Spark-SparkCore-RDD编程(SparkCore系列二)

SparkCore

RDD编程

编程模型

在Spark中,RDD被表示为对象,通过对象上的方法调用来对RDD进行转换。经过一系列的transformations定义RDD之后,就可以调用actions触发RDD的计算,action可以是向应用程序返回结果(count, collect等),或者是向存储系统保存数据(saveAsTextFile等)。在Spark中,只有遇到action,才会执行RDD的计算(即延迟计算),这样在运行时可以通过管道的方式传输多个转换。

要使用Spark,开发者需要编写一个Driver程序,它被提交到集群以调度运行Worker,如下图所示。Driver中定义了一个或多个RDD,并调用RDD上的action,Worker则执行RDD分区计算任务。

RDD的创建

在Spark中创建RDD的创建方式可以分为三种:从集合中创建RDD;从外部存储创建RDD;从其他RDD创建。

从集合中创建

从集合中创建RDD,Spark主要提供了两种函数:parallelize(并行)和makeRDD

1)使用parallelize()从集合创建

scala> val rdd = sc.parallelize(Array(1,2,3,4,5,6,7,8))
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[0] at parallelize at <console>:24

2)使用makeRDD()从集合创建,其底层实现,其实就是调用了parallelize

scala> val rdd1 = sc.makeRDD(Array(1,2,3,4,5,6,7,8))
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[1] at makeRDD at <console>:24

以上两种方法其实都有一个默认参数(defaultParallelism)没有传。这个默认参数就是分区,如果没有传他会根据当前运行电脑核数跟2来比较进行赋值,如下

override def defaultParallelism(): Int = {
    conf.getInt("spark.default.parallelism", math.max(totalCoreCount.get(), 2))
}

由外部存储系统的数据集创建

默认情况可读取项目路径。同时也可以读取其他路径。

包括本地的文件系统,还有所有Hadoop支持的数据集,比如HDFS、Cassandra、HBase等,在数据读取与保存章节中会有详细介绍。

scala> val rdd2= sc.textFile("hdfs://hadoop102:9000/RELEASE")
——>
rdd2: org.apache.spark.rdd.RDD[String] = hdfs:// hadoop102:9000/RELEASE MapPartitionsRDD[4] at textFile at <console>:24

默认从文件中读取的数据都是字符串类型。此方法也有一个默认参数(minPartitions: Int = defaultMinPartitions)没有传。如果没有传他也会根据 defaultParallelism 跟2来比较进行赋值(更上面稍有不同),如下

    def defaultMinPartitions: Int = math.min(defaultParallelism, 2)

其中 defaultParallelism 跟上面取值是一样的。这个参数是最小分区数,但是最后分区的数量不一定就是这个,其取决于hadoop读取文件时的分片规则

从其他RDD创建

详见2.3节

RDD的转换(面试开发重点)

RDD整体上分为Value类型和Key-Value类型

Value类型

map(func)案例
  1. 作用:返回一个新的RDD,该RDD由每一个输入元素经过func函数转换后组成

  2. 需求:创建一个1-10数组的RDD,将所有元素*2形成新的RDD

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/24 下午 08:57
 * @Func: 所有元素乘以2
 */
object Spark02_oper1 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // map算子
        val listRDD: RDD[Int] = sc.makeRDD(1 to 10)
        val mapRDD: RDD[Int] = listRDD.map(x => x * 2)

        // 打印最终结果
        mapRDD.collect().foreach(println)

        // 关闭资源
        sc.stop()
    }
}

注:上面整个过程除了x => x * 2操作(在executor上操作),其他都是在driver上运行

mapPartitions(func) 案例
  1. 作用:类似于map,但独立地在RDD的每一个分片(分区)上运行,因此在类型为T的RDD上运行时,func的函数类型必须是Iterator[T] => Iterator[U]。假设有N个元素,有M个分区,那么map的函数的将被调用N次,而mapPartitions被调用M次,一个函数一次处理所有分区。

  2. 需求:创建一个RDD,使每个元素*2组成新的RDD

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/24 下午 08:57
 * @Func: 所有元素乘以2
 */
object Spark02_Oper2 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // map算子
        val listRDD: RDD[Int] = sc.makeRDD(1 to 10)

        // mapPartitions可以对一个RDD中所有的分区进行遍历,不是数据
        val mapPartitionsRDD: RDD[Int] = listRDD.mapPartitions(datas => {

            // _*2是scala的东西不算是一个计算(只有交给executor的才算计算)
            // datas.map(_*2)这个整体是一个计算,要整块发给executor
            // mapPartitions效率优于map算子,因为减少了执行器网络交互
            // 虽然效率高,但是可能会出现内存溢出(因为它是按区操作,整个区操作不完,不会释放内存)
            datas.map(_*2)
        })

        // 打印最终结果
        mapPartitionsRDD.collect().foreach(println)

        // 关闭资源
        sc.stop()
    }
}
mapPartitionsWithIndex(func) 案例
  1. 作用:类似于mapPartitions,但此方法带有一个整数参数表示分片的索引值,因此在类型为T的RDD上运行时,func的函数类型必须是(Int, Interator[T]) => Iterator[U];

  2. 需求:创建一个RDD,使每个元素跟所在分区形成一个元组组成一个新的RDD

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/24 下午 08:57
 * @Func: 所有元素乘以2(mapPartitionsWithIndex)
 */
object Spark03_Oper3 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // map算子
        val listRDD: RDD[Int] = sc.makeRDD(1 to 10, 2)

        val tupleRDD: RDD[(Int, String)] = listRDD.mapPartitionsWithIndex {
            case (num, datas) => {
                datas.map((_, "分区号:" + num))
            }
        }

        // 打印最终结果
        tupleRDD.collect().foreach(println)

        // 关闭资源
        sc.stop()
    }
}

executor和driver

driver要往executor上传数据,只能传可序列化的

flatMap(func) 案例
  1. 作用:类似于map,但是每一个输入元素可以被映射为0或多个输出元素(所以方法应该返回一个序列,而不是单一元素)

  2. 需求:创建一个元素为1-4的RDD,运用flatMap创建一个新的RDD,将所有数字分开

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/24 下午 08:57
 * @Func: 将所有数字分开(flatMap)
 */
object Spark05_Oper4 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // map算子
        val listRDD: RDD[List[Int]] = sc.makeRDD(Array(List(1, 2), List(3, 4)))

        // flatMap拆成 1 2 3 4
        val flatMapRDD: RDD[Int] = listRDD.flatMap(datas => datas)

        // 打印最终结果
        flatMapRDD.collect().foreach(println)

        // 关闭资源
        sc.stop()
    }
}
map()和mapPartition()的区别
  1. map():每次处理一条数据。

其中有几个数据就会执行几次 “X” + _ 操作(4次)

  1. mapPartition():每次处理一个分区的数据,这个分区的数据处理完后,原RDD中分区的数据才能释放,可能导致OOM(内存溢出)。

  1. 开发指导:当内存空间较大的时候建议使用mapPartition(),以提高处理效率。
glom案例
  1. 作用:将每一个分区形成一个数组,形成新的RDD类型时RDD[Array[T]]

  2. 需求:创建一个4个分区的RDD,并将每个分区的数据放到一个数组

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/24 下午 08:57
 * @Func: 所有元素乘以2(mapPartitionsWithIndex)
 */
object Spark06_Oper5 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)
        val listRDD: RDD[Int] = sc.makeRDD(1 to 16, 5)

        // 将一个分区数据放到一个数组中
        val glomRDD: RDD[Array[Int]] = listRDD.glom()

        // 打印最终结果
        glomRDD.collect().foreach(array => {
            println(array.mkString(","))
        })

        // 关闭资源
        sc.stop()
    }
}

将每一个分区形成一个数组,会有很多操作会很方便(求最大(小)值、求和等等)。

groupBy(func)案例
  1. 作用:分组,按照传入函数的返回值进行分组。将相同的key对应的值放入一个迭代器。

  2. 需求:创建一个RDD,按照元素模以2的值进行分组。

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/24 下午 08:57
 * @Func: groupBy
 */
object Spark07_Oper6 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // 生成数据
        val listRDD: RDD[Int] = sc.makeRDD(1 to 4)

        // 将一个分区数据放到一个数组中(分组后形成了对偶元组(k-v),k表示分组key,v表示分组数据集合)
        // (0,CompactBuffer(2, 4))
        // (1,CompactBuffer(1, 3))
        // 可见其中Int是分组号,Iterable[Int]是组内元素
        val groupByRDD: RDD[(Int, Iterable[Int])] = listRDD.groupBy(i => i % 2)

        // 打印最终结果
        groupByRDD.collect().foreach(println)

        // 关闭资源
        sc.stop()
    }
}
filter(func) 案例
  1. 作用:过滤。返回一个新的RDD,该RDD由经过func函数计算后返回值为true的输入元素组成。

  2. 需求:创建一个RDD(1 2 3 4),过滤出一个新RDD(%2为0的)

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/24 下午 08:57
 * @Func: filter
 */
object Spark08_Oper7 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // 生成数据
        val listRDD: RDD[Int] = sc.makeRDD(1 to 4)

        // %2余数为0留下,余数不为0拿走
        val filterRDD: RDD[Int] = listRDD.filter(x => x % 2 == 0)

        // 打印最终结果
        filterRDD.collect().foreach(println)

        // 关闭资源
        sc.stop()
    }
}
sample(withReplacement, fraction, seed) 案例
  1. 作用:以指定的随机种子随机抽样出数量为fraction的数据,withReplacement表示是抽出的数据是否放回,true为有放回的抽样,false为无放回的抽样;seed用于指定随机数生成器种子。

  2. 需求:创建一个RDD(1-10),从中选择放回和不放回抽样

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/24 下午 08:57
 * @Func: sample
 */
object Spark09_Oper8 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // 生成数据
        val listRDD: RDD[Int] = sc.makeRDD(1 to 10)

        // 从指定数据集合中进行抽样处理,根据不同的算法进行抽样

        // 有放回
        // val sampleRDD: RDD[Int] = listRDD.sample(false, 0.4, 1)

        // 无放回
        val sampleRDD: RDD[Int] = listRDD.sample(true, 4, 1)

        // 打印最终结果
        sampleRDD.collect().foreach(println)

        // 关闭资源
        sc.stop()
    }
}
distinct([numTasks])) 案例
  1. 作用:对源RDD进行去重后返回一个新的RDD。默认情况下,只有8个并行任务来操作,但是可以传入一个可选的numTasks(numPartitions)参数改变它。

有没有shuffle区别

从中可以看出如果中间是map,没有shuffle的过程,那么其中两个红框内分区就可以看成一个整体,p0也就不需要等待p1完成再接着执行。

若其中map换成distinct,则其将会分成前后两个过程。在左边p0分区执行完后,要等左边p1分区执行完才能向后继续执行。

这就出现了一个分区一个任务,一个任务会被分配到Executor中执行,所以此时 numTasks 和 numPartitions 是一样的。

  1. 需求:创建一个RDD,使用distinct()对其去重。
package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/24 下午 08:57
 * @Func: distinct
 */
object Spark10_Oper9 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // 生成数据
        val listRDD: RDD[Int] = sc.makeRDD(List(1,2,1,5,2,9,6,1))

//        val distinctRDD: RDD[Int] = listRDD.distinct()

        // 重组后的数据分成两个分区保存
        val distinctRDD: RDD[Int] = listRDD.distinct(2)


        // 打印最终结果
//        distinctRDD.collect().foreach(println)

        // 保存文件
        distinctRDD.saveAsTextFile("output")

        // 关闭资源
        sc.stop()
    }
}

执行上面程序不论是写入文件还是输出,会发现原来的顺序都被打乱了,这就说明经过了一个重排序的阶段(shuffle)。

将RDD中一个分区的数据打乱(其中在一块的不再在一块)重组到其他不同的分区的操作,称之为shuffle操作。

若shuffle过程未做完,整个过程就不会往后走,即:

当前两个分区({1,3}, {4,5})走完后,不能继续往后走,必须得等后面两个({1,2}, {2,6})一块在做完才能继续(因为不进行完并不知道后面有没有重复)

上面是无shuffle过程,其中p0分区执行完并不需要等p1分区,因为两个互不相干

Spark中所有转换算子没有shuffle的算子,性能比较快

coalesce(numPartitions) 案例
  1. 作用:缩减分区数,用于大数据集过滤后,提高小数据集的执行效率。

  2. 需求:创建一个4个分区的RDD,对其缩减分区

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/24 下午 08:57
 * @Func: coalesce
 */
object Spark11_Oper10 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // 生成数据
        val listRDD: RDD[Int] = sc.makeRDD(1 to 16, 4)

        // 缩减分区数量(可以简单理解为合并分区——最后两个,并未打乱顺序)
        println("缩减分区前:" + listRDD.partitions.size)

        val coalesceRDD: RDD[Int] = listRDD.coalesce(3)
        println("缩减分区后:" + coalesceRDD.partitions.size)

        // 保存文件
        coalesceRDD.saveAsTextFile("output")

        // 关闭资源
        sc.stop()
    }
}
repartition(numPartitions) 案例
  1. 作用:根据分区数,重新通过网络随机洗牌所有数据。

  2. 需求:创建一个4个分区的RDD,对其重新分区

scala> val rdd = sc.parallelize(1 to 16, 4)
scala> rdd.collect
——>
res0: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16)

scala> var rerdd = rdd.repartition(2)
scala> rerdd.collect
——>
res1: Array[Int] = Array(1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16)

# 可见已经分成了两组
scala> rerdd.glom.collect
——>
res2: Array[Array[Int]] = Array(Array(1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15), Array(2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16))
coalesce和repartition的区别
  1. coalesce重新分区,可以选择是否进行shuffle过程。由参数shuffle: Boolean = false/true决定。

  2. repartition实际上是调用的coalesce,默认是进行shuffle的。源码如下:

def repartition(numPartitions: Int)(implicit ord: Ordering[T] = null): RDD[T] = withScope {
    coalesce(numPartitions, shuffle = true)
}
def coalesce(numPartitions: Int, shuffle: Boolean = false, 
            partitionCoalescer: Option[PartitionCoalescer] = Option.empty)
            (implicit ord: Ordering[T] = null)
    : RDD[T] = withScope {
    ...
}
sortBy(func,[ascending], [numTasks]) 案例
  1. 作用;使用func先对数据进行处理,按照处理后的数据比较结果排序,默认为正序。

  2. 需求:创建一个RDD,按照不同的规则进行排序

(1)创建一个RDD

scala> val rdd = sc.parallelize(List(2,1,3,4))
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[6] at parallelize at <console>:24

(2)按照自身大小排序(顺序)

scala> rdd.sortBy(x => x).collect()
——>
res3: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4)

按照自身大小排序(倒序)

scala> rdd.sortBy(x => x, false).collect()
——>
res4: Array[Int] = Array(4, 3, 2, 1)

(3)按照与3余数的大小排序

scala> rdd.sortBy(x => x%3).collect()
——>
res5: Array[Int] = Array(3, 4, 1, 2)
pipe(command, [envVars]) 案例
  1. 作用:管道,针对每个分区,都执行一个shell脚本,返回输出的RDD。
    注意:脚本需要放在Worker节点可以访问到的位置

  2. 需求:编写一个脚本,使用管道将脚本作用于RDD上。

(1)编写一个脚本

Shell脚本

#!/bin/sh
echo "AA"
while read LINE; do
   echo ">>>"${LINE}
done

双Value类型交互

union(otherDataset) 案例
  1. 作用:对源RDD和参数RDD求并集后返回一个新的RDD

  2. 需求:创建两个RDD,求并集

(1)创建第一个RDD

scala> val rdd1 = sc.parallelize(1 to 5)
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[2] at parallelize at <console>:24

(2)创建第二个RDD

scala> val rdd2 = sc.parallelize(5 to 10)
——>
rdd2: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[3] at parallelize at <console>:24

(3)计算两个RDD的并集

scala> val rdd3 = rdd1.union(rdd2)
——>
rdd3: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = UnionRDD[4] at union at <console>:28

(4)打印并集结果

scala> rdd3.collect
——>
res0: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4, 5, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
subtract (otherDataset) 案例
  1. 作用:计算差的一种函数,去除两个RDD中相同的元素,不同的RDD将保留下来

  2. 需求:创建两个RDD,求第一个RDD与第二个RDD的差集

(1)创建第一个RDD

scala> val rdd = sc.parallelize(3 to 8)
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[2] at parallelize at <console>:24

(2)创建第二个RDD

scala> val rdd1 = sc.parallelize(1 to 5)
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[3] at parallelize at <console>:24

(3)计算第一个RDD与第二个RDD的差集并打印

scala> rdd.subtract(rdd1).collect()
——>
res0: Array[Int] = Array(6, 7, 8)
intersection(otherDataset) 案例
  1. 作用:对源RDD和参数RDD求交集后返回一个新的RDD

  2. 需求:创建两个RDD,求两个RDD的交集

(1)创建第一个RDD

scala> val rdd1 = sc.parallelize(1 to 7)
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[26] at parallelize at <console>:24

(2)创建第二个RDD

scala> val rdd2 = sc.parallelize(5 to 10)
——>
rdd2: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[27] at parallelize at <console>:24

(3)计算两个RDD的交集

scala> val rdd3 = rdd1.intersection(rdd2)
——>
rdd3: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = MapPartitionsRDD[33] at intersection at <console>:28

(4)打印计算结果

scala> rdd3.collect()
——>
res0: Array[Int] = Array(5, 6, 7)
cartesian(otherDataset) 案例
  1. 作用:笛卡尔积(尽量避免使用)

  2. 需求:创建两个RDD,计算两个RDD的笛卡尔积

(1)创建第一个RDD

scala> val rdd1 = sc.parallelize(1 to 3)
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[47] at parallelize at <console>:24

(2)创建第二个RDD

scala> val rdd2 = sc.parallelize(2 to 5)
——>
rdd2: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[48] at parallelize at <console>:24

(3)计算两个RDD的笛卡尔积并打印

scala> rdd1.cartesian(rdd2).collect()
——>
res1: Array[(Int, Int)] = Array((1,2), (1,3), (1,4), (1,5), (2,2), (2,3), (2,4), (2,5), (3,2), (3,3), (3,4), (3,5))
zip(otherDataset)案例
  1. 作用:将两个RDD组合成Key/Value形式的RDD,这里默认两个RDD的partition数量以及元素数量都相同,否则会抛出异常。

  2. 需求:创建两个RDD,并将两个RDD组合到一起形成一个(k,v)RDD

(1)创建第一个RDD

scala> val rdd1 = sc.parallelize(Array(1,2,3),3)
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[1] at parallelize at <console>:24

(2)创建第二个RDD(与1分区数相同)

scala> val rdd2 = sc.parallelize(Array("a","b","c"),3)
——>
rdd2: org.apache.spark.rdd.RDD[String] = ParallelCollectionRDD[2] at parallelize at <console>:24

(3)第一个RDD组合第二个RDD并打印

scala> rdd1.zip(rdd2).collect
——>
res2: Array[(Int, String)] = Array((1,a), (2,b), (3,c))

(4)第二个RDD组合第一个RDD并打印

scala> rdd2.zip(rdd1).collect
——>
res2: Array[(String, Int)] = Array((a,1), (b,2), (c,3))

(5)创建第三个RDD(与1,2分区数不同)

scala> val rdd3 = sc.parallelize(Array("a","b","c"),2)
——>
rdd3: org.apache.spark.rdd.RDD[String] = ParallelCollectionRDD[5] at parallelize at <console>:24

(6)第一个RDD组合第三个RDD并打印

scala> rdd1.zip(rdd3).collect

报错了

    java.lang.IllegalArgumentException: Can't zip RDDs with unequal numbers of partitions: List(3, 2)

同理,若 val rdd3 = sc.parallelize(Array(“a”,”b”,”c”,”d”),3) 也会报错

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

Key-Value类型

partitionBy案例
  1. 作用:对 pairRDD 进行分区操作,如果原有的 partionRDD 和现有的 partionRDD 是一致的话就不进行分区, 否则会生成 ShuffleRDD,即会产生 shuffle 过程。

  2. 需求:创建一个4个分区的RDD,对其重新分区

(1)创建一个RDD

scala> val rdd = sc.parallelize(Array((1,"aaa"),(2,"bbb"),(3,"ccc"),(4,"ddd")),4)
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[(Int, String)] = ParallelCollectionRDD[0] at parallelize at <console>:24

(2)查看RDD的分区数

scala> rdd.partitions.size
——>
res1: Int = 4

(3)对RDD重新分区

scala> var rdd2 = rdd.partitionBy(new org.apache.spark.HashPartitioner(2))
——>
rdd2: org.apache.spark.rdd.RDD[(Int, String)] = ShuffledRDD[1] at partitionBy at <console>:26

(4)查看新RDD的分区数

scala> rdd2.partitions.size
——>
res2: Int = 2

案例地址

groupByKey案例
  1. 作用:groupByKey也是对每个key进行操作,但只生成一个sequence。

  2. 需求:创建一个pairRDD,将相同key对应值聚合到一个sequence中,并计算相同key对应值的相加结果。

(1)创建一个pairRDD

scala> val words = Array("one", "two", "two", "three", "three", "three")
——>
words: Array[String] = Array(one, two, two, three, three, three)
scala> val wordPairsRDD = sc.parallelize(words).map(word => (word, 1))
——>
wordPairsRDD: org.apache.spark.rdd.RDD[(String, Int)] = MapPartitionsRDD[4] at map at <console>:26

(2)将相同key对应值聚合到一个sequence中

scala> val group = wordPairsRDD.groupByKey()
——>
group: org.apache.spark.rdd.RDD[(String, Iterable[Int])] = ShuffledRDD[5] at groupByKey at <console>:28

(3)打印结果

scala> group.collect()
——>
res1: Array[(String, Iterable[Int])] = Array((two,CompactBuffer(1, 1)), (one,CompactBuffer(1)), (three,CompactBuffer(1, 1, 1)))

(4)计算相同key对应值的相加结果

scala> group.map(t => (t._1, t._2.sum))
——>
res2: org.apache.spark.rdd.RDD[(String, Int)] = MapPartitionsRDD[6] at map at <console>:31

(5)打印结果

scala> res2.collect()
res3: Array[(String, Int)] = Array((two,2), (one,1), (three,3))
reduceByKey(func, [numTasks]) 案例
  1. 在一个(K,V)的RDD上调用,返回一个(K,V)的RDD,使用指定的reduce函数,将相同key的值聚合到一起,reduce任务的个数可以通过第二个可选的参数来设置。

  2. 需求:创建一个pairRDD,计算相同key对应值的相加结果

(1)创建一个pairRDD

scala> val rdd = sc.parallelize(List(("female",1),("male",5),("female",5),("male",2)))
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[(String, Int)] = ParallelCollectionRDD[46] at parallelize at <console>:24

(2)计算相同key对应值的相加结果

scala> val reduce = rdd.reduceByKey((x,y) => x+y)
——>
reduce: org.apache.spark.rdd.RDD[(String, Int)] = ShuffledRDD[47] at reduceByKey at <console>:26

(3)打印结果

scala> reduce.collect()
——>
res1: Array[(String, Int)] = Array((female,6), (male,7))
reduceByKey和groupByKey的区别

从图中可以看出,groupByKey 本来有6个数据(上面的绿框),处理之后依然有6个数据(下面的绿框),说明其在中间有一次shuffle过程;而 reduceByKey 本来有6个数据(上面的绿框),处理之后依然有3个数据(下面的绿框),说明在中间shuffle过程之前有一次合并的过程(预聚合)

  1. reduceByKey:按照key进行聚合,在shuffle之前有combine(预聚合)操作,返回结果是RDD[k,v].

  2. groupByKey:按照key进行分组,直接进行shuffle。

  3. 开发指导:reduceByKey比groupByKey,建议使用。但是需要注意是否会影响业务逻辑。

注:如果shuffle过程中有预聚合操作,性能可以得到提高

aggregateByKey案例

参数:(zeroValue:U,[partitioner: Partitioner]) (seqOp: (U, V) => U,combOp: (U, U) => U)

zeroValue:默认值

seqOp:分区内运算规则

combOp:分区间分区规则

  1. 作用:在kv对的RDD中,按key将value进行分组合并,合并时,将每个value和初始值作为seq函数的参数,进行计算,返回的结果作为一个新的kv对,然后再将结果按照key进行合并,最后将每个分组的value传递给combine函数进行计算(先将前两个value进行计算,将返回结果和下一个value传给combine函数,以此类推),将key与计算结果作为一个新的kv对输出。

  2. 参数描述:

(1)zeroValue:给每一个分区中的每一个key一个初始值;

(2)seqOp:函数用于在每一个分区中用初始值逐步迭代value;

(3)combOp:函数用于合并每个分区中的结果。

  1. 需求:创建一个pairRDD,取出每个分区相同key对应值的最大值,然后相加

  2. 需求分析

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/29 下午 08:57
 * @Func: aggregateByKey案例
 */
object Spark13_Oper12 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // 生成数据
        val aggRDD: RDD[(String, Int)] = sc.parallelize(List(("a", 3), ("a", 2), ("c", 4), ("b", 3), ("c", 6), ("c", 8)), 2)
        // 查看分区
//        val glomRDD: RDD[Array[(String, Int)]] = aggRDD.glom()
//
//        glomRDD.collect().foreach(s
//            => {println(s.mkString(","))}
//        )

        // 取出每个分区相同key对应值的最大值,然后相加
        val resRDD: RDD[(String, Int)] = aggRDD.aggregateByKey(0)(math.max(_, _), _ + _)
        resRDD.collect().foreach(println)
    }
}
foldByKey案例

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

  1. 作用:aggregateByKey的简化操作,seqop和combop相同

  2. 需求:创建一个pairRDD,计算相同key对应值的相加结果

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/29 下午 08:57
 * @Func: foldByKey案例
 */
object Spark14_Oper13 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // 生成数据
        val foldRDD: RDD[(Int, Int)] = sc.parallelize(List((1, 3), (1, 2), (1, 4), (2, 3), (3, 6), (3, 8)), 3)

        // 查看分区
//        val glomRDD: RDD[Array[(String, Int)]] = aggRDD.glom()
//
//        glomRDD.collect().foreach(s
//            => {println(s.mkString(","))}
//        )

        // 相加
        val resRDD: RDD[(Int, Int)] = foldRDD.foldByKey(0)(_ + _)
        resRDD.collect().foreach(println)
    }
}
combineByKey[C] 案例

参数:(createCombiner: V => C, mergeValue: (C, V) => C, mergeCombiners: (C, C) => C)

  1. 作用:对相同K,把V合并成一个集合。

  2. 参数描述:

(1)createCombiner: combineByKey() 会遍历分区中的所有元素,因此每个元素的键要么还没有遇到过,要么就和之前的某个元素的键相同。如果这是一个新的元素,combineByKey()会使用一个叫作createCombiner()的函数来创建那个键对应的累加器的初始值

(2)mergeValue: 如果这是一个在处理当前分区之前已经遇到的键,它会使用mergeValue()方法将该键的累加器对应的当前值与这个新的值进行合并

(3)mergeCombiners: 由于每个分区都是独立处理的, 因此对于同一个键可以有多个累加器。如果有两个或者更多的分区都有对应同一个键的累加器, 就需要使用用户提供的 mergeCombiners() 方法将各个分区的结果进行合并。

  1. 需求:创建一个pairRDD,根据key计算每种key的均值。(先计算每个key出现的次数以及可以对应值的总和,再相除得到结果)

  2. 需求分析:

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/29 下午 08:57
 * @Func: combineByKey案例
 */
object Spark15_Oper14 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // 生成数据
        val combineRDD: RDD[(String, Int)] = sc.parallelize(Array(("a", 88), ("b", 95), ("a", 91), ("b", 93), ("a", 95), ("b", 98)), 2)

        // 相加
        val sumRDD: RDD[(String, (Int, Int))] = combineRDD.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))
        sumRDD.collect().foreach(println)

        // 求平均值
        val resRDD: RDD[(String, Double)] = sumRDD.map { case (key, value) => (key, value._1 / value._2.toDouble) }
        resRDD.collect().foreach(println)
    }
}
sortByKey([ascending], [numTasks]) 案例
  1. 作用:在一个(K,V)的RDD上调用,K必须实现Ordered接口,返回一个按照key进行排序的(K,V)的RDD

  2. 需求:创建一个pairRDD,按照key的正序和倒序进行排序

(1)创建一个pairRDD

scala> val rdd = sc.parallelize(Array((3,"aa"),(6,"cc"),(2,"bb"),(1,"dd")))
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[(Int, String)] = ParallelCollectionRDD[14] at parallelize at <console>:24

(2)按照key的正序

scala> rdd.sortByKey(true).collect()
——>
res1: Array[(Int, String)] = Array((1,dd), (2,bb), (3,aa), (6,cc))

(3)按照key的倒序

scala> rdd.sortByKey(false).collect()
——>
res2: Array[(Int, String)] = Array((6,cc), (3,aa), (2,bb), (1,dd))
mapValues案例
  1. 针对于(K,V)形式的类型只对V进行操作

  2. 需求:创建一个pairRDD,并将value添加字符串”|||”

(1)创建一个pairRDD

scala> val rdd3 = sc.parallelize(Array((1,"a"),(1,"d"),(2,"b"),(3,"c")))
——>
rdd3: org.apache.spark.rdd.RDD[(Int, String)] = ParallelCollectionRDD[67] at parallelize at <console>:24

(2)对value添加字符串”|||”

scala> rdd3.mapValues(_+"|||").collect()
——>
res4: Array[(Int, String)] = Array((1,a|||), (1,d|||), (2,b|||), (3,c|||))
join(otherDataset, [numTasks]) 案例
  1. 作用:在类型为(K,V)和(K,W)的RDD上调用,返回一个相同key对应的所有元素对在一起的(K,(V,W))的RDD

  2. 需求:创建两个pairRDD,并将key相同的数据聚合到一个元组。

(1)创建第一个pairRDD

scala> val rdd = sc.parallelize(Array((1,"a"),(2,"b"),(3,"c")))
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[(Int, String)] = ParallelCollectionRDD[32] at parallelize at <console>:24

(2)创建第二个pairRDD

scala> val rdd1 = sc.parallelize(Array((1,4),(2,5),(3,6)))
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[(Int, Int)] = ParallelCollectionRDD[33] at parallelize at <console>:24

(3)join操作并打印结果

scala> rdd.join(rdd1).collect()
——>
res5: Array[(Int, (String, Int))] = Array((1,(a,4)), (2,(b,5)), (3,(c,6)))
cogroup(otherDataset, [numTasks]) 案例
  1. 作用:在类型为(K,V)和(K,W)的RDD上调用,返回一个(K,(Iterable<V>,Iterable<W>))类型的RDD

  2. 需求:创建两个pairRDD,并将key相同的数据聚合到一个迭代器。

(1)创建第一个pairRDD

scala> val rdd = sc.parallelize(Array((1,"a"),(2,"b"),(3,"c")))
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[(Int, String)] = ParallelCollectionRDD[37] at parallelize at <console>:24

(2)创建第二个pairRDD

scala> val rdd1 = sc.parallelize(Array((1,4),(2,5),(3,6)))
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[(Int, Int)] = ParallelCollectionRDD[38] at parallelize at <console>:24

(3)cogroup两个RDD并打印结果

scala> rdd.cogroup(rdd1).collect()
——>
res6: Array[(Int, (Iterable[String], Iterable[Int]))] = Array((1,(CompactBuffer(a),CompactBuffer(4))), (2,(CompactBuffer(b),CompactBuffer(5))), (3,(CompactBuffer(c),CompactBuffer(6))))

案例实操

  1. 数据结构:时间戳,省份,城市,用户,广告,中间字段使用空格分割。

样本如下:

1516609143867 6 7 64 16
1516609143869 9 4 75 18
1516609143869 1 7 87 12
...

样本地址

  1. 需求:统计出每一个省份广告被点击次数的TOP3

  2. 实现过程:

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/22 下午 10:14
 * @Func: 统计出每一个省份广告被点击次数的TOP3
 */
object adTop3 {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        //创建conf对象
        // app id对应一个应用名称
        val config: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("AdTop3")

        // 创建上下文对象
        val sc = new SparkContext(config)

        // 读取文件生成RDD
        val lines: RDD[String] = sc.textFile("in/agent.log")

        // 分解成:((Province,AD),1)
        // 原来样式:时间戳 省份 城市 用户 广告
        val provinceAD: RDD[((String, String), Int)] = lines.map(x => {
            val details: Array[String] = x.split(" ")
            ((details(1), details(4)), 1)
        })
        // 检验样式:((5,10),1)
//        provinceAD.foreach(println)

        // 点击次数相加
        val sumProvinceAD: RDD[((String, String), Int)] = provinceAD.reduceByKey((x, y) => x + y)
//        sumProvinceAD.foreach(println)

        // 改变样式 (Province,(AD,1))
        val provinceToADSum: RDD[(String, (String, Int))] = sumProvinceAD.map(x => {
            (x._1._1, (x._1._2, x._2))
        })
//        provinceToADSum.foreach(x=>println(x._1))

        // 根据省份分组
        val provinceSum: RDD[(String, Iterable[(String, Int)])] = provinceToADSum.groupByKey()
//        provinceSum.foreach(println)

        // 排序取前三
        val provinceADTop3: RDD[(String, List[(String, Int)])] = provinceSum.mapValues(x => {
            x.toList.sortWith((x, y) => x._2 < y._2).take(3)
        })

        provinceADTop3.foreach(println)
//        provinceADTop3.saveAsTextFile("output")

        //9.关闭与spark的连接
        sc.stop()
    }
}

Action

reduce(func)案例

  1. 作用:通过func函数聚集RDD中的所有元素,先聚合分区内数据,再聚合分区间数据。

  2. 需求:创建一个RDD,将所有元素聚合得到结果。

(1)创建一个RDD[Int]

scala> val rdd1 = sc.makeRDD(1 to 10,2)
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[85] at makeRDD at <console>:24

(2)聚合RDD[Int]所有元素

scala> rdd1.reduce(_+_)
——>
res1: Int = 55

(3)创建一个RDD[String]

scala> val rdd2 = sc.makeRDD(Array(("a",1),("a",3),("c",3),("d",5)))
——>
rdd2: org.apache.spark.rdd.RDD[(String, Int)] = ParallelCollectionRDD[86] at makeRDD at <console>:24

(4)聚合RDD[String]所有数据

scala> rdd2.reduce((x,y)=>(x._1 + y._1,x._2 + y._2))
——>
res2: (String, Int) = (adca,12)

collect()案例

  1. 作用:在驱动程序中,以数组的形式返回数据集的所有元素。

  2. 需求:创建一个RDD,并将RDD内容收集到Driver端打印

(1)创建一个RDD

scala> val rdd = sc.parallelize(1 to 10)
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[0] at parallelize at <console>:24

(2)将结果收集到Driver端

scala> rdd.collect
——>
res3: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)   

count()案例

  1. 作用:返回RDD中元素的个数

  2. 需求:创建一个RDD,统计该RDD的条数

(1)创建一个RDD

scala> val rdd = sc.parallelize(1 to 10)
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[0] at parallelize at <console>:24

(2)统计该RDD的条数

scala> rdd.count
——>
res1: Long = 10

first()案例

  1. 作用:返回RDD中的第一个元素

  2. 需求:创建一个RDD,返回该RDD中的第一个元素

(1)创建一个RDD

scala> val rdd = sc.parallelize(1 to 10)
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[0] at parallelize at <console>:24

(2)统计该RDD的条数

scala> rdd.first
——>
res2: Int = 1

take(n)案例

  1. 作用:返回一个由RDD的前n个元素组成的数组

  2. 需求:创建一个RDD,统计该RDD的条数

(1)创建一个RDD

scala> val rdd = sc.parallelize(Array(2,5,4,6,8,3))
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[2] at parallelize at <console>:24

(2)统计该RDD的条数

scala> rdd.take(3)
——>
res3: Array[Int] = Array(2, 5, 4)

takeOrdered(n)案例

  1. 作用:返回该RDD排序后的前n个元素组成的数组

  2. 需求:创建一个RDD,统计该RDD的条数

(1)创建一个RDD

scala> val rdd = sc.parallelize(Array(2,5,4,6,8,3))
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[2] at parallelize at <console>:24

(2)统计该RDD的条数

scala> rdd.takeOrdered(3)
——>
res4: Array[Int] = Array(2, 3, 4)

aggregate案例

  1. 参数:(zeroValue: U)(seqOp: (U, T) ⇒ U, combOp: (U, U) ⇒ U)

  2. 作用:aggregate函数将每个分区里面的元素通过seqOp和初始值进行聚合,然后用combine函数将每个分区的结果和初始值(zeroValue)进行combine操作。这个函数最终返回的类型不需要和RDD中元素类型一致。

  3. 需求:创建一个RDD,将所有元素相加得到结果

(1)创建一个RDD

scala> var rdd1 = sc.makeRDD(1 to 10,2)
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[88] at makeRDD at <console>:24

(2)将该RDD所有元素相加得到结果

scala> rdd.aggregate(0)(_+_,_+_)
——>
res5: Int = 55

此处初始值使用与 aggregateByKey 不太一样,分区内会操作一次,在分区间也会操作一次,如下:

scala> rdd.aggregate(10)(_+_,_+_)
——>
res6: Int = 85

初始值是10,每个分区在求和的时候都是在10的基础上进行的,然后在两个分区相加的时候又会加一次:(10+1+2+3+4+5+6+7+8+9+10)+(10+1+2+3+4+5+6+7+8+9+10)+10

fold(num)(func)案例

  1. 作用:折叠操作,aggregate的简化操作,seqop和combop一样。

  2. 需求:创建一个RDD,将所有元素相加得到结果

(1)创建一个RDD

scala> var rdd1 = sc.makeRDD(1 to 10,2)
——>
rdd1: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[88] at makeRDD at <console>:24

(2)将该RDD所有元素相加得到结果

scala> rdd.fold(0)(_+_)
——>
res6: Int = 55

以上两个操作可以对应 xxxByKey 操作

saveAsTextFile(path)

作用:将数据集的元素以textfile的形式保存到HDFS文件系统或者其他支持的文件系统,对于每个元素,Spark将会调用toString方法,将它装换为文件中的文本

saveAsSequenceFile(path)

作用:将数据集中的元素以Hadoop sequencefile的格式保存到指定的目录下,可以使HDFS或者其他Hadoop支持的文件系统。

saveAsObjectFile(path)

作用:用于将RDD中的元素序列化成对象,存储到文件中。

countByKey()案例

  1. 作用:针对(K,V)类型的RDD,返回一个(K,Int)的map,表示每一个key对应的元素个数。

  2. 需求:创建一个PairRDD,统计每种key的个数

(1)创建一个PairRDD

scala> val rdd = sc.parallelize(List((1,3),(1,2),(1,4),(2,3),(3,6),(3,8)),3)
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[(Int, Int)] = ParallelCollectionRDD[95] at parallelize at <console>:24

(2)统计每种key的个数

scala> rdd.countByKey
——>
res1: scala.collection.Map[Int,Long] = Map(3 -> 2, 1 -> 3, 2 -> 1)

foreach(func)案例

  1. 作用:在数据集的每一个元素上,运行函数func进行更新。

  2. 需求:创建一个RDD,对每个元素进行打印

(1)创建一个RDD

scala> var rdd = sc.makeRDD(1 to 5,2)
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[107] at makeRDD at <console>:24

(2)对该RDD每个元素进行打印

scala> rdd.foreach(println(_))
——>
3
4
5
1
2

RDD中的函数传递

在实际开发中我们往往需要自己定义一些对于RDD的操作,那么此时需要主要的是,初始化工作是在Driver端进行的,而实际运行程序是在Executor端进行的,这就涉及到了跨进程通信,是需要序列化的。下面我们看几个例子:

传递一个方法

1.创建一个搜索类

/**
 * 搜索类
 * @param query
 */
class Search(query: String) extends {

    //过滤出包含字符串的数据
    def isMatch(s: String): Boolean = {
        s.contains(query)
    }

    //过滤出包含字符串的RDD
    def getMatch1 (rdd: RDD[String]): RDD[String] = {
        rdd.filter(isMatch)
    }

    //过滤出包含字符串的RDD
    def getMatche2(rdd: RDD[String]): RDD[String] = {
        rdd.filter(x => x.contains(query))
    }
}

2.创建Spark主程序

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/29 下午 08:57
 * @Func: RDD中的函数传递(序列化)
 */
object Spark16_Serializable {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        val rdd: RDD[String] = sc.parallelize(Array("hadoop", "spark", "hive", "bigData"))

        // 创建search对象
        val search = new Search("h")

        // 运用第一个过滤函数并打印结果
        val match1: RDD[String] = search.getMatch1(rdd)
        match1.collect().foreach(println)

        sc.stop()
    }
}

3.运行程序

Exception in thread "main" org.apache.spark.SparkException: Task not serializable
    at org.apache.spark.util.ClosureCleaner$.ensureSerializable(ClosureCleaner.scala:298)
    at org.apache.spark.util.ClosureCleaner$.org$apache$spark$util$ClosureCleaner$$clean(ClosureCleaner.scala:288)
    at org.apache.spark.util.ClosureCleaner$.clean(ClosureCleaner.scala:108)
    at org.apache.spark.SparkContext.clean(SparkContext.scala:2101)
    at org.apache.spark.rdd.RDD$$anonfun$filter$1.apply(RDD.scala:387)
    at org.apache.spark.rdd.RDD$$anonfun$filter$1.apply(RDD.scala:386)
    at org.apache.spark.rdd.RDDOperationScope$.withScope(RDDOperationScope.scala:151)
    at org.apache.spark.rdd.RDDOperationScope$.withScope(RDDOperationScope.scala:112)
    at org.apache.spark.rdd.RDD.withScope(RDD.scala:362)
    at org.apache.spark.rdd.RDD.filter(RDD.scala:386)
    at com.atguigu.Search.getMatche1(SeriTest.scala:39)
    at com.atguigu.SeriTest$.main(SeriTest.scala:18)
    at com.atguigu.SeriTest.main(SeriTest.scala)
Caused by: java.io.NotSerializableException: com.atguigu.Search

4.问题说明

//过滤出包含字符串的RDD
def getMatch1 (rdd: RDD[String]): RDD[String] = {
    rdd.filter(isMatch)
}

在这个方法中所调用的方法isMatch()是定义在Search这个类中的,实际上调用的是this. isMatch(),this表示Search这个类的对象,程序在运行过程中需要将Search对象序列化以后传递到Executor端。

5.解决方案

使类继承scala.Serializable即可。

class Search() extends Serializable{
    ...
}
  1. 修改之后完整代码
package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/29 下午 08:57
 * @Func: RDD中的函数传递(序列化)
 */
object Spark16_Serializable {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        val rdd: RDD[String] = sc.parallelize(Array("hadoop", "spark", "hive", "bigData"))

        // 创建search对象
        val search = new Search("h")

        // 运用第一个过滤函数并打印结果
        val match1: RDD[String] = search.getMatch1(rdd)
        match1.collect().foreach(println)

        sc.stop()
    }
}


/**
 * 搜索类(需要序列化)
 * @param query
 */
class Search(query: String) extends java.io.Serializable {

    //过滤出包含字符串的数据
    def isMatch(s: String): Boolean = {
        s.contains(query)
    }

    //过滤出包含字符串的RDD
    // 此方法是要在executor中执行,而此方法是一个成员方法(来源于某个对象),因此在使用的时候,这个类也要传给executor(因此这个类也需要序列化)
    def getMatch1 (rdd: RDD[String]): RDD[String] = {
        rdd.filter(isMatch)
    }
}

传递一个属性

1.创建Spark主程序

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/9/29 下午 08:57
 * @Func: RDD中的函数传递(序列化)
 */
object Spark16_Serializable {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        val rdd: RDD[String] = sc.parallelize(Array("hadoop", "spark", "hive", "bigData"))

        // 创建search对象
        val search = new Search("h")

        // 运用第一个过滤函数并打印结果
//        val match1: RDD[String] = search.getMatch1(rdd)
//        match1.collect().foreach(println)

        // 运用第二个
        val match2: RDD[String] = search.getMatche2(rdd)
        match2.collect().foreach(println)

        sc.stop()
    }
}

2.运行程序

Exception in thread "main" org.apache.spark.SparkException: Task not serializable
    at org.apache.spark.util.ClosureCleaner$.ensureSerializable(ClosureCleaner.scala:298)
    at org.apache.spark.util.ClosureCleaner$.org$apache$spark$util$ClosureCleaner$$clean(ClosureCleaner.scala:288)
    at org.apache.spark.util.ClosureCleaner$.clean(ClosureCleaner.scala:108)
    at org.apache.spark.SparkContext.clean(SparkContext.scala:2101)
    at org.apache.spark.rdd.RDD$$anonfun$filter$1.apply(RDD.scala:387)
    at org.apache.spark.rdd.RDD$$anonfun$filter$1.apply(RDD.scala:386)
    at org.apache.spark.rdd.RDDOperationScope$.withScope(RDDOperationScope.scala:151)
    at org.apache.spark.rdd.RDDOperationScope$.withScope(RDDOperationScope.scala:112)
    at org.apache.spark.rdd.RDD.withScope(RDD.scala:362)
    at org.apache.spark.rdd.RDD.filter(RDD.scala:386)
    at com.atguigu.Search.getMatche1(SeriTest.scala:39)
    at com.atguigu.SeriTest$.main(SeriTest.scala:18)
    at com.atguigu.SeriTest.main(SeriTest.scala)
Caused by: java.io.NotSerializableException: com.atguigu.Search

3.问题说明

//过滤出包含字符串的RDD
def getMatche2(rdd: RDD[String]): RDD[String] = {
    rdd.filter(x => x.contains(query))
}

在这个方法中所调用的方法query是定义在Search这个类中的字段,实际上调用的是this. query,this表示Search这个类的对象,程序在运行过程中需要将Search对象序列化以后传递到Executor端。

4.解决方案

1)使类继承scala.Serializable即可。

class Search() extends Serializable{...}

2)将类变量query赋值给局部变量

修改getMatche2为

//过滤出包含字符串的RDD
def getMatche2(rdd: RDD[String]): RDD[String] = {
    val query_ : String = this.query//将类变量赋值给局部变量
    rdd.filter(x => x.contains(query_))
}

RDD依赖关系

Lineage

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。

(1)读取一个HDFS文件并将其中内容映射成一个个元组

scala> val wordAndOne = sc.textFile("/fruit.tsv").flatMap(_.split("\t")).map((_,1))
——>
wordAndOne: org.apache.spark.rdd.RDD[(String, Int)] = MapPartitionsRDD[22] at map at <console>:24

(2)统计每一种key对应的个数

scala> val wordAndCount = wordAndOne.reduceByKey(_+_)
——>
wordAndCount: org.apache.spark.rdd.RDD[(String, Int)] = ShuffledRDD[23] at reduceByKey at <console>:26

(3)查看“wordAndOne”的Lineage

scala> wordAndOne.toDebugString
——>
res1: String =
(2) MapPartitionsRDD[22] at map at <console>:24 []
 |  MapPartitionsRDD[21] at flatMap at <console>:24 []
 |  /fruit.tsv MapPartitionsRDD[20] at textFile at <console>:24 []
 |  /fruit.tsv HadoopRDD[19] at textFile at <console>:24 []

(4)查看“wordAndCount”的Lineage

scala> wordAndCount.toDebugString
——>
res2: String =
(2) ShuffledRDD[23] at reduceByKey at <console>:26 []
 +-(2) MapPartitionsRDD[22] at map at <console>:24 []
    |  MapPartitionsRDD[21] at flatMap at <console>:24 []
    |  /fruit.tsv MapPartitionsRDD[20] at textFile at <console>:24 []
    |  /fruit.tsv HadoopRDD[19] at textFile at <console>:24 []

(5)查看“wordAndOne”的依赖类型

scala> wordAndOne.dependencies
——>
res3: Seq[org.apache.spark.Dependency[_]] = List(org.apache.spark.OneToOneDependency@5d5db92b)

(6)查看“wordAndCount”的依赖类型

scala> wordAndCount.dependencies
——>
res4: Seq[org.apache.spark.Dependency[_]] = List(org.apache.spark.ShuffleDependency@63f3e6a8)

注意:RDD和它依赖的父RDD(s)的关系有两种不同的类型,即窄依赖(narrow dependency)和宽依赖(wide dependency)。

窄依赖

窄依赖指的是每一个父RDD的Partition最多被子RDD的一个Partition使用,窄依赖我们形象的比喻为独生子女(一对一)

宽依赖

宽依赖指的是多个子RDD的Partition会依赖同一个父RDD的Partition,会引起shuffle,总结:宽依赖我们形象的比喻为超生(多对一)

DAG

DAG(Directed Acyclic Graph) 叫做有向无环图,原始的 RDD 通过一系列的转换就就形成了 DAG,根据 RDD 之间的依赖关系的不同将 DAG 划分成不同的 Stage(阶段),对于窄依赖,partition的转换处理在Stage中完成计算。对于宽依赖,由于有 Shuffle 的存在,只能在 parent RDD 处理完成后,才能开始接下来的计算,因此宽依赖是划分 Stage 的依据。

上图可看,A与B试一个宽依赖所以分成两个stage;F与G试一个宽依赖,所以分成了两个stage。

任务划分(面试重点)

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

1)Application:初始化一个 SparkContext 即生成一个 Application

2)Job:一个 Action 算子就会生成一个 Job

3)Stage:根据RDD之间的依赖关系的不同将Job划分成不同的Stage,遇到一个宽依赖则划分一个Stage。

4)Task:Stage是一个TaskSet,将Stage划分的结果发送到不同的Executor执行即为一个Task。

WordCount案列规划图

注意:Application->Job(行动算子)->Stage-> Task(分区)每一层都是1对n的关系。

一个应用可以多次调用行动算子(Job),而每个作业中可以有多个阶段,同时在一个阶段中有多个分区(每个分区就是一个任务)

阶段划分数量 = 1 + shuffle数量,源码分析:

[DAGScheduler.scala]

private[scheduler] def handleJobSubmitted(jobId: Int,
    finalRDD: RDD[_],
    func: (TaskContext, Iterator[_]) => _,
    partitions: Array[Int],
    callSite: CallSite,
    listener: JobListener,
    properties: Properties) {
        var finalStage: ResultStage = null
        try {
        // New stage creation may throw an exception if, for example, jobs are run on a
        // HadoopRDD whose underlying HDFS files have been deleted.
        // 此处便是阶段数量中的1
        finalStage = createResultStage(finalRDD, func, partitions, jobId, callSite)
        ...
        // 提交
        submitStage(finalStage)
    }
// 接上面 createResultStage

/**
* Create a ResultStage associated with the provided jobId.
*/
private def createResultStage(
    rdd: RDD[_],
    func: (TaskContext, Iterator[_]) => _,
    partitions: Array[Int],
    jobId: Int,
    callSite: CallSite): ResultStage = {
        // 获取或创建阶段
        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
}
// 接上面 getOrCreateParentStages

/**
* Get or create the list of parent stages for a given RDD.  The new Stages will be created with
* the provided firstJobId.
*/
private def getOrCreateParentStages(rdd: RDD[_], firstJobId: Int): List[Stage] = {
    // 拿到shuffle依赖做转换
    getShuffleDependencies(rdd).map { shuffleDep =>
        getOrCreateShuffleMapStage(shuffleDep, firstJobId)
    }.toList
}
// 接上面 getShuffleDependencies

private[scheduler] def getShuffleDependencies(
    rdd: RDD[_]): HashSet[ShuffleDependency[_, _, _]] = {
        // 返回值(其返回set中类型为ShuffleDependency,因此其中放的值便为shuffle)
        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 {
                    // 模式匹配,只要某个RDD的依赖是shuffle的,就加到返回的parents中
                    case shuffleDep: ShuffleDependency[_, _, _] => 
                        parents += shuffleDep
                    case dependency =>
                        waitingForVisit.push(dependency.rdd)
                }
            }
        }
    parents
}
// 在上面那个方法返回parents之后进行转换
// 接上上面 getOrCreateShuffleMapStage

/**
* Gets a shuffle map stage if one exists in shuffleIdToMapStage. Otherwise, if the
* shuffle map stage doesn't already exist, this method will create the shuffle map stage in
* addition to any missing ancestor shuffle map stages.
*/
private def getOrCreateShuffleMapStage(
    shuffleDep: ShuffleDependency[_, _, _],
    firstJobId: Int): ShuffleMapStage = {
        shuffleIdToMapStage.get(shuffleDep.shuffleId) match {
            // 模式匹配,若当前stage已经有了,则直接返回;
            case Some(stage) =>
                stage

            // 若没有则创建
            case None =>
            // Create stages for all missing ancestor shuffle dependencies.
                getMissingAncestorShuffleDependencies(shuffleDep.rdd).foreach { dep =>
            // Even though getMissingAncestorShuffleDependencies only returns shuffle dependencies
            // that were not already in shuffleIdToMapStage, it's possible that by the time we
            // get to a particular dependency in the foreach loop, it's been added to
            // shuffleIdToMapStage by the stage creation process for an earlier dependency. See
            // SPARK-13902 for more information.
            if (!shuffleIdToMapStage.contains(dep.shuffleId)) {
                createShuffleMapStage(dep, firstJobId)
            }
        }
        // Finally, create a stage for the given shuffle dependency.
        createShuffleMapStage(shuffleDep, firstJobId)
    }
}
// 接第一个最后的提交

/** Submits stage, but first recursively submits any missing parents. */
private def submitStage(stage: Stage) {
    val jobId = activeJobForStage(stage)
    if (jobId.isDefined) {
        logDebug("submitStage(" + stage + ")")
        if (!waitingStages(stage) && !runningStages(stage) && !failedStages(stage)) {
            val missing = getMissingParentStages(stage).sortBy(_.id)
            logDebug("missing: " + missing)
            if (missing.isEmpty) {
                logInfo("Submitting " + stage + " (" + stage.rdd + "), which has no missing parents")
                submitMissingTasks(stage, jobId.get)
            } else {
                for (parent <- missing) {
                    submitStage(parent)
                }
                waitingStages += stage
            }
        }
    } else {
        abortStage(stage, "No active job for stage " + stage.id, None)
    }
}
  // 接上面的 submitMissingTasks(这只是其中一部分)

  /** Called when stage's parents are available and we can now do its task. */
  private def submitMissingTasks(stage: Stage, jobId: Int) {

    ...

    val tasks: Seq[Task[_]] = try {
      stage match {
        case stage: ShuffleMapStage =>
          // 根据分区计算任务
          partitionsToCompute.map { id =>
            val locs = taskIdToLocations(id)
            val part = stage.rdd.partitions(id)
            // 最后返回为一个task
            new ShuffleMapTask(stage.id, stage.latestInfo.attemptId,
              taskBinary, part, locs, stage.latestInfo.taskMetrics, properties, Option(jobId),
              Option(sc.applicationId), sc.applicationAttemptId)
          }

        case stage: ResultStage =>
          partitionsToCompute.map { id =>
            val p: Int = stage.partitions(id)
            val part = stage.rdd.partitions(p)
            val locs = taskIdToLocations(id)
            new ResultTask(stage.id, stage.latestInfo.attemptId,
              taskBinary, part, locs, id, properties, stage.latestInfo.taskMetrics,
              Option(jobId), Option(sc.applicationId), sc.applicationAttemptId)
          }
      }
    }

    ...

    if (tasks.size > 0) {
      logInfo("Submitting " + tasks.size + " missing tasks from " + stage + " (" + stage.rdd + ")")
      stage.pendingPartitions ++= tasks.map(_.partitionId)
      logDebug("New pending partitions: " + stage.pendingPartitions)

      // 将所有信息封装成一个TaskSet进行提交
      taskScheduler.submitTasks(new TaskSet(
        tasks.toArray, stage.id, stage.latestInfo.attemptId, jobId, properties))
      stage.latestInfo.submissionTime = Some(clock.getTimeMillis())
    }
    ...
  }

RDD缓存

RDD通过persist方法或cache方法可以将前面的计算结果缓存,默认情况下 persist() 会把数据以序列化的形式缓存在 JVM 的堆空间中。

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时,该RDD将会被缓存在计算节点的内存中,并供后面重用。

def persist(): this.type = persist(StorageLevel.MEMORY_ONLY)
def cache(): this.type = persist()

通过查看源码发现cache最终也是调用了persist方法,默认的存储级别都是仅在内存存储一份,Spark的存储级别还有好多种,存储级别在object StorageLevel中定义的。

object StorageLevel {
    // 不缓存
    val NONE = new StorageLevel(false, false, false, false)
    // 只缓存到磁盘
    val DISK_ONLY = new StorageLevel(true, false, false, false)
    // 缓存盘2份副本
    val DISK_ONLY_2 = new StorageLevel(true, false, false, false, 2)
    // 只缓存到内存
    val MEMORY_ONLY = new StorageLevel(false, true, false, true)
    val MEMORY_ONLY_2 = new StorageLevel(false, true, false, true, 2)
    // 缓存到内存序列化
    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)
    // 堆外内存(JVM里面的内存是堆内,不是其中的内存叫堆外)
    val OFF_HEAP = new StorageLevel(true, true, true, false, 1)

在存储级别的末尾加上“_2”来把持久化数据存为两份

缓存有可能丢失,或者存储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。

(1)创建一个RDD

scala> val rdd = sc.makeRDD(Array("bigData"))
——>
rdd: org.apache.spark.rdd.RDD[String] = ParallelCollectionRDD[0] at makeRDD at <console>:24

(2)将RDD转换为携带当前时间戳不做缓存

// 后面加上一个时间戳
scala> val nocache = rdd.map(_.toString+System.currentTimeMillis)
——>
nocache: org.apache.spark.rdd.RDD[String] = MapPartitionsRDD[1] at map at <console>:26

(3)多次打印结果

scala> nocache.collect
——>
res0: Array[String] = Array(bigData1601728101126)

scala> nocache.collect
——>
res1: Array[String] = Array(bigData1601728114573)

scala> nocache.collect
——>
res2: Array[String] = Array(bigData1601728141278)

(4)将RDD转换为携带当前时间戳并做缓存

scala> val cache =  rdd.map(_.toString+System.currentTimeMillis).cache
——>
cache: org.apache.spark.rdd.RDD[String] = MapPartitionsRDD[2] at map at <console>:26

(5)多次打印做了缓存的结果

scala> cache.collect
——>
res3: Array[String] = Array(bigData1601728208803)                               

scala> cache.collect
——>
res4: Array[String] = Array(bigData1601728208803)

scala> cache.collect
——>
res5: Array[String] = Array(bigData1601728208803)
scala> cache.toDebugString
res8: String =
(1) MapPartitionsRDD[2] at map at <console>:26 [Memory Deserialized 1x Replicated]
 |       CachedPartitions: 1; MemorySize: 104.0 B; ExternalBlockStoreSize: 0.0 B; DiskSize: 0.0 B
 |  ParallelCollectionRDD[0] at makeRDD at <console>:24 [Memory Deserialized 1x Replicated]

debug之后可以看出,其在依赖关系中间加了一个缓存步骤

RDD CheckPoint

Spark中对于数据的保存除了持久化操作之外,还提供了一种检查点的机制,检查点(本质是通过将RDD写入Disk做检查点)是为了通过lineage做容错的辅助,lineage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,如果之后有节点出现问题而丢失分区,从做检查点的RDD开始重做Lineage,就会减少开销。检查点通过将数据写入到HDFS文件系统实现了RDD的检查点功能。

为当前RDD设置检查点。该函数将会创建一个二进制的文件,并存储到checkpoint目录中,该目录是用SparkContext.setCheckpointDir()设置的。在checkpoint的过程中,该RDD的所有依赖于父RDD中的信息将全部被移除。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。

案例实操:

package com.swenchao.spark

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

/**
 * @Author: Swenchao
 * @Date: 2020/10/03 下午 08:25
 * @Func: 检查点(设置检查点就是将血缘关系保存成文件)
 */
object Spark17_Checkpoint {
    def main(args: Array[String]): Unit = {

        val conf: SparkConf = new SparkConf().setMaster("local[*]").setAppName("WordCount")

        // 创建Spark上下文对象
        val sc: SparkContext = new SparkContext(conf)

        // 设定检查点保存目录
        sc.setCheckpointDir("CheckPoint")

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

        // 进行简单处理
        val mapRDD: RDD[(Int, Int)] = rdd.map((_, 1))
        val reduceRDD: RDD[(Int, Int)] = mapRDD.reduceByKey(_ + _)

        // 设置检查点
        reduceRDD.checkpoint()

        // 输出查看
        reduceRDD.foreach(println)

        // 血缘关系
        println(reduceRDD.toDebugString)

        sc.stop()
    }
}

运行结果差距(运行两遍,查看血缘关系的变化)

// 运行第一遍
(8) ShuffledRDD[2] at reduceByKey at Spark17_Checkpoint.scala:27 []
 +-(8) MapPartitionsRDD[1] at map at Spark17_Checkpoint.scala:26 []
    |  ParallelCollectionRDD[0] at makeRDD at Spark17_Checkpoint.scala:23 []

// 运行第二遍
(8) ShuffledRDD[2] at reduceByKey at Spark17_Checkpoint.scala:27 []
 |  ReliableCheckpointRDD[3] at foreach at Spark17_Checkpoint.scala:33 []

待续…

RDD编程全部更新完了,这一模块基本就结束了。同时SparkCore的大头也就基本结束了,还剩键值对RDD数据分区器、数据读取与保存。

希望这个假期如自己所愿,心愿节后能够实现
屁屁一切顺利


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《Spark-SparkCore-RDD编程(SparkCore系列二)》 文超 采用 知识共享署名 4.0 国际许可协议 进行许可。
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