SPARK核心编程
一、spark基本工作原理与RDD
1.Spark的基本工作原理
1.分布式（RDD的partition）
2.主要是基于内存（少数情况下数基于磁盘）
3.迭代式计算（RDD->RDD->RDD）
客户端（client）：我们在本地编写了spark程序，然后必须在某台能够连接spark的机器上提交spark程序
Spark程序被提交到spark集群上进行运算
spark数据的来源可能是hadoop的hdfs或者hive上，将读取到的数据分散到集群的不同的节点的内存中，对节点上的数据进行操作处理，处理后的数据可能会移动到其他节点的内存中，可能是继续由其他的节点进行操作，所有的计算操作都是针对多个节点上的数据，进行并行计算操作的（因为一个RDD是分区的，每个计算都是在不同节点上并行计算）。
Spark处理完的结果存储的位置可能是hadoop的hdfs、hive或者是MySQL等DB亦或是直接返回到客户端（运行spark程序的机器进程）
Spark与mapreduce最大的不同就在于，迭代式计算模型：
Mapreduce ，分为两个阶段，map和reduce，两个节点完了，就结束了，所以我们在一个job中能做得处理很有限，只能在map和reduce里处理
Spark，计算模型可以分为n个阶段，因为他是内存迭代式的，我们在处理完一个阶段以后，可以继续往下处理很多的阶段，而不只是两个阶段，所以，spark相较于mapreduce来说，计算模型可以提供更强大的功能
2.RDD以及其特点
弹性：内存资源不足的情况下，自动将RDD存储到磁盘上，以及切换机制
分布式：被分区的，分布到不同的节点上进行并行的计算
数据集：数据的集合
1、RDD是Spark提供的核心抽象，全称为Resillient Distributed Dataset，即弹性分布式数据集。
2、RDD在抽象上来说是一种元素集合，包含了数据。它是被分区的，分为多个分区，每个分区分布在集群中的不同节点上，从而让RDD中的数据可以被并行操作。（分布式数据集）
3、RDD通常通过Hadoop上的文件，即HDFS文件或者Hive表，来进行创建；有时也可以通过应用程序中的集合的并行化来创建。
4、RDD最重要的特性就是，提供了容错性，可以自动从节点失败中恢复过来。即如果某个节点上的RDD partition，因为节点故障，导致数据丢了，那么RDD会自动通过自己的数据来源重新计算该partition。这一切对使用者是透明的。
5、RDD的数据默认情况下存放在内存中的，但是在内存资源不足时，Spark会自动将RDD数据写入磁盘。（弹性）
一个RDD在逻辑上，抽象的代表一个HDFS文件。但是他实际上是被分区得。分为多个分区，多个分区散落在spark集群中的不同的节点上。比如RDD有90万数据，分为9个partition,9个分区
现在，节点9出了故障，导致parttion 9的数据丢失，RDD具有很强的容错性，当他发现自己的数据丢失了，那么此时会自动从自己来源的数据进行重计算，重新获取自己这份数据，这一切对用户，都是完全透明的。
RDD的每个partition，在spark节点上存储时，默认都是放在内存中的。但是如果说内存放不下这么多数据时，比如每个节点最多放5万数据，结果你每个partition是10万数据。那么就会把partition中的部分数据写入磁盘上，进行保存。
而上述这一切，对于用户来说，都是完全透明的。也就是说，你不用去管RDD的数据存储在哪里，内存，还是磁盘。只要关注，你针对RDD来进行计算，和处理，等等操作即可。
所以说，RDD的这种自动进行内存和磁盘之间权衡和切换的机制，就是RDD的弹性的特点所在。
3.spark核心编程
Spark核心编程是什么？
第一:
定义初始的RDD，就是说你要定义第一个RDD是从哪里，读取数据，hdfs、linux本地文件、程序中的集合。
第二：
定义对RDD的计算操作，这个在spark中称之为算子，map 、reduce、flatMap、groupByKey等，比mapreduce强大太多
第三:
就是循环往复的过程，计算完成之后，数据就可能到了一批新的节点上，也就是变成了一个新的RDD，然后在再次反复，针对新的RDD定义计算操作
第四;
获取最终的数据，将数据保存起来
每一个节点上的每一批数据，实际上就是一个RDD，一个RDD是分布式的，所以数据都散落在一批节点上了，每个节点都存储了RDD的部分partition
4.spark开发
1、核心开发：离线批处理 / 延迟性的交互式数据处理
2、SQL查询：底层都是RDD和计算操作
3、实时计算：底层都是RDD和计算操作
二、使用java、Scala、spark-shell开发wordCount
1、用Java开发wordcount程序
1.1 配置maven环境
1.2 如何进行本地测试
【注意】
本地测试的作用，先伪造一些数据，测试代码的正确性之后，提交到集群中，执行
防止在集群中出错，同时减少解决问题的时间，因为数据量比实际的要少的多
1.3 如何使用spark-submit提交到spark集群进行执行（spark-submit常用参数说明，spark-submit其实就类似于hadoop的hadoop jar命令）
Pom.xml
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>cn.spark</groupId>
<artifactId>SparkTest</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<packaging>jar</packaging>
<name>SparkTest</name>
<url>http://maven.apache.org</url>
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<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>junit</groupId>
<artifactId>junit</artifactId>
<version>3.8.1</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
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<groupId>org.apache.spark</groupId>
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<version>1.3.0</version>
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<groupId>org.apache.spark</groupId>
<artifactId>spark-sql_2.10</artifactId>
<version>1.3.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.spark</groupId>
<artifactId>spark-hive_2.10</artifactId>
<version>1.3.0</version>
</dependency>
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<groupId>org.apache.spark</groupId>
<artifactId>spark-streaming_2.10</artifactId>
<version>1.3.0</version>
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<groupId>org.apache.hadoop</groupId>
<artifactId>hadoop-client</artifactId>
<version>2.4.1</version>
</dependency>
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<groupId>org.apache.spark</groupId>
<artifactId>spark-streaming-kafka_2.10</artifactId>
<version>1.3.0</version>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<sourceDirectory>src/main/java</sourceDirectory>
<testSourceDirectory>src/main/test</testSourceDirectory>
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<artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
<configuration>
<descriptorRefs>
<descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>
</descriptorRefs>
<archive>
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<mainClass></mainClass>
</manifest>
</archive>
</configuration>
<executions>
<execution>
<id>make-assembly</id>
<phase>package</phase>
<goals>
<goal>single</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
</plugin>
<plugin>
<groupId>org.codehaus.mojo</groupId>
<artifactId>exec-maven-plugin</artifactId>
<version>1.2.1</version>
<executions>
<execution>
<goals>
<goal>exec</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
<configuration>
<executable>java</executable>
<includeProjectDependencies>true</includeProjectDependencies>
<includePluginDependencies>false</includePluginDependencies>
<classpathScope>compile</classpathScope>
<mainClass>cn.spark.sparktest.App</mainClass>
</configuration>
</plugin>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<configuration>
<source>1.6</source>
<target>1.6</target>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
Wordcountlocal
package cn.spark.study.core;
import java.util.Arrays;
import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaPairRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.FlatMapFunction;
import org.apache.spark.api.java.function.Function2;
import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
import org.apache.spark.api.java.function.VoidFunction;
import scala.Tuple2;
/**
* 使用java开发本地测试的wordcount程序
* @author Administrator
*
*/
public class WordCountLocal {
public static void main(String[] args) {
// 编写Spark应用程序
// 本地执行，是可以执行在eclipse中的main方法中，执行的
// 第一步：创建SparkConf对象，设置Spark应用的配置信息
// 使用setMaster()可以设置Spark应用程序要连接的Spark集群的master节点的url
// 但是如果设置为local则代表，在本地运行
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("WordCountLocal")
.setMaster("local");
// 第二步：创建JavaSparkContext对象
// 在Spark中，SparkContext是Spark所有功能的一个入口，你无论是用java、scala，甚至是python编写
// 都必须要有一个SparkContext，它的主要作用，包括初始化Spark应用程序所需的一些核心组件，包括
// 调度器（DAGSchedule、TaskScheduler），还会去到Spark Master节点上进行注册，等等
// 一句话，SparkContext，是Spark应用中，可以说是最最重要的一个对象
// 但是呢，在Spark中，编写不同类型的Spark应用程序，使用的SparkContext是不同的，如果使用scala，
// 使用的就是原生的SparkContext对象
// 但是如果使用Java，那么就是JavaSparkContext对象
// 如果是开发Spark SQL程序，那么就是SQLContext、HiveContext
// 如果是开发Spark Streaming程序，那么就是它独有的SparkContext
// 以此类推
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 第三步：要针对输入源（hdfs文件、本地文件，等等），创建一个初始的RDD
// 输入源中的数据会打散，分配到RDD的每个partition中，从而形成一个初始的分布式的数据集
// 我们这里呢，因为是本地测试，所以呢，就是针对本地文件
// SparkContext中，用于根据文件类型的输入源创建RDD的方法，叫做textFile()方法
// 在Java中，创建的普通RDD，都叫做JavaRDD
// 在这里呢，RDD中，有元素这种概念，如果是hdfs或者本地文件呢，创建的RDD，每一个元素就相当于
// 是文件里的一行
JavaRDD<String> lines = sc.textFile("C://Users//Administrator//Desktop//spark.txt");
// 第四步：对初始RDD进行transformation操作，也就是一些计算操作
// 通常操作会通过创建function，并配合RDD的map、flatMap等算子来执行
// function，通常，如果比较简单，则创建指定Function的匿名内部类
// 但是如果function比较复杂，则会单独创建一个类，作为实现这个function接口的类
// 先将每一行拆分成单个的单词
// FlatMapFunction，有两个泛型参数，分别代表了输入和输出类型
// 我们这里呢，输入肯定是String，因为是一行一行的文本，输出，其实也是String，因为是每一行的文本
// 这里先简要介绍flatMap算子的作用，其实就是，将RDD的一个元素，给拆分成一个或多个元素
JavaRDD<String> words = lines.flatMap(new FlatMapFunction<String, String>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Iterable<String> call(String line) throws Exception {
return Arrays.asList(line.split(" "));
}
});
// 接着，需要将每一个单词，映射为(单词, 1)的这种格式
// 因为只有这样，后面才能根据单词作为key，来进行每个单词的出现次数的累加
// mapToPair，其实就是将每个元素，映射为一个(v1,v2)这样的Tuple2类型的元素
// 如果大家还记得scala里面讲的tuple，那么没错，这里的tuple2就是scala类型，包含了两个值
// mapToPair这个算子，要求的是与PairFunction配合使用，第一个泛型参数代表了输入类型
// 第二个和第三个泛型参数，代表的输出的Tuple2的第一个值和第二个值的类型
// JavaPairRDD的两个泛型参数，分别代表了tuple元素的第一个值和第二个值的类型
JavaPairRDD<String, Integer> pairs = words.mapToPair(
new PairFunction<String, String, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Tuple2<String, Integer> call(String word) throws Exception {
return new Tuple2<String, Integer>(word, 1);
}
});
// 接着，需要以单词作为key，统计每个单词出现的次数
// 这里要使用reduceByKey这个算子，对每个key对应的value，都进行reduce操作
// 比如JavaPairRDD中有几个元素，分别为(hello, 1) (hello, 1) (hello, 1) (world, 1)
// reduce操作，相当于是把第一个值和第二个值进行计算，然后再将结果与第三个值进行计算
// 比如这里的hello，那么就相当于是，首先是1 + 1 = 2，然后再将2 + 1 = 3
// 最后返回的JavaPairRDD中的元素，也是tuple，但是第一个值就是每个key，第二个值就是key的value
// reduce之后的结果，相当于就是每个单词出现的次数
JavaPairRDD<String, Integer> wordCounts = pairs.reduceByKey(
new Function2<Integer, Integer, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Integer call(Integer v1, Integer v2) throws Exception {
return v1 + v2;
}
});
// 到这里为止，我们通过几个Spark算子操作，已经统计出了单词的次数
// 但是，之前我们使用的flatMap、mapToPair、reduceByKey这种操作，都叫做transformation操作
// 一个Spark应用中，光是有transformation操作，是不行的，是不会执行的，必须要有一种叫做action
// 接着，最后，可以使用一种叫做action操作的，比如说，foreach，来触发程序的执行
wordCounts.foreach(new VoidFunction<Tuple2<String,Integer>>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(Tuple2<String, Integer> wordCount) throws Exception {
System.out.println(wordCount._1 + " appeared " + wordCount._2 + " times.");
}
});
sc.close();
}
}
集群模式
package cn.spark.study.core;
import java.util.Arrays;
import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaPairRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.FlatMapFunction;
import org.apache.spark.api.java.function.Function2;
import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
import org.apache.spark.api.java.function.VoidFunction;
import scala.Tuple2;
/**
* 将java开发的wordcount程序部署到spark集群上运行
* @author Administrator
*/
public class WordCountCluster {
public static void main(String[] args) {
// 如果要在spark集群上运行，需要修改的，只有两个地方
// 第一，将SparkConf的setMaster()方法给删掉，默认它自己会去连接
// 第二，我们针对的不是本地文件了，修改为hadoop hdfs上的真正的存储大数据的文件
// 实际执行步骤：
// 1、将spark.txt文件上传到hdfs上去
// 2、使用我们最早在pom.xml里配置的maven插件，对spark工程进行打包
// 3、将打包后的spark工程jar包，上传到机器上执行
// 4、编写spark-submit脚本
// 5、执行spark-submit脚本，提交spark应用到集群执行
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("WordCountCluster");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
JavaRDD<String> lines = sc.textFile("hdfs://spark1:9000/spark.txt");
JavaRDD<String> words = lines.flatMap(new FlatMapFunction<String, String>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Iterable<String> call(String line) throws Exception {
return Arrays.asList(line.split(" "));
}
});
JavaPairRDD<String, Integer> pairs = words.mapToPair(
new PairFunction<String, String, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Tuple2<String, Integer> call(String word) throws Exception {
return new Tuple2<String, Integer>(word, 1);
}
});
JavaPairRDD<String, Integer> wordCounts = pairs.reduceByKey(
new Function2<Integer, Integer, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Integer call(Integer v1, Integer v2) throws Exception {
return v1 + v2;
}
});
wordCounts.foreach(new VoidFunction<Tuple2<String,Integer>>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(Tuple2<String, Integer> wordCount) throws Exception {
System.out.println(wordCount._1 + " appeared " + wordCount._2 + " times.");
}
});
sc.close();
}
}
2、用Scala开发wordcount程序
2.1 下载scala ide for eclipse
2.2 在Java Build Path中，添加spark依赖包（如果与scala ide for eclipse原生的scala版本发生冲突，则移除原生的scala / 重新配置scala compiler）
2.3 用export导出scala spark工程
Scala_wordcount
package cn.spark.study.core
import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.SparkContext
object WordCount {
def main(args: Array[String]) {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("WordCount");
val sc = new SparkContext(conf)
val lines = sc.textFile("hdfs://spark1:9000/spark.txt", 1);
val words = lines.flatMap { line => line.split(" ") }
val pairs = words.map { word => (word, 1) }
val wordCounts = pairs.reduceByKey { _ + _ }
wordCounts.foreach(wordCount => println(wordCount._1 + " appeared " + wordCount._2 + " times."))
Sc.stop()
}
}
3、用spark-shell开发wordcount程序
3.1 常用于简单的测试
--master 不写表示的是local 本地模式
--master spark://hadoop01:7077 表示的是spark自生的集群模式 standalone
--master yarn-client
--master yarn-cluster 表示spark应用运行在yarn上
三、spark的架构原理
1.原理图
2.详解
组件：master worker executor task driver
1.我们在集群中的一个节点上或者自己提交spark程序的机器上提交一个spark程序后，会启动一个driver进程。
2.Driver 进程启动后会做一些初始化的操作，在这个过程中，就会发送发送请求到master上，进行spark应用程序的注册，说白了就是让master知道，有一个新的spark应用程序要运行。
3.Master是一个进行，主要是负责资源的调度和分配，还有集群的监控等职责。
4.Worker是一个进行，主要是负责两个，一个是用自己的内存存储RDD的某个或者是某些partition,另外一个是启动其他的进程和线程，对RDD上的partition进行处理和计算
5.Worker接收到master的请求之后，会为spark应用起动executor
6.Executor和task其实就是负责执行，对RDD的partition进行并行的计算，也就是执行我们对RDD定义的，比如map flatMap reduce 等算子操作
7. Executor启动之后，会向driver进行反注册，这样driver就知道哪些executor是为他进行服务的了。
8.Driver注册了一些executor之后，就可以开始正式的执行我们的spark应用程序了。首先第一步就是创建RDD，读取数据源的文件
9.HDFS上的文件内容被读取到多个work节点上，形成内存中的分布式的数据集，也就是初始RDD
10.Driver会根据我们对RDD定义的操作，提交一大堆的task去executor上
11.Executor接收到task之后，会启动多个线程来执行task.
12.Task会对RDD的partition数据执行指定的算子操作，形成新的RDD的partition
四、创建RDD
创建的方式
进行Spark核心编程时，首先要做的第一件事，就是创建一个初始的RDD。该RDD中，通常就代表和包含了Spark应用程序的输入源数据。然后在创建了初始的RDD之后，才可以通过Spark Core提供的transformation算子，对该RDD进行转换，来获取其他的RDD。
Spark core提供三种创建RDD的三种方式：
1.使用程序中的集合创建RDD，并行化集合
如果要通过并行化集合来创建RDD，需要针对程序中的集合，调用SparkContext的parallelize()方法。Spark会将集合中的数据拷贝到集群上去，形成一个分布式的数据集合，也就是一个RDD。相当于是，集合中的部分数据会到一个节点上，而另一部分数据会到其他节点上。然后就可以用并行的方式来操作这个分布式数据集合，即RDD。
调用parallelize()时，有一个重要的参数可以指定，就是要将集合切分成多少个partition。Spark会为每一个partition运行一个task来进行处理。Spark官方的建议是，为集群中的每个CPU创建2~4个partition。Spark默认会根据集群的情况来设置partition的数量。但是也可以在调用parallelize()方法时，传入第二个参数，来设置RDD的partition数量。比如parallelize(arr, 10)
// 案例：1到10累加求和
val arr = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
val rdd = sc.parallelize(arr)
val sum = rdd.reduce(_ + _)
2.使用本地文件创建RDD
Spark是支持使用任何Hadoop支持的存储系统上的文件创建RDD的，比如说HDFS、Cassandra、HBase以及本地文件。通过调用SparkContext的textFile()方法，可以针对本地文件或HDFS文件创建RDD。
有几个事项是需要注意的：
1、如果是针对本地文件的话，如果是在windows上本地测试，windows上有一份文件即可；如果是在spark集群上针对linux本地文件，那么需要将文件拷贝到所有worker节点上。
2、Spark的textFile()方法支持针对目录、压缩文件以及通配符进行RDD创建。
3、Spark默认会为hdfs文件的每一个block创建一个partition，但是也可以通过textFile()的第二个参数手动设置分区数量，只能比block数量多，不能比block数量少。
// 案例：文件字数统计
val rdd = sc.textFile("data.txt")
val wordCount = rdd.map(line => line.length).reduce(_ + _)
3.使用HDFS文件创建RDD
Spark的textFile()除了可以针对上述几种普通的文件创建RDD之外，还有一些特列的方法来创建RDD：
1、SparkContext.wholeTextFiles()方法，可以针对一个目录中的大量小文件，返回<filename, fileContent>组成的pair，作为一个PairRDD，而不是普通的RDD。普通的textFile()返回的RDD中，每个元素就是文件中的一行文本。
2、SparkContext.sequenceFile[K, V]()方法，可以针对SequenceFile创建RDD，K和V泛型类型就是SequenceFile的key和value的类型。K和V要求必须是Hadoop的序列化类型，比如IntWritable、Text等。
3、SparkContext.hadoopRDD()方法，对于Hadoop的自定义输入类型，可以创建RDD。该方法接收JobConf、InputFormatClass、Key和Value的Class。
4、SparkContext.objectFile()方法，可以针对之前调用RDD.saveAsObjectFile()创建的对象序列化的文件，反序列化文件中的数据，并创建一个RDD。
注意;
1.使用程序中的集合创建RDD，只要用于测试，可以在实际部署到集群运行之前，自己使用集合构造测试数据，来测试后面的spark应用流程
2.使用本地文件创建RDD，主要是用于临时的处理一些存储大量的数据的文件
3.使用HDFS文件创建RDD，应该是最常用的生产环境的处理方式，只要可以针对HDFS上存储的大数据，进行离线的批处理操作
Spark core主要是用来代替mapreduce的批处理操作
五、RDD的操作
RDD的两种操作
Spark支持两种RDD操作：transformation和action。transformation操作会针对已有的RDD创建一个新的RDD；而action则主要是对RDD进行最后的操作，比如遍历、reduce、保存到文件等，并可以返回结果给Driver程序。
例如，map就是一种transformation操作，它用于将已有RDD的每个元素传入一个自定义的函数，并获取一个新的元素，然后将所有的新元素组成一个新的RDD。而reduce就是一种action操作，它用于对RDD中的所有元素进行聚合操作，并获取一个最终的结果，然后返回给Driver程序。
transformation的特点就是lazy特性。lazy特性指的是，如果一个spark应用中只定义了transformation操作，那么即使你执行该应用，这些操作也不会执行。也就是说，transformation是不会触发spark程序的执行的，它们只是记录了对RDD所做的操作，但是不会自发的执行。只有当transformation之后，接着执行了一个action操作，那么所有的transformation才会执行。Spark通过这种lazy特性，来进行底层的spark应用执行的优化，避免产生过多中间结果。
action操作执行，会触发一个spark job的运行，从而触发这个action之前所有的transformation的执行。这是action的特性。
案例一：统计文件的字数
这里通过一个之前学习过的案例，统计文件字数，来讲解transformation和action。
// 这里通过textFile()方法，针对外部文件创建了一个RDD，lines，但是实际上，程序执行到这里为止，spark.txt文件的数据是不会加载到内存中的。lines，只是代表了一个指向spark.txt文件的引用。
val lines = sc.textFile("spark.txt")
// 这里对lines RDD进行了map算子，获取了一个转换后的lineLengths RDD。但是这里连数据都没有，当然也不会做任何操作。lineLengths RDD也只是一个概念上的东西而已。
val lineLengths = lines.map(line => line.length)
// 之列，执行了一个action操作，reduce。此时就会触发之前所有transformation操作的执行，Spark会将操作拆分成多个task到多个机器上并行执行，每个task会在本地执行map操作，并且进行本地的reduce聚合。最后会进行一个全局的reduce聚合，然后将结果返回给Driver程序。
val totalLength = lineLengths.reduce(_ + _)
案例二：统计文件每行出现的次数
Spark有些特殊的算子，也就是特殊的transformation操作。比如groupByKey、sortByKey、reduceByKey等，其实只是针对特殊的RDD的。即包含key-value对的RDD。而这种RDD中的元素，实际上是scala中的一种类型，即Tuple2，也就是包含两个值的Tuple。
在scala中，需要手动导入Spark的相关隐式转换，import org.apache.spark.SparkContext._。然后，对应包含Tuple2的RDD，会自动隐式转换为PairRDDFunction，并提供reduceByKey等方法。
val lines = sc.textFile("hello.txt")
val linePairs = lines.map(line => (line, 1))
val lineCounts = linePairs.reduceByKey(_ + _)
lineCounts.foreach(lineCount => println(lineCount._1 + " appears " + llineCount._2 + " times."))
2.常见的Transformation操作
操作 介绍
map 将RDD中的每个元素传入自定义函数，获取一个新的元素，然后用新的元素组成新的RDD
filter 对RDD中每个元素进行判断，如果返回true则保留，返回false则剔除。
flatMap 与map类似，但是对每个元素都可以返回一个或多个新元素。
gropuByKey 根据key进行分组，每个key对应一个Iterable<value>
reduceByKey 对每个key对应的value进行reduce操作。
sortByKey 对每个key对应的value进行排序操作。
join 对两个包含<key,value>对的RDD进行join操作，每个key join上的pair，都会传入自定义函数进行处理。
cogroup 同join，但是是每个key对应的Iterable<value>都会传入自定义函数进行处理。
1.Map
Java:
/**
* map算子案例：将集合中每一个元素都乘以2
*/
private static void map() {
// 创建SparkConf
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("map")
.setMaster("local");
// 创建JavaSparkContext
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 构造集合
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
// 并行化集合，创建初始RDD
JavaRDD<Integer> numberRDD = sc.parallelize(numbers);
// 使用map算子，将集合中的每个元素都乘以2
// map算子，是对任何类型的RDD，都可以调用的
// 在java中，map算子接收的参数是Function对象
// 创建的Function对象，一定会让你设置第二个泛型参数，这个泛型类型，就是返回的新元素的类型
// 同时call()方法的返回类型，也必须与第二个泛型类型同步
// 在call()方法内部，就可以对原始RDD中的每一个元素进行各种处理和计算，并返回一个新的元素
// 所有新的元素就会组成一个新的RDD
JavaRDD<Integer> multipleNumberRDD = numberRDD.map(
new Function<Integer, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
// 传入call()方法的，就是1,2,3,4,5
// 返回的就是2,4,6,8,10
@Override
public Integer call(Integer v1) throws Exception {
return v1 * 2;
}
});
// 打印新的RDD
multipleNumberRDD.foreach(new VoidFunction<Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(Integer t) throws Exception {
System.out.println(t);
}
});
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
Scala
def map() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("map")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val numbers = Array(1, 2, 3, 4, 5)
val numberRDD = sc.parallelize(numbers, 1)
val multipleNumberRDD = numberRDD.map { num => num * 2 }
multipleNumberRDD.foreach { num => println(num) }
}
2.Filter
Java
/**
* filter算子案例：过滤集合中的偶数
*/
private static void filter() {
// 创建SparkConf
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("filter")
.setMaster("local");
// 创建JavaSparkContext
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 模拟集合
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
// 并行化集合，创建初始RDD
JavaRDD<Integer> numberRDD = sc.parallelize(numbers);
// 对初始RDD执行filter算子，过滤出其中的偶数
// filter算子，传入的也是Function，其他的使用注意点，实际上和map是一样的
// 但是，唯一的不同，就是call()方法的返回类型是Boolean
// 每一个初始RDD中的元素，都会传入call()方法，此时你可以执行各种自定义的计算逻辑
// 来判断这个元素是否是你想要的
// 如果你想在新的RDD中保留这个元素，那么就返回true；否则，不想保留这个元素，返回false
JavaRDD<Integer> evenNumberRDD = numberRDD.filter(
new Function<Integer, Boolean>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
// 在这里，1到10，都会传入进来
// 但是根据我们的逻辑，只有2,4,6,8,10这几个偶数，会返回true
// 所以，只有偶数会保留下来，放在新的RDD中
@Override
public Boolean call(Integer v1) throws Exception {
return v1 % 2 == 0;
}
});
// 打印新的RDD
evenNumberRDD.foreach(new VoidFunction<Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(Integer t) throws Exception {
System.out.println(t);
}
});
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
Scala
def filter() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("filter")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val numbers = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
val numberRDD = sc.parallelize(numbers, 1)
val evenNumberRDD = numberRDD.filter { num => num % 2 == 0 }
evenNumberRDD.foreach { num => println(num) }
}
3.flatMap
java
/**
* flatMap案例：将文本行拆分为多个单词
*/
private static void flatMap() {
// 创建SparkConf
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("flatMap")
.setMaster("local");
// 创建JavaSparkContext
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 构造集合
List<String> lineList = Arrays.asList("hello you", "hello me", "hello world");
// 并行化集合，创建RDD
JavaRDD<String> lines = sc.parallelize(lineList);
// 对RDD执行flatMap算子，将每一行文本，拆分为多个单词
// flatMap算子，在java中，接收的参数是FlatMapFunction
// 我们需要自己定义FlatMapFunction的第二个泛型类型，即，代表了返回的新元素的类型
// call()方法，返回的类型，不是U，而是Iterable<U>，这里的U也与第二个泛型类型相同
// flatMap其实就是，接收原始RDD中的每个元素，并进行各种逻辑的计算和处理，返回可以返回多个元素
// 多个元素，即封装在Iterable集合中，可以使用ArrayList等集合
// 新的RDD中，即封装了所有的新元素；也就是说，新的RDD的大小一定是 >= 原始RDD的大小
JavaRDD<String> words = lines.flatMap(new FlatMapFunction<String, String>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
// 在这里会，比如，传入第一行，hello you
// 返回的是一个Iterable<String>(hello, you)
@Override
public Iterable<String> call(String t) throws Exception {
return Arrays.asList(t.split(" "));
}
});
// 打印新的RDD
words.foreach(new VoidFunction<String>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(String t) throws Exception {
System.out.println(t);
}
});
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
Scala
def flatMap() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("flatMap")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val lineArray = Array("hello you", "hello me", "hello world")
val lines = sc.parallelize(lineArray, 1)
val words = lines.flatMap { line => line.split(" ") }
words.foreach { word => println(word) }
}
4.groupByKey
java
/**
* groupByKey案例：按照班级对成绩进行分组
*/
private static void groupByKey() {
// 创建SparkConf
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("groupByKey")
.setMaster("local");
// 创建JavaSparkContext
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 模拟集合
List<Tuple2<String, Integer>> scoreList = Arrays.asList(
new Tuple2<String, Integer>("class1", 80),
new Tuple2<String, Integer>("class2", 75),
new Tuple2<String, Integer>("class1", 90),
new Tuple2<String, Integer>("class2", 65));
// 并行化集合，创建JavaPairRDD
JavaPairRDD<String, Integer> scores = sc.parallelizePairs(scoreList);
// 针对scores RDD，执行groupByKey算子，对每个班级的成绩进行分组
// groupByKey算子，返回的还是JavaPairRDD
// 但是，JavaPairRDD的第一个泛型类型不变，第二个泛型类型变成Iterable这种集合类型
// 也就是说，按照了key进行分组，那么每个key可能都会有多个value，此时多个value聚合成了Iterable
// 那么接下来，我们是不是就可以通过groupedScores这种JavaPairRDD，很方便地处理某个分组内的数据
JavaPairRDD<String, Iterable<Integer>> groupedScores = scores.groupByKey();
// 打印groupedScores RDD
groupedScores.foreach(new VoidFunction<Tuple2<String,Iterable<Integer>>>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(Tuple2<String, Iterable<Integer>> t)
throws Exception {
System.out.println("class: " + t._1);
Iterator<Integer> ite = t._2.iterator();
while(ite.hasNext()) {
System.out.println(ite.next());
}
System.out.println("==============================");
}
});
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
Scala
def groupByKey() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("groupByKey")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val scoreList = Array(Tuple2("class1", 80), Tuple2("class2", 75),
Tuple2("class1", 90), Tuple2("class2", 60))
val scores = sc.parallelize(scoreList, 1)
val groupedScores = scores.groupByKey()
groupedScores.foreach(score => {
println(score._1);
score._2.foreach { singleScore => println(singleScore) };
println("=============================")
})
}
5.reduceByKey
java
/**
* reduceByKey案例：统计每个班级的总分
*/
private static void reduceByKey() {
// 创建SparkConf
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("reduceByKey")
.setMaster("local");
// 创建JavaSparkContext
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 模拟集合
List<Tuple2<String, Integer>> scoreList = Arrays.asList(
new Tuple2<String, Integer>("class1", 80),
new Tuple2<String, Integer>("class2", 75),
new Tuple2<String, Integer>("class1", 90),
new Tuple2<String, Integer>("class2", 65));
// 并行化集合，创建JavaPairRDD
JavaPairRDD<String, Integer> scores = sc.parallelizePairs(scoreList);
// 针对scores RDD，执行reduceByKey算子
// reduceByKey，接收的参数是Function2类型，它有三个泛型参数，实际上代表了三个值
// 第一个泛型类型和第二个泛型类型，代表了原始RDD中的元素的value的类型
// 因此对每个key进行reduce，都会依次将第一个、第二个value传入，将值再与第三个value传入
// 因此此处，会自动定义两个泛型类型，代表call()方法的两个传入参数的类型
// 第三个泛型类型，代表了每次reduce操作返回的值的类型，默认也是与原始RDD的value类型相同的
// reduceByKey算法返回的RDD，还是JavaPairRDD<key, value>
JavaPairRDD<String, Integer> totalScores = scores.reduceByKey(
new Function2<Integer, Integer, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
// 对每个key，都会将其value，依次传入call方法
// 从而聚合出每个key对应的一个value
// 然后，将每个key对应的一个value，组合成一个Tuple2，作为新RDD的元素
@Override
public Integer call(Integer v1, Integer v2) throws Exception {
return v1 + v2;
}
});
// 打印totalScores RDD
totalScores.foreach(new VoidFunction<Tuple2<String,Integer>>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(Tuple2<String, Integer> t) throws Exception {
System.out.println(t._1 + ": " + t._2);
}
});
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
Scala
def reduceByKey() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("groupByKey")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val scoreList = Array(Tuple2("class1", 80), Tuple2("class2", 75),
Tuple2("class1", 90), Tuple2("class2", 60))
val scores = sc.parallelize(scoreList, 1)
val totalScores = scores.reduceByKey(_ + _)
totalScores.foreach(classScore => println(classScore._1 + ": " + classScore._2))
}
6.sortByKey
java
/**
* sortByKey案例：按照学生分数进行排序
*/
private static void sortByKey() {
// 创建SparkConf
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("sortByKey")
.setMaster("local");
// 创建JavaSparkContext
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 模拟集合
List<Tuple2<Integer, String>> scoreList = Arrays.asList(
new Tuple2<Integer, String>(65, "leo"),
new Tuple2<Integer, String>(50, "tom"),
new Tuple2<Integer, String>(100, "marry"),
new Tuple2<Integer, String>(80, "jack"));
// 并行化集合，创建RDD
JavaPairRDD<Integer, String> scores = sc.parallelizePairs(scoreList);
// 对scores RDD执行sortByKey算子
// sortByKey其实就是根据key进行排序，可以手动指定升序，或者降序
// 返回的，还是JavaPairRDD，其中的元素内容，都是和原始的RDD一模一样的
// 但是就是RDD中的元素的顺序，不同了
JavaPairRDD<Integer, String> sortedScores = scores.sortByKey(false);
// 打印sortedScored RDD
sortedScores.foreach(new VoidFunction<Tuple2<Integer,String>>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(Tuple2<Integer, String> t) throws Exception {
System.out.println(t._1 + ": " + t._2);
}
});
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
Scala
def sortByKey() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("sortByKey")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val scoreList = Array(Tuple2(65, "leo"), Tuple2(50, "tom"),
Tuple2(100, "marry"), Tuple2(85, "jack"))
val scores = sc.parallelize(scoreList, 1)
val sortedScores = scores.sortByKey(false)
sortedScores.foreach(studentScore => println(studentScore._1 + ": " + studentScore._2))
}
7.Join
java
/**
* join案例：打印学生成绩
*/
private static void join() {
// 创建SparkConf
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("join")
.setMaster("local");
// 创建JavaSparkContext
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 模拟集合
List<Tuple2<Integer, String>> studentList = Arrays.asList(
new Tuple2<Integer, String>(1, "leo"),
new Tuple2<Integer, String>(2, "jack"),
new Tuple2<Integer, String>(3, "tom"));
List<Tuple2<Integer, Integer>> scoreList = Arrays.asList(
new Tuple2<Integer, Integer>(1, 100),
new Tuple2<Integer, Integer>(2, 90),
new Tuple2<Integer, Integer>(3, 60));
// 并行化两个RDD
JavaPairRDD<Integer, String> students = sc.parallelizePairs(studentList);
JavaPairRDD<Integer, Integer> scores = sc.parallelizePairs(scoreList);
// 使用join算子关联两个RDD
// join以后，还是会根据key进行join，并返回JavaPairRDD
// 但是JavaPairRDD的第一个泛型类型，之前两个JavaPairRDD的key的类型，因为是通过key进行join的
// 第二个泛型类型，是Tuple2<v1, v2>的类型，Tuple2的两个泛型分别为原始RDD的value的类型
// join，就返回的RDD的每一个元素，就是通过key join上的一个pair
// 什么意思呢？比如有(1, 1) (1, 2) (1, 3)的一个RDD
// 还有一个(1, 4) (2, 1) (2, 2)的一个RDD
// join以后，实际上会得到(1 (1, 4)) (1, (2, 4)) (1, (3, 4))
JavaPairRDD<Integer, Tuple2<String, Integer>> studentScores = students.join(scores);
// 打印studnetScores RDD
studentScores.foreach(
new VoidFunction<Tuple2<Integer,Tuple2<String,Integer>>>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(Tuple2<Integer, Tuple2<String, Integer>> t)
throws Exception {
System.out.println("student id: " + t._1);
System.out.println("student name: " + t._2._1);
System.out.println("student score: " + t._2._2);
System.out.println("===============================");
}
});
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
Scala
def join() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("join")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val studentList = Array(
Tuple2(1, "leo"),
Tuple2(2, "jack"),
Tuple2(3, "tom"));
val scoreList = Array(
Tuple2(1, 100),
Tuple2(2, 90),
Tuple2(3, 60));
val students = sc.parallelize(studentList);
val scores = sc.parallelize(scoreList);
val studentScores = students.join(scores)
studentScores.foreach(studentScore => {
println("student id: " + studentScore._1);
println("student name: " + studentScore._2._1)
println("student socre: " + studentScore._2._2)
println("=======================================")
})
}
8.Cogroup
/**
* cogroup案例：打印学生成绩
*/
private static void cogroup() {
// 创建SparkConf
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("cogroup")
.setMaster("local");
// 创建JavaSparkContext
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 模拟集合
List<Tuple2<Integer, String>> studentList = Arrays.asList(
new Tuple2<Integer, String>(1, "leo"),
new Tuple2<Integer, String>(2, "jack"),
new Tuple2<Integer, String>(3, "tom"));
List<Tuple2<Integer, Integer>> scoreList = Arrays.asList(
new Tuple2<Integer, Integer>(1, 100),
new Tuple2<Integer, Integer>(2, 90),
new Tuple2<Integer, Integer>(3, 60),
new Tuple2<Integer, Integer>(1, 70),
new Tuple2<Integer, Integer>(2, 80),
new Tuple2<Integer, Integer>(3, 50));
// 并行化两个RDD
JavaPairRDD<Integer, String> students = sc.parallelizePairs(studentList);
JavaPairRDD<Integer, Integer> scores = sc.parallelizePairs(scoreList);
// cogroup与join不同
// 相当于是，一个key join上的所有value，都给放到一个Iterable里面去了
// cogroup，不太好讲解，希望大家通过动手编写我们的案例，仔细体会其中的奥妙
JavaPairRDD<Integer, Tuple2<Iterable<String>, Iterable<Integer>>> studentScores =
students.cogroup(scores);
// 打印studnetScores RDD
studentScores.foreach(
new VoidFunction<Tuple2<Integer,Tuple2<Iterable<String>,Iterable<Integer>>>>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(
Tuple2<Integer, Tuple2<Iterable<String>, Iterable<Integer>>> t)
throws Exception {
System.out.println("student id: " + t._1);
System.out.println("student name: " + t._2._1);
System.out.println("student score: " + t._2._2);
System.out.println("===============================");
}
});
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
Scala
def join() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("join")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val studentList = Array(
Tuple2(1, "leo"),
Tuple2(2, "jack"),
Tuple2(3, "tom"));
val scoreList = Array(
Tuple2(1, 100),
Tuple2(2, 90),
Tuple2(3, 60));
val students = sc.parallelize(studentList);
val scores = sc.parallelize(scoreList);
val studentScores = students.join(scores)
studentScores.foreach(studentScore => {
println("student id: " + studentScore._1);
println("student name: " + studentScore._2._1)
println("student socre: " + studentScore._2._2)
println("=======================================")
})
}
3.常见的action操作
操作 介绍
reduce 将RDD中的所有元素进行聚合操作。第一个和第二个元素聚合，值与第三个元素聚合，值与第四个元素聚合，以此类推。
collect 将RDD中所有元素获取到本地客户端。
count 获取RDD元素总数。
take(n) 获取RDD中前n个元素。
saveAsTextFile 将RDD元素保存到文件中，对每个元素调用toString方法
countByKey 对每个key对应的值进行count计数。
foreach 遍历RDD中的每个元素。
1.Reduce
Java
private static void reduce() {
// 创建SparkConf和JavaSparkContext
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("reduce")
.setMaster("local");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 有一个集合，里面有1到10,10个数字，现在要对10个数字进行累加
List<Integer> numberList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
JavaRDD<Integer> numbers = sc.parallelize(numberList);
// 使用reduce操作对集合中的数字进行累加
// reduce操作的原理：
// 首先将第一个和第二个元素，传入call()方法，进行计算，会获取一个结果，比如1 + 2 = 3
// 接着将该结果与下一个元素传入call()方法，进行计算，比如3 + 3 = 6
// 以此类推
// 所以reduce操作的本质，就是聚合，将多个元素聚合成一个元素
int sum = numbers.reduce(new Function2<Integer, Integer, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Integer call(Integer v1, Integer v2) throws Exception {
return v1 + v2;
}
});
System.out.println(sum);
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
Scala
def reduce() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("reduce")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val numberArray = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
val numbers = sc.parallelize(numberArray, 1)
val sum = numbers.reduce(_ + _)
println(sum)
}
2.Collect
Java
private static void collect() {
// 创建SparkConf和JavaSparkContext
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("collect")
.setMaster("local");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 有一个集合，里面有1到10,10个数字，现在要对10个数字进行累加
List<Integer> numberList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
JavaRDD<Integer> numbers = sc.parallelize(numberList);
// 使用map操作将集合中所有数字乘以2
JavaRDD<Integer> doubleNumbers = numbers.map(
new Function<Integer, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Integer call(Integer v1) throws Exception {
return v1 * 2;
}
});
// 不用foreach action操作，在远程集群上遍历rdd中的元素
// 而使用collect操作，将分布在远程集群上的doubleNumbers RDD的数据拉取到本地
// 这种方式，一般不建议使用，因为如果rdd中的数据量比较大的话，比如超过1万条
// 那么性能会比较差，因为要从远程走大量的网络传输，将数据获取到本地
// 此外，除了性能差，还可能在rdd中数据量特别大的情况下，发生oom异常，内存溢出
// 因此，通常，还是推荐使用foreach action操作，来对最终的rdd元素进行处理
List<Integer> doubleNumberList = doubleNumbers.collect();
for(Integer num : doubleNumberList) {
System.out.println(num);
}
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
scala
def collect() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("collect")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val numberArray = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
val numbers = sc.parallelize(numberArray, 1)
val doubleNumbers = numbers.map { num => num * 2 }
val doubleNumberArray = doubleNumbers.collect()
for(num <- doubleNumberArray) {
println(num)
}
}
3.Count
Java
private static void count() {
// 创建SparkConf和JavaSparkContext
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("count")
.setMaster("local");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 有一个集合，里面有1到10,10个数字，现在要对10个数字进行累加
List<Integer> numberList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
JavaRDD<Integer> numbers = sc.parallelize(numberList);
// 对rdd使用count操作，统计它有多少个元素
long count = numbers.count();
System.out.println(count);
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
scala
def count() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("count")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val numberArray = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
val numbers = sc.parallelize(numberArray, 1)
val count = numbers.count()
println(count)
}
4.Take(n)
Java
private static void take() {
// 创建SparkConf和JavaSparkContext
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("take")
.setMaster("local");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 有一个集合，里面有1到10,10个数字，现在要对10个数字进行累加
List<Integer> numberList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
JavaRDD<Integer> numbers = sc.parallelize(numberList);
// 对rdd使用count操作，统计它有多少个元素
// take操作，与collect类似，也是从远程集群上，获取rdd的数据
// 但是collect是获取rdd的所有数据，take只是获取前n个数据
List<Integer> top3Numbers = numbers.take(3);
for(Integer num : top3Numbers) {
System.out.println(num);
}
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
scala
def take() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("take")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val numberArray = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
val numbers = sc.parallelize(numberArray, 1)
val top3Numbers = numbers.take(3)
for(num <- top3Numbers) {
println(num)
}
}
5.saveAsTextFile
Java
private static void saveAsTextFile() {
// 创建SparkConf和JavaSparkContext
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("saveAsTextFile");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 有一个集合，里面有1到10,10个数字，现在要对10个数字进行累加
List<Integer> numberList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
JavaRDD<Integer> numbers = sc.parallelize(numberList);
// 使用map操作将集合中所有数字乘以2
JavaRDD<Integer> doubleNumbers = numbers.map(
new Function<Integer, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Integer call(Integer v1) throws Exception {
return v1 * 2;
}
});
// 直接将rdd中的数据，保存在HFDS文件中
// 但是要注意，我们这里只能指定文件夹，也就是目录
// 那么实际上，会保存为目录中的/double_number.txt/part-00000文件
doubleNumbers.saveAsTextFile("hdfs://spark1:9000/double_number.txt");
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
scala
def saveAsTextFile() {
}
6.countByKey
Java
private static void countByKey() {
// 创建SparkConf
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("countByKey")
.setMaster("local");
// 创建JavaSparkContext
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 模拟集合
List<Tuple2<String, String>> scoreList = Arrays.asList(
new Tuple2<String, String>("class1", "leo"),
new Tuple2<String, String>("class2", "jack"),
new Tuple2<String, String>("class1", "marry"),
new Tuple2<String, String>("class2", "tom"),
new Tuple2<String, String>("class2", "david"));
// 并行化集合，创建JavaPairRDD
JavaPairRDD<String, String> students = sc.parallelizePairs(scoreList);
// 对rdd应用countByKey操作，统计每个班级的学生人数，也就是统计每个key对应的元素个数
// 这就是countByKey的作用
// countByKey返回的类型，直接就是Map<String, Object>
Map<String, Object> studentCounts = students.countByKey();
for(Map.Entry<String, Object> studentCount : studentCounts.entrySet()) {
System.out.println(studentCount.getKey() + ": " + studentCount.getValue());
}
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
scala
def countByKey() {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("countByKey")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val studentList = Array(Tuple2("class1", "leo"), Tuple2("class2", "jack"),
Tuple2("class1", "tom"), Tuple2("class2", "jen"), Tuple2("class2", "marry"))
val students = sc.parallelize(studentList, 1)
val studentCounts = students.countByKey()
println(studentCounts)
}
}
7.Foreach
六、RDD持久化
1.持久化原理
Spark非常重要的一个功能特性就是可以将RDD持久化在内存中。当对RDD执行持久化操作时，每个节点都会将自己操作的RDD的partition持久化到内存中，并且在之后对该RDD的反复使用中，直接使用内存缓存的partition。这样的话，对于针对一个RDD反复执行多个操作的场景，就只要对RDD计算一次即可，后面直接使用该RDD，而不需要反复计算多次该RDD。
巧妙使用RDD持久化，甚至在某些场景下，可以将spark应用程序的性能提升10倍。对于迭代式算法和快速交互式应用来说，RDD持久化，是非常重要的。
要持久化一个RDD，只要调用其cache()或者persist()方法即可。在该RDD第一次被计算出来时，就会直接缓存在每个节点中。而且Spark的持久化机制还是自动容错的，如果持久化的RDD的任何partition丢失了，那么Spark会自动通过其源RDD，使用transformation操作重新计算该partition。
cache()和persist()的区别在于，cache()是persist()的一种简化方式，cache()的底层就是调用的persist()的无参版本，同时就是调用persist(MEMORY_ONLY)，将数据持久化到内存中。如果需要从内存中清楚缓存，那么可以使用unpersist()方法。
Spark自己也会在shuffle操作时，进行数据的持久化，比如写入磁盘，主要是为了在节点失败时，避免需要重新计算整个过程。
实验检测
public class Persist {
public static void main(String[] args) {
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("Persist")
.setMaster("local");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// cache()或者persist()的使用，是有规则的
// 必须在transformation或者textFile等创建了一个RDD之后，直接连续调用cache()或persist()才可以
// 如果你先创建一个RDD，然后单独另起一行执行cache()或persist()方法，是没有用的
// 而且，会报错，大量的文件会丢失
JavaRDD<String> lines = sc.textFile("C://Users//Administrator//Desktop//spark.txt")
.cache();
long beginTime = System.currentTimeMillis();
long count = lines.count();
System.out.println(count);
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("cost " + (endTime - beginTime) + " milliseconds.");
beginTime = System.currentTimeMillis();
count = lines.count();
System.out.println(count);
endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("cost " + (endTime - beginTime) + " milliseconds.");
sc.close();
}
}
2.持久化策略
RDD持久化是可以手动选择不同的策略的。比如可以将RDD持久化在内存中、持久化到磁盘上、使用序列化的方式持久化，多持久化的数据进行多路复用。只要在调用persist()时传入对应的StorageLevel即可。
持久化级别 含义
MEMORY_ONLY 以非序列化的Java对象的方式持久化在JVM内存中。如果内存无法完全存储RDD所有的partition，那么那些没有持久化的partition就会在下一次需要使用它的时候，重新被计算。
MEMORY_AND_DISK 同上，但是当某些partition无法存储在内存中时，会持久化到磁盘中。下次需要使用这些partition时，需要从磁盘上读取。
MEMORY_ONLY_SER 同MEMORY_ONLY，但是会使用Java序列化方式，将Java对象序列化后进行持久化。可以减少内存开销，但是需要进行反序列化，因此会加大CPU开销。
MEMORY_AND_DSK_SER 同MEMORY_AND_DSK。但是使用序列化方式持久化Java对象。
DISK_ONLY 使用非序列化Java对象的方式持久化，完全存储到磁盘上。
MEMORY_ONLY_2
MEMORY_AND_DISK_2
等等 如果是尾部加了2的持久化级别，表示会将持久化数据复用一份，保存到其他节点，从而在数据丢失时，不需要再次计算，只需要使用备份数据即可。
3.如何选择持久化策略
Spark提供的多种持久化级别，主要是为了在CPU和内存消耗之间进行取舍。下面是一些通用的持久化级别的选择建议：
1、优先使用MEMORY_ONLY，如果可以缓存所有数据的话，那么就使用这种策略。因为纯内存速度最快，而且没有序列化，不需要消耗CPU进行反序列化操作。
2、如果MEMORY_ONLY策略，无法存储的下所有数据的话，那么使用MEMORY_ONLY_SER，将数据进行序列化进行存储，纯内存操作还是非常快，只是要消耗CPU进行反序列化。
3、如果需要进行快速的失败恢复，那么就选择带后缀为_2的策略，进行数据的备份，这样在失败时，就不需要重新计算了。
4、能不使用DISK相关的策略，就不用使用，有的时候，从磁盘读取数据，还不如重新计算一次。
七、共享变量
1.共享变量的原理
Spark一个非常重要的特性就是共享变量。
默认情况下，如果在一个算子的函数中使用到了某个外部的变量，那么这个变量的值会被拷贝到每个task中。此时每个task只能操作自己的那份变量副本。如果多个task想要共享某个变量，那么这种方式是做不到的。
Spark为此提供了两种共享变量，一种是Broadcast Variable（广播变量），另一种是Accumulator（累加变量）。Broadcast Variable会将使用到的变量，仅仅为每个节点拷贝一份，更大的用处是优化性能，减少网络传输以及内存消耗。Accumulator则可以让多个task共同操作一份变量，主要可以进行累加操作。
2. Broadcast Variable
Spark提供的Broadcast Variable，是只读的。并且在每个节点上只会有一份副本，而不会为每个task都拷贝一份副本。因此其最大作用，就是减少变量到各个节点的网络传输消耗，以及在各个节点上的内存消耗。此外，spark自己内部也使用了高效的广播算法来减少网络消耗。
可以通过调用SparkContext的broadcast()方法，来针对某个变量创建广播变量。然后在算子的函数内，使用到广播变量时，每个节点只会拷贝一份副本了。每个节点可以使用广播变量的value()方法获取值。记住，广播变量，是只读的。
val factor = 3
val factorBroadcast = sc.broadcast(factor)
val arr = Array(1, 2, 3, 4, 5)
val rdd = sc.parallelize(arr)
val multipleRdd = rdd.map(num => num * factorBroadcast.value())
multipleRdd.foreach(num => println(num))
3.Accumulator
Spark提供的Accumulator，主要用于多个节点对一个变量进行共享性的操作。Accumulator只提供了累加的功能。但是确给我们提供了多个task对一个变量并行操作的功能。但是task只能对Accumulator进行累加操作，不能读取它的值。只有Driver程序可以读取Accumulator的值。
val sumAccumulator = sc.accumulator(0)
val arr = Array(1, 2, 3, 4, 5)
val rdd = sc.parallelize(arr)
rdd.foreach(num => sumAccumulator += num)
println(sumAccumulator.value)
八、基于排序机制的wordcount程序
案例需求
1、对文本文件内的每个单词都统计出其出现的次数。
2、按照每个单词出现次数的数量，降序排序。
1.Java代码
import java.util.Arrays;
import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaPairRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.FlatMapFunction;
import org.apache.spark.api.java.function.Function2;
import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
import org.apache.spark.api.java.function.VoidFunction;
import scala.Tuple2;
/**
* 排序的wordcount程序
* @author Administrator
*
*/
public class SortWordCount {
public static void main(String[] args) {
// 创建SparkConf和JavaSparkContext
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("SortWordCount")
.setMaster("local");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
// 创建lines RDD
JavaRDD<String> lines = sc.textFile("C://Users//Administrator//Desktop//spark.txt");
// 执行我们之前做过的单词计数
JavaRDD<String> words = lines.flatMap(new FlatMapFunction<String, String>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Iterable<String> call(String t) throws Exception {
return Arrays.asList(t.split(" "));
}
});
JavaPairRDD<String, Integer> pairs = words.mapToPair(
new PairFunction<String, String, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Tuple2<String, Integer> call(String t) throws Exception {
return new Tuple2<String, Integer>(t, 1);
}
});
JavaPairRDD<String, Integer> wordCounts = pairs.reduceByKey(
new Function2<Integer, Integer, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Integer call(Integer v1, Integer v2) throws Exception {
return v1 + v2;
}
});
// 到这里为止，就得到了每个单词出现的次数
// 但是，问题是，我们的新需求，是要按照每个单词出现次数的顺序，降序排序
// wordCounts RDD内的元素是什么？应该是这种格式的吧：(hello, 3) (you, 2)
// 我们需要将RDD转换成(3, hello) (2, you)的这种格式，才能根据单词出现次数进行排序把！
// 进行key-value的反转映射
JavaPairRDD<Integer, String> countWords = wordCounts.mapToPair(
new PairFunction<Tuple2<String,Integer>, Integer, String>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Tuple2<Integer, String> call(Tuple2<String, Integer> t)
throws Exception {
return new Tuple2<Integer, String>(t._2, t._1);
}
});
// 按照key进行排序
JavaPairRDD<Integer, String> sortedCountWords = countWords.sortByKey(false);
// 再次将value-key进行反转映射
JavaPairRDD<String, Integer> sortedWordCounts = sortedCountWords.mapToPair(
new PairFunction<Tuple2<Integer,String>, String, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Tuple2<String, Integer> call(Tuple2<Integer, String> t)
throws Exception {
return new Tuple2<String, Integer>(t._2, t._1);
}
});
// 到此为止，我们获得了按照单词出现次数排序后的单词计数
// 打印出来
sortedWordCounts.foreach(new VoidFunction<Tuple2<String,Integer>>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(Tuple2<String, Integer> t) throws Exception {
System.out.println(t._1 + " appears " + t._2 + " times.");
}
});
// 关闭JavaSparkContext
sc.close();
}
}
2.scala代码
import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.SparkContext
/**
* @author Administrator
*/
object SortWordCount {
def main(args: Array[String]) {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("SortWordCount")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val lines = sc.textFile("C://Users//Administrator//Desktop//spark.txt", 1)
val words = lines.flatMap { line => line.split(" ") }
val pairs = words.map { word => (word, 1) }
val wordCounts = pairs.reduceByKey(_ + _)
val countWords = wordCounts.map(wordCount => (wordCount._2, wordCount._1))
val sortedCountWords = countWords.sortByKey(false)
val sortedWordCounts = sortedCountWords.map(sortedCountWord => (sortedCountWord._2, sortedCountWord._1))
sortedWordCounts.foreach(sortedWordCount => println(
sortedWordCount._1 + " appear " + sortedWordCount._2 + " times."))
}
}
九、二次排序
案例需求
1、按照文件中的第一列排序。
2、如果第一列相同，则按照第二列排序。
1.java代码
package cn.spark.study.core;
import java.io.Serializable;
import scala.math.Ordered;
/**
* 自定义的二次排序key
* @author Administrator
*
*/
public class SecondarySortKey implements Ordered<SecondarySortKey>, Serializable {
private static final long serialVersionUID = -2366006422945129991L;
// 首先在自定义key里面，定义需要进行排序的列
private int first;
private int second;
public SecondarySortKey(int first, int second) {
this.first = first;
this.second = second;
}
@Override
public boolean $greater(SecondarySortKey other) {
if(this.first > other.getFirst()) {
return true;
} else if(this.first == other.getFirst() &&
this.second > other.getSecond()) {
return true;
}
return false;
}
@Override
public boolean $greater$eq(SecondarySortKey other) {
if(this.$greater(other)) {
return true;
} else if(this.first == other.getFirst() &&
this.second == other.getSecond()) {
return true;
}
return false;
}
@Override
public boolean $less(SecondarySortKey other) {
if(this.first < other.getFirst()) {
return true;
} else if(this.first == other.getFirst() &&
this.second < other.getSecond()) {
return true;
}
return false;
}
@Override
public boolean $less$eq(SecondarySortKey other) {
if(this.$less(other)) {
return true;
} else if(this.first == other.getFirst() &&
this.second == other.getSecond()) {
return true;
}
return false;
}
@Override
public int compare(SecondarySortKey other) {
if(this.first - other.getFirst() != 0) {
return this.first - other.getFirst();
} else {
return this.second - other.getSecond();
}
}
@Override
public int compareTo(SecondarySortKey other) {
if(this.first - other.getFirst() != 0) {
return this.first - other.getFirst();
} else {
return this.second - other.getSecond();
}
}
// 为要进行排序的多个列，提供getter和setter方法，以及hashcode和equals方法
public int getFirst() {
return first;
}
public void setFirst(int first) {
this.first = first;
}
public int getSecond() {
return second;
}
public void setSecond(int second) {
this.second = second;
}
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + first;
result = prime * result + second;
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
SecondarySortKey other = (SecondarySortKey) obj;
if (first != other.first)
return false;
if (second != other.second)
return false;
return true;
}
}
package cn.spark.study.core;
import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaPairRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.Function;
import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
import org.apache.spark.api.java.function.VoidFunction;
import scala.Tuple2;
/**
* 二次排序
* 1、实现自定义的key，要实现Ordered接口和Serializable接口，在key中实现自己对多个列的排序算法
* 2、将包含文本的RDD，映射成key为自定义key，value为文本的JavaPairRDD
* 3、使用sortByKey算子按照自定义的key进行排序
* 4、再次映射，剔除自定义的key，只保留文本行
* @author Administrator
*
*/
public class SecondarySort {
public static void main(String[] args) {
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("SecondarySort")
.setMaster("local");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
JavaRDD<String> lines = sc.textFile("C://Users//Administrator//Desktop//sort.txt");
JavaPairRDD<SecondarySortKey, String> pairs = lines.mapToPair(
new PairFunction<String, SecondarySortKey, String>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Tuple2<SecondarySortKey, String> call(String line) throws Exception {
String[] lineSplited = line.split(" ");
SecondarySortKey key = new SecondarySortKey(
Integer.valueOf(lineSplited[0]),
Integer.valueOf(lineSplited[1]));
return new Tuple2<SecondarySortKey, String>(key, line);
}
});
JavaPairRDD<SecondarySortKey, String> sortedPairs = pairs.sortByKey();
JavaRDD<String> sortedLines = sortedPairs.map(
new Function<Tuple2<SecondarySortKey,String>, String>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public String call(Tuple2<SecondarySortKey, String> v1) throws Exception {
return v1._2;
}
});
sortedLines.foreach(new VoidFunction<String>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(String t) throws Exception {
System.out.println(t);
}
});
sc.close();
}
}
2.Scala代码
class SecondSortKey(val first: Int, val second: Int)
extends Ordered[SecondSortKey] with Serializable {
def compare(that: SecondSortKey): Int = {
if(this.first - that.first != 0) {
this.first - that.first
} else {
this.second - that.second
}
}
}
import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.SparkContext
/**
* @author Administrator
*/
object SecondSort {
def main(args: Array[String]): Unit = {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("SecondSort")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val lines = sc.textFile("C://Users//Administrator//Desktop//sort.txt", 1)
val pairs = lines.map { line => (
new SecondSortKey(line.split(" ")(0).toInt, line.split(" ")(1).toInt),
line)}
val sortedPairs = pairs.sortByKey()
val sortedLines = sortedPairs.map(sortedPair => sortedPair._2)
sortedLines.foreach { sortedLine => println(sortedLine) }
}
}
十、Topn
案例需求
1、对文本文件内的数字，取最大的前3个。
2、对每个班级内的学生成绩，取出前3名。（分组取topn）
3、课后作用：用Scala来实现分组取topn。
1.java代码
import java.util.List;
import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaPairRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.Function;
import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
import scala.Tuple2;
/**
* 取最大的前3个数字
* @author Administrator
*
*/
public class Top3 {
public static void main(String[] args) {
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("Top3")
.setMaster("local");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
JavaRDD<String> lines = sc.textFile("C://Users//Administrator//Desktop//top.txt");
JavaPairRDD<Integer, String> pairs = lines.mapToPair(
new PairFunction<String, Integer, String>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Tuple2<Integer, String> call(String t) throws Exception {
return new Tuple2<Integer, String>(Integer.valueOf(t), t);
}
});
JavaPairRDD<Integer, String> sortedPairs = pairs.sortByKey(false);
JavaRDD<Integer> sortedNumbers = sortedPairs.map(
new Function<Tuple2<Integer,String>, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Integer call(Tuple2<Integer, String> v1) throws Exception {
return v1._1;
}
});
List<Integer> sortedNumberList = sortedNumbers.take(3);
for(Integer num : sortedNumberList) {
System.out.println(num);
}
sc.close();
}
}
2.
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaPairRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.PairFunction;
import org.apache.spark.api.java.function.VoidFunction;
import scala.Tuple2;
/**
* 分组取top3
* @author Administrator
*
*/
public class GroupTop3 {
public static void main(String[] args) {
SparkConf conf = new SparkConf()
.setAppName("Top3")
.setMaster("local");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
JavaRDD<String> lines = sc.textFile("C://Users//Administrator//Desktop//score.txt");
JavaPairRDD<String, Integer> pairs = lines.mapToPair(
new PairFunction<String, String, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Tuple2<String, Integer> call(String line) throws Exception {
String[] lineSplited = line.split(" ");
return new Tuple2<String, Integer>(lineSplited[0],
Integer.valueOf(lineSplited[1]));
}
});
JavaPairRDD<String, Iterable<Integer>> groupedPairs = pairs.groupByKey();
JavaPairRDD<String, Iterable<Integer>> top3Score = groupedPairs.mapToPair(
new PairFunction<Tuple2<String,Iterable<Integer>>, String, Iterable<Integer>>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public Tuple2<String, Iterable<Integer>> call(
Tuple2<String, Iterable<Integer>> classScores)
throws Exception {
Integer[] top3 = new Integer[3];
String className = classScores._1;
Iterator<Integer> scores = classScores._2.iterator();
while(scores.hasNext()) {
Integer score = scores.next();
for(int i = 0; i < 3; i++) {
if(top3[i] == null) {
top3[i] = score;
break;
} else if(score > top3[i]) {
for(int j = 2; j > i; j--) {
top3[j] = top3[j - 1];
}
top3[i] = score;
break;
}
}
}
return new Tuple2<String,
Iterable<Integer>>(className, Arrays.asList(top3));
}
});
top3Score.foreach(new VoidFunction<Tuple2<String,Iterable<Integer>>>() {
private static final long serialVersionUID = 1L;
@Override
public void call(Tuple2<String, Iterable<Integer>> t) throws Exception {
System.out.println("class: " + t._1);
Iterator<Integer> scoreIterator = t._2.iterator();
while(scoreIterator.hasNext()) {
Integer score = scoreIterator.next();
System.out.println(score);
}
System.out.println("=======================================");
}
});
sc.close();
}
}
2.Scala代码
import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.SparkContext
/**
* @author Administrator
*/
object Top3 {
def main(args: Array[String]): Unit = {
val conf = new SparkConf()
.setAppName("Top3")
.setMaster("local")
val sc = new SparkContext(conf)
val lines = sc.textFile("C://Users//Administrator//Desktop//top.txt", 1)
val pairs = lines.map { line => (line.toInt, line) }
val sortedPairs = pairs.sortByKey(false)
val sortedNumbers = sortedPairs.map(sortedPair => sortedPair._1)
val top3Number = sortedNumbers.take(3)
for(num <- top3Number) {
println(num)
}
}
}
十一、spark内核架构
1.提交spark应用的机器行通过spark-submit（shell）提交自己的spark程序，称之为Application，提交应用程序后，会启动driver进程，spark-submit使用我们之前一直使用的那种提交模式去提交的时候，我们之前的提交模式就做standalone，其实会通过反射的方式。创建和构造一个DriverActor进程出来
2.执行我们的application应用程序，也就是我们自己编写的代码，代码首先是构造sparkConf、在构造sparkContext
3.sparkContext在初始化的时候，做的最重要的两件事就是构造出来DAGScheduler和taskScheduler。
4.taskScheduler（他有自己的后台进行）实际上，是负责通过他对对应的一个后台进程去连接master，向master注册application
5.master接收到application注册的请求之后，会使用自己的资源调度算法，在spark集群的worker节点上，为这个application启动多个executor。Master通知worker启动executor
6.executor启动之后，会自己反向注册到taskscheduler。每执行到一个action，就会创建一个job,job会提交给DAGScheduler,DAGScheduler会将job划分成多个stage，然后每一个stage创建一个taskSet,
7.taskscheduler会吧taskSet里每一个task，提交到executor执行（task分配算法）
8.worker会为application启动executor（进程），executor中有线程池。Executor，每接收到一个task，都会用taskRunner来封装task，然后从线程池里取出一个线程，执行这个task.
9.taskRunner：将我们编写的代码，也就是要执行的算子以及函数，拷贝，反序列化然后进行task
10.task有两种，shuffleMapTask和ResultTask.只有最后一个stage是ResultTask,之前的stage，都是shuffleMapTask.
11.所以。最后整个spark应用程序的执行，就是stage分批次作为taskset提交到executor执行，每一个task针对的RDD的一个partition，执行我们定义的算子和函数，以此类推 ，直到所有的操作执行完为止
十二、宽依赖和窄依赖
1、Application
2、spark-submit
3、Driver
4、SparkContext
5、Master
6、Worker
7、Executor
8、Job
9、DAGScheduler
10、TaskScheduler
11、ShuffleMapTask and ResultTask
1.窄依赖
Narrow Dependency
一个RDD，对他的父RDD，只有简单的一对一的依赖关系，也就是说，RDD的每个partition，仅依赖于父的一个partition。父的RDD和子的RDD的partition之间的对应关系是一对一的。这种情况下，是简单的RDD之间的依赖关系
2.宽依赖
Shuffle Dependecy，本质如其名，本质其实就是shuffle。也就是说。每一个父RDD的partition中的数据，都可能会传输一部分。到下一个RDD的每一个partition中，此时就会出现，父RDD和子RDD的partition之间，具有交互错综负责的关系。那么，这种情况，就叫做两个RDD之间的宽依赖。同时，他们之间的操作就是shuffle。
十三、基于YARN两种提交模式
1、Spark内核架构，其实就是第一种模式，standalone模式，基于Spark自己的Master-Worker集群。
2、第二种，是基于YARN的yarn-cluster模式。
3、第三种，是基于YARN的yarn-client模式。
4、如果，你要切换到第二种和第三种模式，很简单，将我们之前用于提交spark应用程序的spark-submit脚本，加上--master参数，设置为yarn-cluster，或yarn-client，即可。如果你没有设置，那么，就是standalone模式。
1.Yarn-cluster提交模式
Spark-submit提交，发送请求到resourcemanager,请求启动applicationmaster，resourcemanager分配一个containner，在某个nodemanager上启动一个applicationmasstesr,applicationmaster相当于是driver,applicationmaster连接其他的nodemanager来启动Executor，这里的nodemanager相当于是worker,executor启动后，向application反向注册
2.Yarn-clinet提交模式
Spark-submit提交，在本地启动driver进程（主要与yarn-cluster进程不同的地方，yarn-cluster是在nodemanager上启动），发送请求给resourcemanager，请求启动applicationmaster，resourcemanager分配一个container，在某个nodemanager上启动一个applicationmaster，但是这里的applicationmaster 其实只是一个executorLauncher。在nodemanager上启动executorLanucher(applicationmaser) ,resourcemanager分配一批container，然后applicationmaster连接其他的nodemanager，用container的资源，启动executor,executor反向注册到本地的driver上
3.选用原则
1.yarn-clinet用于测试，因为，driver运行在本地客户端，负责调整application,会与yarn集群产生大量的网络通信，从而导致网卡流量激增，可能会被你们公司的SA(运维)警告。好处是直接执行，本地可以看到所有的log。方便进行调试
2.Yarn-cluster用于生产环境，因为driver运行在nodemanager，没有忘啦流量激增的问题。缺点在于，调试不方便，本地应spark-submint提交后，看不大log，只能通过yarn application-logs application-id 这种命令查看，很是麻烦
十四、SparkContext原理剖析与源码分析
1、TaskScheduler
2、DAGScheduler
3、SparkUI
十五、
Spark性能优化
1.概述
由于Spark的计算本质是基于内存的，所以Spark性能程序的性能可能因为集群中的任何因素出现瓶颈：CPU、网络带宽、或者是内存。如果内存能够容纳得下所有的数据，那么网络传输和通信就会导致性能出现瓶颈。但是如果内存比较紧张，不足以放下所有的数据（比如在针对10亿以上的数据量进行计算时），还是需要对内存的使用进行性能优化的，比如说使用一些手段来减少内存的消耗。
Spark性能优化，其实主要就是在于对内存的使用进行调优。因为通常情况下来说，如果你的Spark应用程序计算的数据量比较小，并且你的内存足够使用，那么只要运维可以保障网络通常，一般是不会有大的性能问题的。但是Spark应用程序的性能问题往往出现在针对大数据量（比如10亿级别）进行计算时出现，因此通常来说，Spark性能优化，主要是对内存进行性能优化。当然，除了内存调优之外，还有很多手段可以优化Spark应用程序的性能。
2.spark性能调优的重要性
1.实际上Spark到目前为止，在大数据业界的影响力和覆盖度，还远没有达到Hadoop的水平，——虽然说，我们之前一再强调，Spark Core、Spark SQL、Spark Streaming，可以替代MapReduce、Hive查询引擎、Storm。但是事实就是，Spark还没有达到已经替代了它们的地步。
根据我在研究Spark，并且在一线使用Spark，与大量行业内的大数据相关从业人员沟通的情况来看。Spark最大的优点，其实也是它目前最大的问题——基于内存的计算模型。Spark由于使用了基于内存的计算模型，因此导致了其稳定性，远远不如Hadoop。虽然我也很喜欢和热爱Spark，但是这就是事实，Spark的速度的确达到了hadoop的几倍、几十倍、甚至上百倍（极端情况）。但是基于内存的模型，导致它经常出现各种OOM（内存溢出）、内部异常等问题。
说一个亲身经历的例子，曾经用Spark改写几个复杂的MapReduce程序，虽然MapReduce很慢，但是它很稳定，至少慢慢跑，是可以跑出来数据的。但是用Spark Core很快就改写完了程序，问题是，在整整半个月之内，Spark程序根本跑不起来，因为数据量太大，10亿+。导致它出现了各种各样的问题，包括OOM、文件丢失、task lost、内部异常等等各种问题。最后耗费了大量时间，最一个spark程序进行了大量的性能调优，才最终让它可以跑起来。
的确，用了Spark，比MapReduce的速度快了十倍，但是付出的代价是惨痛的，花了整整一个月的时间做这个事情。
2.因此，当我在公司推广Spark的使用时，很多人都不无担心地说，听说Spark还不够稳定，经常出现问题，比如OOM等，它的稳定性，导致业界的人们不太敢轻易尝试它，在复杂的大数据系统，要求极高稳定性的线程系统中使用。——当然，如果你就是开发一个针对公司内部的，稳定性要求不高的系统，当然不用担心这个问题。
所以，我认为，Spark的基于内存的本质，就导致了上述的问题，导致了它目前还无法完全提到Hadoop中的某些技术。
但是，纵然Spark有各种问题，其优点就是缺点，缺点也是优点——它实在是很快。优秀的Spark应用程序，性能完全可以达到MapReduce、Hive查询引擎的数倍、甚至数十倍。因此，纵使有各种担忧，Spark还是吸引着大量的人们以及公司去探索，和尝试攻克它，使用它，让它为我们所用，用它开放更棒的大数据系统。
因此，正是基于上述背景，Spark工程师的要求是非常高的。比如我们这里，我们正在用Spark开发大型复杂的线上大数据系统，所以针对Spark的招聘，我们是要求Spark工程师必须精通Spark内核源码，能够对程序进行性能优化。——打个广告，实际上，我认为如果能精通本系列课程，那么成为一个行业内优秀的Spark工程师，是一定没有问题的。
3.所以，Spark虽然有它的问题所在，但是它的优势还是让它以极快的速度，极强的劲头在行业内快速发展。行业内各个公司，也大量缺乏着优秀的Spark工程师。而如果是想转型进行Spark开发的朋友，基于上述种种背景，就应该明白了，Spark性能优化，对于你找工作，对于你在实际工作中解决问题的重要性了！
要成为优秀的Spark工程师，顺利实现转型，那么就必须能够彻底精通Spark内核源码，能够基于对Spark内核原理的深度理解，对线上复杂的Spark大数据系统 / 程序出现的报错和故障，进行排查和解决；能够对运行较慢的Spark应用程序，进行精准的性能问题排查，并且对症下游，针对各种性能问题，使用对应的技术手段，进行解决。
只有这样，我认为，你才能够顺利实现转型，出去成功面试Spark工程师，甚至是高级Spark工程师的岗位。才能在实际工作中，真正让Spark发挥出其巨大的威力。而不仅仅是处于对新技术的喜爱，对Spark进行浅尝辄止的学习——那是没有任何用的。
不精通Spark内核源码，不精通Spark性能优化，也许你能找到Spark大数据的工作，但是通常情况下，也只能进入比较缺人的小公司。要进入大公司，找到更好的职业机会，那么就一起在精通了之前的Spark内核源码深度剖析阶段之后，来进入Spark性能优化阶段的学习吧。
3.性能优化的技术
诊断内存的消耗
内存都花费在哪里了？
1、每个Java对象，都有一个对象头，会占用16个字节，主要是包括了一些对象的元信息，比如指向它的类的指针。如果一个对象本身很小，比如就包括了一个int类型的field，那么它的对象头实际上比对象自己还要大。
2、Java的String对象，会比它内部的原始数据，要多出40个字节。因为它内部使用char数组来保存内部的字符序列的，并且还得保存诸如数组长度之类的信息。而且因为String使用的是UTF-16编码，所以每个字符会占用2个字节。比如，包含10个字符的String，会占用60个字节。
3、Java中的集合类型，比如HashMap和LinkedList，内部使用的是链表数据结构，所以对链表中的每一个数据，都使用了Entry对象来包装。Entry对象不光有对象头，还有指向下一个Entry的指针，通常占用8个字节。
4、元素类型为原始数据类型（比如int）的集合，内部通常会使用原始数据类型的包装类型，比如Integer，来存储元素。
如何判断你的程序消耗了多少内存？
这里有一个非常简单的办法来判断，你的spark程序消耗了多少内存。
1、首先，自己设置RDD的并行度，有两种方式：要不然，在parallelize()、textFile()等方法中，传入第二个参数，设置RDD的task / partition的数量；要不然，用SparkConf.set()方法，设置一个参数，spark.default.parallelism，可以统一设置这个application所有RDD的partition数量。
2、其次，在程序中将RDD cache到内存中，调用RDD.cache()方法即可。
3、最后，观察Driver的log，你会发现类似于：“INFO BlockManagerMasterActor: Added rdd_0_1 in memory on mbk.local:50311 (size: 717.5 KB, free: 332.3 MB)”的日志信息。这就显示了每个partition占用了多少内存。
4、将这个内存信息乘以partition数量，即可得出RDD的内存占用量。
Spark的性能优化，主要手段包括：
1、使用高性能序列化类库
2、优化数据结构
3、对多次使用的RDD进行持久化 / Checkpoint
4、使用序列化的持久化级别
5、Java虚拟机垃圾回收调优
6、提高并行度
7、广播共享数据
8、数据本地化
9、reduceByKey和groupByKey的合理使用
10、Shuffle调优（核心中的核心，重中之重）
1、使用高性能序列化类库
数据序列化概述：
在任何分布式系统中，序列化都是扮演着一个重要的角色的。如果使用的序列化技术，在执行序列化操作的时候很慢，或者是序列化后的数据还是很大，那么会让分布式应用程序的性能下降很多。所以，进行Spark性能优化的第一步，就是进行序列化的性能优化。
Spark自身默认就会在一些地方对数据进行序列化，比如Shuffle。还有就是，如果我们的算子函数使用到了外部的数据（比如Java内置类型，或者自定义类型），那么也需要让其可序列化。
而Spark自身对于序列化的便捷性和性能进行了一个取舍和权衡。默认，Spark倾向于序列化的便捷性，使用了Java自身提供的序列化机制——基于ObjectInputStream和ObjectOutputStream的序列化机制。因为这种方式是Java原生提供的，很方便使用。
但是问题是，Java序列化机制的性能并不高。序列化的速度相对较慢，而且序列化以后的数据，还是相对来说比较大，还是比较占用内存空间。因此，如果你的Spark应用程序对内存很敏感，那么，实际上默认的Java序列化机制并不是最好的选择。
Spark提供了两种序列化的机制：
Spark实际上提供了两种序列化机制，它只是默认使用了第一种：
1、Java序列化机制：默认情况下，Spark使用Java自身的ObjectInputStream和ObjectOutputStream机制进行对象的序列化。只要你的类实现了Serializable接口，那么都是可以序列化的。而且Java序列化机制是提供了自定义序列化支持的，只要你实现Externalizable接口即可实现自己的更高性能的序列化算法。Java序列化机制的速度比较慢，而且序列化后的数据占用的内存空间比较大。
2、Kryo序列化机制：Spark也支持使用Kryo类库来进行序列化。Kryo序列化机制比Java序列化机制更快，而且序列化后的数据占用的空间更小，通常比Java序列化的数据占用的空间要小10倍。Kryo序列化机制之所以不是默认序列化机制的原因是，有些类型虽然实现了Seriralizable接口，但是它也不一定能够进行序列化；此外，如果你要得到最佳的性能，Kryo还要求你在Spark应用程序中，对所有你需要序列化的类型都进行注册。
如何使用Kryo序列化机制（一）
如果要使用Kryo序列化机制，首先要用SparkConf设置一个参数，使用new SparkConf().set("spark.serializer", "org.apache.spark.serializer.KryoSerializer")即可，即将Spark的序列化器设置为KryoSerializer。这样，Spark在内部的一些操作，比如Shuffle，进行序列化时，就会使用Kryo类库进行高性能、快速、更低内存占用量的序列化了。
使用Kryo时，它要求是需要序列化的类，是要预先进行注册的，以获得最佳性能——如果不注册的话，那么Kryo必须时刻保存类型的全限定名，反而占用不少内存。Spark默认是对Scala中常用的类型自动注册了Kryo的，都在AllScalaRegistry类中。
但是，比如自己的算子中，使用了外部的自定义类型的对象，那么还是需要将其进行注册。
（实际上，下面的写法是错误的，因为counter不是共享的，所以累加的功能是无法实现的）
val counter = new Counter();
val numbers = sc.parallelize(Array(1, 2, 3, 4, 5))
numbers.foreach(num => counter.add(num));
如何使用Kryo序列化机制（二）
如果要注册自定义的类型，那么就使用如下的代码，即可：
Scala版本：
val conf = new SparkConf().setMaster(...).setAppName(...)
conf.registerKryoClasses(Array(classOf[Counter] ))
val sc = new SparkContext(conf)
Java版本：
SparkConf conf = new SparkConf().setMaster(...).setAppName(...)
conf.registerKryoClasses(Counter.class)
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf)
优化Kryo类库的使用
1、优化缓存大小
如果注册的要序列化的自定义的类型，本身特别大，比如包含了超过100个field。那么就会导致要序列化的对象过大。此时就需要对Kryo本身进行优化。因为Kryo内部的缓存可能不够存放那么大的class对象。此时就需要调用SparkConf.set()方法，设置spark.kryoserializer.buffer.mb参数的值，将其调大。
默认情况下它的值是2，就是说最大能缓存2M的对象，然后进行序列化。可以在必要时将其调大。比如设置为10。
2、预先注册自定义类型
虽然不注册自定义类型，Kryo类库也能正常工作，但是那样的话，对于它要序列化的每个对象，都会保存一份它的全限定类名。此时反而会耗费大量内存。因此通常都建议预先注册号要序列化的自定义的类。
在什么场景下使用Kryo序列化类库？
首先，这里讨论的都是Spark的一些普通的场景，一些特殊的场景，比如RDD的持久化，在后面会讲解。这里先不说。
那么，这里针对的Kryo序列化类库的使用场景，就是算子函数使用到了外部的大数据的情况。比如说吧，我们在外部定义了一个封装了应用所有配置的对象，比如自定义了一个MyConfiguration对象，里面包含了100m的数据。然后，在算子函数里面，使用到了这个外部的大对象。
此时呢，如果默认情况下，让Spark用java序列化机制来序列化这种外部的大对象，那么就会导致，序列化速度缓慢，并且序列化以后的数据还是比较大，比较占用内存空间。
因此，在这种情况下，比较适合，切换到Kryo序列化类库，来对外部的大对象进行序列化操作。一是，序列化速度会变快；二是，会减少序列化后的数据占用的内存空间。
2.优化数据结构
要减少内存的消耗，除了使用高效的序列化类库以外，还有一个很重要的事情，就是优化数据结构。从而避免Java语法特性中所导致的额外内存的开销，比如基于指针的Java数据结构，以及包装类型。
有一个关键的问题，就是优化什么数据结构？其实主要就是优化你的算子函数，内部使用到的局部数据，或者是算子函数外部的数据。都可以进行数据结构的优化。优化之后，都会减少其对内存的消耗和占用。
如何优化数据结构（一）
1、优先使用数组以及字符串，而不是集合类。也就是说，优先用array，而不是ArrayList、LinkedList、HashMap等集合。
比如，有个List<Integer> list = new ArrayList<Integer>()，将其替换为int[] arr = new int[]。这样的话，array既比List少了额外信息的存储开销，还能使用原始数据类型（int）来存储数据，比List中用Integer这种包装类型存储数据，要节省内存的多。
还比如，通常企业级应用中的做法是，对于HashMap、List这种数据，统一用String拼接成特殊格式的字符串，比如Map<Integer, Person> persons = new HashMap<Integer, Person>()。可以优化为，特殊的字符串格式：id:name,address|id:name,address...。
2、避免使用多层嵌套的对象结构。比如说，public class Teacher { private List<Student> students = new ArrayList<Student>() }。就是非常不好的例子。因为Teacher类的内部又嵌套了大量的小Student对象。
比如说，对于上述例子，也完全可以使用特殊的字符串来进行数据的存储。比如，用json字符串来存储数据，就是一个很好的选择。
{"teacherId": 1, "teacherName": "leo", students:[{"studentId": 1, "studentName": "tom"},{"studentId":2, "studentName":"marry"}]}
3、对于有些能够避免的场景，尽量使用int替代String。因为String虽然比ArrayList、HashMap等数据结构高效多了，占用内存量少多了，但是之前分析过，还是有额外信息的消耗。比如之前用String表示id，那么现在完全可以用数字类型的int，来进行替代。
这里提醒，在spark应用中，id就不要用常用的uuid了，因为无法转成int，就用自增的int类型的id即可。（sdfsdfdf-234242342-sdfsfsfdfd）
3.对多次使用的RDD进行持久化或Checkpoint
如果程序中，对某一个RDD，基于它进行了多次transformation或者action操作。那么就非常有必要对其进行持久化操作，以避免对一个RDD反复进行计算。
此外，如果要保证在RDD的持久化数据可能丢失的情况下，还要保证高性能，那么可以对RDD进行Checkpoint操作。
4.使用序列化的持久化级别
除了对多次使用的RDD进行持久化操作之外，还可以进一步优化其性能。因为很有可能，RDD的数据是持久化到内存，或者磁盘中的。那么，此时，如果内存大小不是特别充足，完全可以使用序列化的持久化级别，比如MEMORY_ONLY_SER、MEMORY_AND_DISK_SER等。使用RDD.persist(StorageLevel.MEMORY_ONLY_SER)这样的语法即可。
这样的话，将数据序列化之后，再持久化，可以大大减小对内存的消耗。此外，数据量小了之后，如果要写入磁盘，那么磁盘io性能消耗也比较小。
对RDD持久化序列化后，RDD的每个partition的数据，都是序列化为一个巨大的字节数组。这样，对于内存的消耗就小的多了。但是唯一的缺点就是，获取RDD数据时，需要对其进行反序列化，会增大其性能开销。
因此，对于序列化的持久化级别，还可以进一步优化，也就是说，使用Kryo序列化类库，这样，可以获得更快的序列化速度，并且占用更小的内存空间。但是要记住，如果RDD的元素（RDD<T>的泛型类型），是自定义类型的话，在Kryo中提前注册自定义类型。
5.Java虚拟机垃圾回收调优
Java虚拟机垃圾回收调优的背景
如果在持久化RDD的时候，持久化了大量的数据，那么Java虚拟机的垃圾回收就可能成为一个性能瓶颈。因为Java虚拟机会定期进行垃圾回收，此时就会追踪所有的java对象，并且在垃圾回收时，找到那些已经不在使用的对象，然后清理旧的对象，来给新的对象腾出内存空间。
垃圾回收的性能开销，是跟内存中的对象的数量，成正比的。所以，对于垃圾回收的性能问题，首先要做的就是，使用更高效的数据结构，比如array和string；其次就是在持久化rdd时，使用序列化的持久化级别，而且用Kryo序列化类库，这样，每个partition就只是一个对象——一个字节数组。
监测垃圾回收
我们可以对垃圾回收进行监测，包括多久进行一次垃圾回收，以及每次垃圾回收耗费的时间。只要在spark-submit脚本中，增加一个配置即可，--conf "spark.executor.extraJavaOptions=-verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps"。
但是要记住，这里虽然会打印出Java虚拟机的垃圾回收的相关信息，但是是输出到了worker上的日志中，而不是driver的日志中。
但是这种方式也只是一种，其实也完全可以通过SparkUI（4040端口）来观察每个stage的垃圾回收的情况。
优化executor内存比例
对于垃圾回收来说，最重要的就是调节RDD缓存占用的内存空间，与算子执行时创建的对象占用的内存空间的比例。默认情况下，Spark使用每个executor 60%的内存空间来缓存RDD，那么在task执行期间创建的对象，只有40%的内存空间来存放。
在这种情况下，很有可能因为你的内存空间的不足，task创建的对象过大，那么一旦发现40%的内存空间不够用了，就会触发Java虚拟机的垃圾回收操作。因此在极端情况下，垃圾回收操作可能会被频繁触发。
在上述情况下，如果发现垃圾回收频繁发生。那么就需要对那个比例进行调优，使用new SparkConf().set("spark.storage.memoryFraction", "0.5")即可，可以将RDD缓存占用空间的比例降低，从而给更多的空间让task创建的对象进行使用。
因此，对于RDD持久化，完全可以使用Kryo序列化，加上降低其executor内存占比的方式，来减少其内存消耗。给task提供更多的内存，从而避免task的执行频繁触发垃圾回收。
高级垃圾回收调优（一）
Java堆空间被划分成了两块空间，一个是年轻代，一个是老年代。年轻代放的是短时间存活的对象，老年代放的是长时间存活的对象。年轻代又被划分了三块空间，Eden、Survivor1、Survivor2。
首先，Eden区域和Survivor1区域用于存放对象，Survivor2区域备用。创建的对象，首先放入Eden区域和Survivor1区域，如果Eden区域满了，那么就会触发一次Minor GC，进行年轻代的垃圾回收。Eden和Survivor1区域中存活的对象，会被移动到Survivor2区域中。然后Survivor1和Survivor2的角色调换，Survivor1变成了备用。
如果一个对象，在年轻代中，撑过了多次垃圾回收，都没有被回收掉，那么会被认为是长时间存活的，此时就会被移入老年代。此外，如果在将Eden和Survivor1中的存活对象，尝试放入Survivor2中时，发现Survivor2放满了，那么会直接放入老年代。此时就出现了，短时间存活的对象，进入老年代的问题。
如果老年代的空间满了，那么就会触发Full GC，进行老年代的垃圾回收操作。
Spark中，垃圾回收调优的目标就是，只有真正长时间存活的对象，才能进入老年代，短时间存活的对象，只能呆在年轻代。不能因为某个Survivor区域空间不够，在Minor GC时，就进入了老年代。从而造成短时间存活的对象，长期呆在老年代中占据了空间，而且Full GC时要回收大量的短时间存活的对象，导致Full GC速度缓慢。
如果发现，在task执行期间，大量full gc发生了，那么说明，年轻代的Eden区域，给的空间不够大。此时可以执行一些操作来优化垃圾回收行为：
1、包括降低spark.storage.memoryFraction的比例，给年轻代更多的空间，来存放短时间存活的对象；
2、给Eden区域分配更大的空间，使用-Xmn即可，通常建议给Eden区域，预计大小的4/3；
3、如果使用的是HDFS文件，那么很好估计Eden区域大小，如果每个executor有4个task，然后每个hdfs压缩块解压缩后大小是3倍，此外每个hdfs块的大小是64M，那么Eden区域的预计大小就是：4 * 3 * 64MB，然后呢，再通过-Xmn参数，将Eden区域大小设置为4 * 3 * 64 * 4/3。
总结:
其实啊，根据经验来看，对于垃圾回收的调优，尽量就是说，调节executor内存的比例就可以了。因为jvm的调优是非常复杂和敏感的。除非是，真的到了万不得已的地方，然后呢，自己本身又对jvm相关的技术很了解，那么此时进行eden区域的调节，调优，是可以的。
一些高级的参数
-XX:SurvivorRatio=4：如果值为4，那么就是两个Survivor跟Eden的比例是2:4，也就是说每个Survivor占据的年轻代的比例是1/6，所以，你其实也可以尝试调大Survivor区域的大小。
-XX:NewRatio=4：调节新生代和老年代的比例
6.提高并行度
实际上Spark集群的资源并不一定会被充分利用到，所以要尽量设置合理的并行度，来充分地利用集群的资源。才能充分提高Spark应用程序的性能。
Spark会自动设置以文件作为输入源的RDD的并行度，依据其大小，比如HDFS，就会给每一个block创建一个partition，也依据这个设置并行度。对于reduceByKey等会发生shuffle的操作，就使用并行度最大的父RDD的并行度即可。
可以手动使用textFile()、parallelize()等方法的第二个参数来设置并行度；也可以使用spark.default.parallelism参数，来设置统一的并行度。Spark官方的推荐是，给集群中的每个cpu core设置2~3个task。
比如说，spark-submit设置了executor数量是10个，每个executor要求分配2个core，那么application总共会有20个core。此时可以设置new SparkConf().set("spark.default.parallelism", "60")来设置合理的并行度，从而充分利用资源。
7.广播共享数据
如果你的算子函数中，使用到了特别大的数据，那么，这个时候，推荐将该数据进行广播。这样的话，就不至于将一个大数据拷贝到每一个task上去。而是给每个节点拷贝一份，然后节点上的task共享该数据。
这样的话，就可以减少大数据在节点上的内存消耗。并且可以减少数据到节点的网络传输消耗。
8.数据本地化
数据本地化背景
数据本地化对于Spark Job性能有着巨大的影响。如果数据以及要计算它的代码是在一起的，那么性能当然会非常高。但是，如果数据和计算它的代码是分开的，那么其中之一必须到另外一方的机器上。通常来说，移动代码到其他节点，会比移动数据到代码所在的节点上去，速度要快得多，因为代码比较小。Spark也正是基于这个数据本地化的原则来构建task调度算法的。
数据本地化，指的是，数据离计算它的代码有多近。基于数据距离代码的距离，有几种数据本地化级别：
1、PROCESS_LOCAL：数据和计算它的代码在同一个JVM进程中。
2、NODE_LOCAL：数据和计算它的代码在一个节点上，但是不在一个进程中，比如在不同的executor进程中，或者是数据在HDFS文件的block中。
3、NO_PREF：数据从哪里过来，性能都是一样的。
4、RACK_LOCAL：数据和计算它的代码在一个机架上。
5、ANY：数据可能在任意地方，比如其他网络环境内，或者其他机架上。
数据本地化优化
Spark倾向于使用最好的本地化级别来调度task，但是这是不可能的。如果没有任何未处理的数据在空闲的executor上，那么Spark就会放低本地化级别。这时有两个选择：第一，等待，直到executor上的cpu释放出来，那么就分配task过去；第二，立即在任意一个executor上启动一个task。
Spark默认会等待一会儿，来期望task要处理的数据所在的节点上的executor空闲出一个cpu，从而将task分配过去。只要超过了时间，那么Spark就会将task分配到其他任意一个空闲的executor上。
可以设置参数，spark.locality系列参数，来调节Spark等待task可以进行数据本地化的时间。spark.locality.wait（3000毫秒）、spark.locality.wait.node、spark.locality.wait.process、spark.locality.wait.rack。
9.reduceByKey和groupByKey
val counts = pairs.reduceByKey(_ + _)
val counts = pairs.groupByKey().map(wordCounts => (wordCounts._1, wordCounts._2.sum))
如果能用reduceByKey，那就用reduceByKey，因为它会在map端，先进行本地combine，可以大大减少要传输到reduce端的数据量，减小网络传输的开销。
只有在reduceByKey处理不了时，才用groupByKey().map()来替代。
10.shuffle调优
