object StorageLevel {
 val NONE = new StorageLevel(false, false, false, false)
 val DISK_ONLY = new StorageLevel(true, false, false, false)
 val DISK_ONLY_2 = new StorageLevel(true, false, false, false, 2)
 val MEMORY_ONLY = new StorageLevel(false, true, false, true)
 val MEMORY_ONLY_2 = new StorageLevel(false, true, false, true, 2)
 val MEMORY_ONLY_SER = new StorageLevel(false, true, false, false)
 val MEMORY_ONLY_SER_2 = new StorageLevel(false, true, false, false, 2)
 val MEMORY_AND_DISK = new StorageLevel(true, true, false, true)
 val MEMORY_AND_DISK_2 = new StorageLevel(true, true, false, true, 2)
 val MEMORY_AND_DISK_SER = new StorageLevel(true, true, false, false)
 val MEMORY_AND_DISK_SER_2 = new StorageLevel(true, true, false, false, 2)
 val OFF_HEAP = new StorageLevel(true, true, true, false, 1)

持久化原则：

缓存有可能丢失，或者存储于内存的数据由于内存不足而被删除，RDD 的缓存容错机制保证了即使缓存丢失也能保证计算的正确执行。通过基于 RDD 的一系列转换，丢失的数据会被重算，由于 RDD 的各个 Partition 是相对独立的，因此只需要计算丢失的部分即可，并不需要重算全部 Partition。

Spark 会自动对一些 Shuffle 操作的中间数据做持久化操作(比如：reduceByKey)。这样做的目的是为了当一个节点 Shuffle 失败了避免重新计算整个输入。但是，在实际使用的时候，如果想重用数据，仍然建议调用 persist 或 cache。

6.2 CheckPoint 检查点

所谓的检查点其实就是通过将 RDD 中间结果写入磁盘。

由于血缘依赖过长会造成容错成本过高，这样就不如在中间阶段做检查点容错，如果检查点之后有节点出现问题，可以从检查点开始重做血缘，减少了开销。

对 RDD 进行 checkpoint 操作并不会马上被执行，必须执行 Action 操作才能触发。

// 设置检查点路径
sc.setCheckpointDir("./checkpoint1")
// 创建一个 RDD，读取指定位置文件:hello atguigu atguigu
val lineRdd: RDD[String] = sc.textFile("input/1.txt")
// 业务逻辑
val wordRdd: RDD[String] = lineRdd.flatMap(line => line.split(" "))
val wordToOneRdd: RDD[(String, Long)] = wordRdd.map {
 word => {
 (word, System.currentTimeMillis())
 } }
// 增加缓存,避免再重新跑一个 job 做 checkpoint
wordToOneRdd.cache()
// 数据检查点：针对 wordToOneRdd 做检查点计算
wordToOneRdd.checkpoint()
// 触发执行逻辑
wordToOneRdd.collect().foreach(println)

测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark06_RDD_Persist {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        // cache : 将数据临时存储在内存中进行数据重用
        //         会在血缘关系中添加新的依赖。一旦，出现问题，可以重头读取数据
        // persist : 将数据临时存储在磁盘文件中进行数据重用
        //           涉及到磁盘IO，性能较低，但是数据安全
        //           如果作业执行完毕，临时保存的数据文件就会丢失
        // checkpoint : 将数据长久地保存在磁盘文件中进行数据重用
        //           涉及到磁盘IO，性能较低，但是数据安全
        //           为了保证数据安全，所以一般情况下，会独立执行作业
        //           为了能够提高效率，一般情况下，是需要和cache联合使用
        //           执行过程中，会切断血缘关系。重新建立新的血缘关系
        //           checkpoint等同于改变数据源

        val sparConf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("Persist")
        val sc = new SparkContext(sparConf)
        sc.setCheckpointDir("cp")

        val list = List("Hello Scala", "Hello Spark")

        val rdd = sc.makeRDD(list)

        val flatRDD = rdd.flatMap(_.split(" "))

        val mapRDD = flatRDD.map(word=>{
            (word,1)
        })
        //mapRDD.cache()
        mapRDD.checkpoint()
        println(mapRDD.toDebugString)
        val reduceRDD: RDD[(String, Int)] = mapRDD.reduceByKey(_+_)
        reduceRDD.collect().foreach(println)
        println("**************************************")
        println(mapRDD.toDebugString)


        sc.stop()
    }
}

6.3 缓存和检查点区别

1）Cache 缓存只是将数据保存起来，不切断血缘依赖。Checkpoint 检查点切断血缘依赖。

2）Cache 缓存的数据通常存储在磁盘、内存等地方，可靠性低。Checkpoint 的数据通常存储在 HDFS 等容错、高可用的文件系统，可靠性高。

3）建议对 checkpoint()的 RDD 使用 Cache 缓存，这样 checkpoint 的 job 只需从 Cache 缓存中读取数据即可，否则需要再从头计算一次 RDD。

第七章、RDD 分区器

Spark 目前支持 Hash 分区和 Range 分区，和用户自定义分区。Hash 分区为当前的默认分区。分区器直接决定了 RDD 中分区的个数、RDD 中每条数据经过 Shuffle 后进入哪个分区，进而决定了 Reduce 的个数。

只有 Key-Value 类型的 RDD 才有分区器，非 Key-Value 类型的 RDD 分区的值是 None
每个 RDD 的分区 ID 范围：0 ~ (numPartitions - 1)，决定这个值是属于那个分区的。

7.1 Hash分区和Range分区

HashPartitioner：对于给定的 key，计算其 hashCode,并除以分区个数取余

class HashPartitioner(partitions: Int) extends Partitioner {
    require(partitions >= 0, s"Number of partitions ($partitions) cannot be negative.")
    def numPartitions: Int = partitions
    def getPartition(key: Any): Int = key match {
        case null => 0
        case _ => Utils.nonNegativeMod(key.hashCode, numPartitions)
    }
    override def equals(other: Any): Boolean = other match {
        case h: HashPartitioner =>
            h.numPartitions == numPartitions
        case _ =>
            false
    }
    override def hashCode: Int = numPartitions
}

RangePartitioner：将一定范围内的数据映射到一个分区中，尽量保证每个分区数据均匀，而且分区间有序

class RangePartitioner[K : Ordering : ClassTag, V](partitions: Int, rdd: RDD[_ <: Product2[K, V]], private var ascending: Boolean = true) extends Partitioner {
    // We allow partitions = 0, which happens when sorting an empty RDD under the default settings.
    require(partitions >= 0, s"Number of partitions cannot be negative but found $partitions.")
    private var ordering = implicitly[Ordering[K]]
    // An array of upper bounds for the first (partitions - 1) partitions
    private var rangeBounds: Array[K] = {
        ...
    }
    def numPartitions: Int = rangeBounds.length + 1
    private var binarySearch: ((Array[K], K) => Int) = CollectionsUtils.makeBinarySearch[K]
    def getPartition(key: Any): Int = {
        val k = key.asInstanceOf[K]
        var partition = 0
        if (rangeBounds.length <= 128) {
            // If we have less than 128 partitions naive search
            while (partition < rangeBounds.length && ordering.gt(k,
                rangeBounds(partition))) {
                partition += 1
            }
        } else {
            // Determine which binary search method to use only once.
            partition = binarySearch(rangeBounds, k)
            // binarySearch either returns the match location or -[insertion point]-1
            if (partition < 0) {
                partition = -partition-1
            }
            if (partition > rangeBounds.length) {
                partition = rangeBounds.length
            }
        }
        if (ascending) {
            partition
        } else {
            rangeBounds.length - partition
        }
    }
    override def equals(other: Any): Boolean = other match {
    ...
    }
    override def hashCode(): Int = {
        ...
    }
    @throws(classOf[IOException])
    private def writeObject(out: ObjectOutputStream): Unit =
        Utils.tryOrIOException {
            ...
        }
    @throws(classOf[IOException])
    private def readObject(in: ObjectInputStream): Unit = Utils.tryOrIOException
    {
        ...
    } 
}

7.2 分区测试

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark._

object SparkPartitioner {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    //1:初始化SparkContext
    val conf=new SparkConf().setAppName("partitioner").setMaster("local")
    val sc=new SparkContext(conf)
    val list = List("1","2","3","4","5","6");
    //2:初始数据到RDD，执行map计算,构造(key,value)数据1->(1,value_1)
    val rdd = sc.parallelize(list).map(x=>(x,"value_"+x))

    rdd.foreachPartition(t => {
      val id =  TaskContext.get.partitionId
      println("base partitionNum:" + id)
      t.foreach( data => {
        println(data)
      })
    })

    //3:并对数据进行HashPartitioner分区
      rdd.partitionBy(new HashPartitioner(3)).foreachPartition(t => {
      val id =  TaskContext.get.partitionId
      println("HashPartitioner partitionNum:" + id)
      t.foreach( data => {
        println(data)
      })
    })


    //4:并对数据进行RangePartitioner分区
    rdd.partitionBy(new RangePartitioner(3,rdd,true,3)).foreachPartition(t => {
      val id =  TaskContext.get.partitionId
      println("RangePartitioner partitionNum:" + id)
      t.foreach( data => {
        println(data)
      })
    })

    //4：停止SparkContext
    sc.stop()
  }
}

7.3 自定义分区

import org.apache.spark.rdd.RDD
import org.apache.spark.{Partitioner, SparkConf, SparkContext, TaskContext}

class SelfPartitioner(numParts:Int) extends Partitioner {

  //覆盖分区数
  override def numPartitions: Int = numParts

  //覆盖分区号获取函数
  override def getPartition(key: Any): Int = {
    //以"-"分割数据，将前缀相同的数据放在一个分区
    val prex = key.toString.split("-").apply(0)
    val code = (prex.hashCode % numPartitions)
    if (code < 0) {
         code + numPartitions
    } else {
         code
    }
  }
}

object SparkSelfPartitioner {

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    //1:初始化SparkContext
    val conf=new SparkConf().setAppName("partitioner").setMaster("local")
    val sc=new SparkContext(conf)
    var list = List("beijing-1","beijing-2","beijing-3","shanghai-1","shanghai-2","tianjing-1","tianjing-2");

    //2:初始数据到RDD
    val rdd: RDD[String] = sc.parallelize(list)
    rdd.cache()
    rdd.persist()

    //3:执行map计算，使用自定义分区，将key中前缀相同的数据分配在同一个分区中计算
    // beijing-1 ->(beijing-1,1)
    //rdd.map((_,1)).partitionBy(new SelfPartitioner(3)).foreachPartition(t => {
    rdd.map((_,1)).partitionBy(new SelfPartitioner(3)).foreachPartition(t => {
          val id =  TaskContext.get.partitionId
          println("partitionNum:" + id)
          t.foreach( data => {
               println(data)
          })
    })
    //4：停止SparkContext
    sc.stop()

  }

}

第八章、RDD 文件读取与保存

Spark 的数据读取及数据保存可以从两个维度来作区分：文件格式以及文件系统。

文件格式分为：text 文件、csv 文件、sequence 文件以及 Object 文件；
文件系统分为：本地文件系统、HDFS、HBASE 以及数据库。

8.1 text 文件

// 读取输入文件 可以设置分区数
val inputRDD: RDD[String] = sc.textFile("input/1.txt",2)
// 保存数据
inputRDD.saveAsTextFile("output")

8.2 sequence 文件

SequenceFile 文件是 Hadoop 用来存储二进制形式的 key-value 对而设计的一种平面文件(Flat File)。在 SparkContext 中，可以调用 sequenceFile[keyClass, valueClass](path)。

// 保存数据为 SequenceFile
dataRDD.saveAsSequenceFile("output")
// 读取 SequenceFile 文件
sc.sequenceFile[Int,Int]("output").collect().foreach(println)

8.3 object 对象文件

对象文件是将对象序列化后保存的文件，采用 Java 的序列化机制。可以通过 objectFile[T: ClassTag](path)函数接收一个路径，读取对象文件，返回对应的 RDD，也可以通过调用saveAsObjectFile()实现对对象文件的输出。因为是序列化所以要指定类型。

// 保存数据
dataRDD.saveAsObjectFile("output")
// 读取数据
sc.objectFile[Int]("output").collect().foreach(println)

读取

package com.atguigu.bigdata.spark.core.rdd.io

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark01_RDD_IO_Load {

    def main(args: Array[String]): Unit = {
        val sparConf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("WordCount")
        val sc = new SparkContext(sparConf)

        val rdd = sc.textFile("output1")
        println(rdd.collect().mkString(","))

        val rdd1 = sc.objectFile[(String, Int)]("output2")
        println(rdd1.collect().mkString(","))

        val rdd2 = sc.sequenceFile[String, Int]("output3")
        println(rdd2.collect().mkString(","))

        sc.stop()
    }
}

保存

package com.atguigu.bigdata.spark.core.rdd.io

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark01_RDD_IO_Save {

    def main(args: Array[String]): Unit = {
        val sparConf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("WordCount")
        val sc = new SparkContext(sparConf)

        val rdd = sc.makeRDD(
            List(
                ("a", 1),
                ("b", 2),
                ("c", 3)
            )
        )
        rdd.saveAsTextFile("output1")
        rdd.saveAsObjectFile("output2")
        rdd.saveAsSequenceFile("output3")
        sc.stop()
    }
}

第九章、累加器

分布式共享只写变量

9.1 实现原理

累加器用来把 Executor 端变量信息聚合到 Driver 端。在 Driver 程序中定义的变量，在Executor 端的每个 Task 都会得到这个变量的一份新的副本，每个 task 更新这些副本的值后，传回 Driver 端进行 merge。

9.2 基础编程

系统累加器

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark01_Acc {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparConf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("Acc")
        val sc = new SparkContext(sparConf)

        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))

        // reduce : 分区内计算，分区间计算
        //val i: Int = rdd.reduce(_+_)
        //println(i)
        var sum = 0
        rdd.foreach(
            num => {
                sum += num
            }
        )
        println("sum = " + sum)

        sc.stop()

    }
}

Spark提供的累加器

val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4,5))
// 声明累加器
var sum = sc.longAccumulator("sum");
rdd.foreach(
 num => {
 // 使用累加器
 sum.add(num)
 } )
// 获取累加器的值
println("sum = " + sum.value)

测试

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark02_Acc {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparConf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("Acc")
        val sc = new SparkContext(sparConf)

        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))

        // 获取系统累加器
        // Spark默认就提供了简单数据聚合的累加器
        val sumAcc = sc.longAccumulator("sum")

        //sc.doubleAccumulator
        //sc.collectionAccumulator

        rdd.foreach(
            num => {
                // 使用累加器
                sumAcc.add(num)
            }
        )

        // 获取累加器的值
        println(sumAcc.value)
        sc.stop()
    }
}

运行结果：

使用累加器注意

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object Spark03_Acc {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparConf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("Acc")
        val sc = new SparkContext(sparConf)

        val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))

        // 获取系统累加器
        // Spark默认就提供了简单数据聚合的累加器
        val sumAcc = sc.longAccumulator("sum")

        //sc.doubleAccumulator
        //sc.collectionAccumulator

        val mapRDD = rdd.map(
            num => {
                // 使用累加器
                sumAcc.add(num)
                num
            }
        )

        // 获取累加器的值
        // 少加：转换算子中调用累加器，如果没有行动算子的话，那么不会执行
        // 多加：累加器全局共享，调用几次行动算子，转换算子中的累加器就会执行几次
        // 一般情况下，累加器会放置在行动算子进行操作
        mapRDD.collect()
        mapRDD.collect()
        println(sumAcc.value)

        sc.stop()

    }
}

自定义累加器

可以使用累加器避免计算中的Shuffle操作

简单的数据累加都可以用累加器，例如word count

import org.apache.spark.util.AccumulatorV2
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

import scala.collection.mutable

object Spark04_Acc_WordCount {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparConf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("Acc")
        val sc = new SparkContext(sparConf)

        val rdd = sc.makeRDD(List("hello", "spark", "hello"))

        // 累加器 : WordCount
        // 创建累加器对象
        val wcAcc = new MyAccumulator()
        // 向Spark进行注册
        sc.register(wcAcc, "wordCountAcc")

        rdd.foreach(
            word => {
                // 数据的累加（使用累加器）
                wcAcc.add(word)
            }
        )

        // 获取累加器累加的结果
        println(wcAcc.value)

        sc.stop()

    }
    /*
      自定义数据累加器：WordCount

      1. 继承AccumulatorV2, 定义泛型
         IN : 累加器输入的数据类型 String
         OUT : 累加器返回的数据类型 mutable.Map[String, Long]

      2. 重写方法（6）
     */
    class MyAccumulator extends AccumulatorV2[String, mutable.Map[String, Long]] {

        private var wcMap = mutable.Map[String, Long]()

        // 判断是否初始状态
        override def isZero: Boolean = {
            wcMap.isEmpty
        }

        override def copy(): AccumulatorV2[String, mutable.Map[String, Long]] = {
            new MyAccumulator()
        }

        override def reset(): Unit = {
            wcMap.clear()
        }

        // 获取累加器需要计算的值
        override def add(word: String): Unit = {
            val newCnt = wcMap.getOrElse(word, 0L) + 1
            wcMap.update(word, newCnt)
        }

        // Driver合并多个累加器
        override def merge(other: AccumulatorV2[String, mutable.Map[String, Long]]): Unit = {

            val map1 = this.wcMap
            val map2 = other.value

            map2.foreach{
                case ( word, count ) => {
                    val newCount = map1.getOrElse(word, 0L) + count
                    map1.update(word, newCount)
                }
            }
        }

        // 累加器结果
        override def value: mutable.Map[String, Long] = {
            wcMap
        }
    }
}

第十章、广播变量

分布式共享只读变量
广播变量允许应用程序在每台服务器上保留一个只读变量副本，以便于每个节点快速获取副本数据集进行计算。
Spark 使用有效的广播算法来分发广播变量，以降低通信成本。
Spark 广播变量自动广播每个阶段中任务所需要的公共数据，以这种方式广播的数据以序列化形式缓存在系统中，在运行任务期间需要这些公用数据时将其进行反序列化操作即可。

10.1 实现原理

广播变量用来高效分发较大的对象。向所有工作节点发送一个较大的只读值，以供一个或多个 Spark 操作使用。比如，如果你的应用需要向所有节点发送一个较大的只读查询表，广播变量用起来都很顺手。在多个并行操作中使用同一个变量，但是 Spark 会为每个任务分别发送。

10.2 基础编程

import org.apache.spark.broadcast.Broadcast
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

import scala.collection.mutable

object Spark06_Bc {

    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val sparConf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName("Acc")
        val sc = new SparkContext(sparConf)

        val rdd1 = sc.makeRDD(List(
            ("a", 1),("b", 2),("c", 3)
        ))
        val map = mutable.Map(("a", 4),("b", 5),("c", 6))

        // 封装广播变量
        val bc: Broadcast[mutable.Map[String, Int]] = sc.broadcast(map)

        rdd1.map {
            case (w, c) => {
                // 方法广播变量
                val l: Int = bc.value.getOrElse(w, 0)
                (w, (c, l))
            }
        }.collect().foreach(println)

        sc.stop()

    }
}

运行结果：

(a,(1,4))
(b,(2,5))
(c,(3,6))

posted @ 2022-02-03 19:13 王陸阅读(160) 评论(0) 编辑收藏举报

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王陸

我可不是为了被全人类喜欢才活着的，只要对于某一个人来说我是必要的，我就能活下去。

Spark （二）核心编程

第零章、三大数据结构

第一章、RDD

1.1 什么是 RDD

1.2 核心属性

1.3 执行原理

1.4 基础编程

RDD 创建

RDD 并行度与分区

1.5 算子

1.6 Lazy Loda 懒加载

第二章、RDD 转换算子

2.1 Value 类型

map

mapValues

mapPartitions

mapPartitionsWithIndex

flatMap 扁平化映射

glom 聚合

groupBy 分组

filter 过滤

sample 抽样

distinct 去重

coalesce 缩减分区

repartition 增大分区

sortBy 根据指定规则排序

2.2 双 Value类型

intersection 交集

union 并集

subtract 差集

zip 拉链

2.3 Key - Value 类型

partitionBy

reduceByKey

groupByKey

aggregateByKey

foldByKey

combineByKey

sorByKey

join

leftOuterJoin

cogroup

2.4 案例实操

第三章、RDD 行动算子

reduce

collect

count

first

take

takeOrdered

aggregate

fold

countByKey

save 相关算子

foreach

第四章、RDD 序列化

4.1 闭包检查

4.2 序列化方法和属性

4.3 Kryo 序列化框架

第五章、依赖关系

5.1 RDD 血缘关系

5.2 RDD 窄依赖（一对一）

5.3 RDD 宽依赖（一对多）

5.4 RDD 阶段划分

5.5 RDD 任务划分

第六章、RDD 持久化

6.1 Cache 缓存

6.2 CheckPoint 检查点

6.3 缓存和检查点区别

第七章、RDD 分区器

7.1 Hash分区和Range分区

7.2 分区测试

7.3 自定义分区

第八章、RDD 文件读取与保存

8.1 text 文件

8.2 sequence 文件

8.3 object 对象文件

第九章、累加器