Spark学习笔记3——RDD（下）

Spark学习笔记3——RDD（下）

向Spark传递函数

大部分 Spark 的转化操作和一部分行动操作，都需要传递函数后进行计算。如何传递函数下文将用 Java 展示。

Java 向 Spark 传递函数需要实现 Spark 的 org.apache.spark.api.java.function 包中的接口。一些基本的接口如下表：

Function<T, R>R call(T)接收一个输入值并返回一个输出值，用于类似map() 和
filter() 等操作中Function2<T1, T2, R>R call(T1, T2)接收两个输入值并返回一个输出值，用于类似aggregate()
和fold() 等操作中FlatMapFunction<T, R>Iterable call(T)接收一个输入值并返回任意个输出，用于类似flatMap()
这样的操作中

通过匿名内部类

见上篇笔记例程。

通过具名类传递

class ContainsError implements Function<String, Boolean>() {
public Boolean call(String x) { return x.contains("error"); }
}
...
RDD<String> errors = lines.filter(new ContainsError());

通过带参数的 Java 函数类传递

例程

import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.Function;

import java.util.List;

public class Contains implements Function<String, Boolean> {
    private String query;

    public Contains(String query) {
        this.query = query;
    }

    public Boolean call(String x) {
        return x.contains(query);
    }

    public static void main(String[] args) {
        SparkConf sc = new SparkConf().setAppName("Contains");
        JavaSparkContext javaSparkContext = new JavaSparkContext(sc);
        JavaRDD<String> log = javaSparkContext.textFile(args[0]);

        JavaRDD<String> content = log.filter(new Contains(args[1]));

        List<String> contentList = content.collect();
        for (String output : contentList) {
            System.out.println(output);
        }
        javaSparkContext.stop();
    }
}

测试文本 test.txt

this is a test
this is a simple test
this is a simple test about RDD
let us check it out

测试结果

[root@server1 spark-2.4.4-bin-hadoop2.7]# bin/spark-submit --class Contains ~/RDDFuncNamedClass.jar ~/test.txt RDD
...
19/09/16 15:06:50 INFO DAGScheduler: Job 0 finished: collect at Contains.java:24, took 0.445049 s
this is a simple test about RDD
...

通过 lambda 表达式传递（仅限于 Java 8 及以上）

例程

import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;

import java.util.List;

public class LambdaTest {
    public static void main(final String[] args) {
        SparkConf sc = new SparkConf().setAppName("Contains");
        JavaSparkContext javaSparkContext = new JavaSparkContext(sc);
        JavaRDD<String> log = javaSparkContext.textFile(args[0]);

        JavaRDD<String> content = log.filter(s -> s.contains(args[1]));

        List<String> contentList = content.collect();
        for (String output : contentList) {
            System.out.println(output);
        }
        javaSparkContext.stop();
    }
}

测试文本

使用上文同一个文本

运行结果

[root@server1 spark-2.4.4-bin-hadoop2.7]# bin/spark-submit --class Contains ~/RDDFuncNamedClass.jar ~/test.txt check
...
19/09/16 15:27:10 INFO DAGScheduler: Job 0 finished: collect at Contains.java:24, took 0.440515 s
let us check it out
...

常见的转化操作和行动操作

Spark 中有不同类型的 RDD，不同的 RDD 可以支持不同的操作。

除了基本的RDD外，还有数字类型的 RDD 支持统计型函数操作、键值对形式的 RDD 支持聚合数据的键值对操作等等。

基本RDD

针对各个元素的转化操作

为了方便，代码在 pyspark 中展示：

# map()
# map() 的返回值类型不需要和输入类型一样
>>> nums = sc.parallelize([1, 2, 3, 4])
>>> squared = nums.map(lambda x: x * x).collect()
>>> for num in squared:
...     print "%i " % (num)
...
1
4
9
16

# flatMap()
# 给flatMap() 的函数被分别应用到了输入RDD 的每个元素上。
# 返回的是一个返回值序列的迭代器。
#
>>> lines = sc.parallelize(["hello world", "hi"])
>>> words = lines.flatMap(lambda line: line.split(" "))
>>> words.first()
'hello'

map() 和 flatmap() 区别如下：

伪集合操作

RDD 不算是严格意义上的集合，但是一些类似集合的属性让它能够支持许多集合操作，下图展示了常见的集合操作：

此外，RDD 还支持笛卡尔积的操作：

以下对基本 RDD 的转化操作进行梳理：

单个 RDD {1，2，3，3} 的转化操作

map()将函数应用于RDD 中的每个元
素，将返回值构成新的RDDrdd.map(x => x + 1){2, 3, 4, 4}flatMap()将函数应用于RDD 中的每个元
素，将返回的迭代器的所有内
容构成新的RDD。通常用来切
分单词rdd.flatMap(x => x.to(3)){1, 2, 3, 2, 3, 3, 3}filter()返回一个由通过传给filter()
的函数的元素组成的RDDrdd.filter(x => x != 1){2, 3, 3}distinct()去重rdd.distinct(){1, 2, 3}sample(withReplacement, fraction, [seed])对RDD 采样，以及是否替换rdd.sample(false, 0.5)非确定的

两个 RDD {1,2,3},{3,4,5}的 RDD 的转化操作

union()生成一个包含两个RDD 中所有元
素的RDDrdd.union(other){1, 2, 3, 3, 4, 5}intersection()求两个RDD 共同的元素的RDDrdd.intersection(other){3}subtract()移除一个RDD 中的内容（例如移
除训练数据）rdd.subtract(other){1, 2}cartesian()与另一个RDD 的笛卡儿积rdd.cartesian(other){(1, 3), (1, 4), ...
(3, 5)}

行动操作

reduce() 与 reduceByKey()

例程

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 scala.Tuple2;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class SimpleReduce {
    public static void main(String[] args) {
        SparkConf sc = new SparkConf().setAppName("Contains");
        JavaSparkContext javaSparkContext = new JavaSparkContext(sc);
        List<Integer> data = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
        JavaRDD<Integer> originRDD = javaSparkContext.parallelize(data);

        Integer sum = originRDD.reduce((a, b) -> a + b);
        System.out.println(sum);

        //reduceByKey，按照相同的key进行reduce操作
        List<String> list = Arrays.asList("key1", "key1", "key2", "key2", "key3");
        JavaRDD<String> stringRDD = javaSparkContext.parallelize(list);
        //转为key-value形式
        JavaPairRDD<String, Integer> pairRDD = stringRDD.mapToPair(k -> new Tuple2<>(k, 1));
        List list1 = pairRDD.reduceByKey((x, y) -> x + y).collect();
        System.out.println(list1);
    }

}

运行结果

...
19/09/17 17:08:37 INFO DAGScheduler: Job 0 finished: reduce at SimpleReduce.java:21, took 0.480038 s
15
...
19/09/17 17:08:38 INFO DAGScheduler: Job 1 finished: collect at SimpleReduce.java:29, took 0.237601 s
[(key3,1), (key1,2), (key2,2)]
...

aggregate()

例程

import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.Function2;

import java.io.Serializable;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class AvgCount implements Serializable {
    private AvgCount(int total, int num) {
        this.total = total;
        this.num = num;
    }
    private int total;
    private int num;
    private double avg() {
        return total / (double) num;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SparkConf sc = new SparkConf().setAppName("Contains");
        JavaSparkContext javaSparkContext = new JavaSparkContext(sc);
        List<Integer> data = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
        JavaRDD<Integer> rdd = javaSparkContext.parallelize(data);
        AvgCount initial = new AvgCount(0, 0);
        Function2<AvgCount, Integer, AvgCount> addAndCount =
                new Function2<AvgCount, Integer, AvgCount>() {
                    public AvgCount call(AvgCount a, Integer x) {
                        a.total += x;
                        a.num += 1;
                        return a;
                    }
                };
        Function2<AvgCount, AvgCount, AvgCount> combine =
                new Function2<AvgCount, AvgCount, AvgCount>() {
                    public AvgCount call(AvgCount a, AvgCount b) {
                        a.total += b.total;
                        a.num += b.num;
                        return a;
                    }
                };
        AvgCount result = rdd.aggregate(initial, addAndCount, combine);
        System.out.println(result.avg());
    }
}

运行结果

[root@server1 spark-2.4.4-bin-hadoop2.7]# bin/spark-submit --class AvgCount ~/Spark_RDD_Aggregate.jar
...
19/09/18 15:28:19 INFO DAGScheduler: Job 0 finished: aggregate at AvgCount.java:43, took 0.517385 s
3.0
...

常用的行动操作整理

collect()返回RDD 中的所有元素rdd.collect(){1, 2, 3, 3}count()RDD 中的元素个数rdd.count()4countByValue()各元素在RDD 中出现的次数rdd.countByValue(){(1, 1),
(2, 1),
(3, 2)}take(num)从RDD 中返回num 个元素rdd.take(2){1, 2}top(num)从RDD 中返回最前面的num
个元素rdd.top(2){3, 3}takeOrdered(num)
(ordering)从RDD 中按照提供的顺序返
回最前面的num 个元素rdd.takeOrdered(2)(myOrdering){3, 3}takeSample(withReplace
ment, num, [seed])从RDD 中返回任意一些元素rdd.takeSample(false, 1)非确定的reduce(func)并行整合RDD 中所有数据
（例如sum）rdd.reduce((x, y) => x + y)9fold(zero)(func)和reduce() 一样，但是需要
提供初始值rdd.fold(0)((x, y) => x + y)9aggregate(zeroValue)
(seqOp, combOp)和reduce() 相似，但是通常
返回不同类型的函数rdd.aggregate((0, 0))
((x, y) =>
(x._1 + y, x._2 + 1),
(x, y) =>
(x._1 + y._1, x._2 + y._2))(9,4)foreach(func)对RDD 中的每个元素使用给
定的函数rdd.foreach(func)无

不同 RDD 的类型转换

Spark 中有些函数只能作用于特定类型的 RDD。例如 mean() 和 variance() 只能处理数值 RDD，join() 只能用于处理键值对 RDD。在 Scala 和 Java 中都没有与之对应的标准 RDD 类，故使用这些函数时必须要确保获得了正确的专用 RDD 类。（Scala 为隐式转换）

下表为 Java 中针对专门类型的函数接口：

DoubleFlatMapFunctionFunction<T, Iterable>用于flatMapToDouble，以
生成DoubleRDDDoubleFunctionFunction<T, Double>用于mapToDouble，以生成
DoubleRDDPairFlatMapFunction<T, K, V>Function<T, Iterable<Tuple2<K, V>>>用于flatMapToPair，以生
成PairRDD<K, V>PairFunction<T, K, V>Function<T, Tuple2<K, V>>用于mapToPair，以生成
PairRDD<K, V>

例程

以 DoubleFunction 为例：

import org.apache.spark.SparkConf;
import org.apache.spark.api.java.JavaDoubleRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaRDD;
import org.apache.spark.api.java.JavaSparkContext;
import org.apache.spark.api.java.function.DoubleFunction;

import java.util.Arrays;

public class DoubleRDD {
    public static void main(String[] args) {
        SparkConf sparkConf=new SparkConf().setAppName("DoubleRDD");
        JavaSparkContext javaSparkContext=new JavaSparkContext(sparkConf);
        JavaRDD<Integer> rdd = javaSparkContext.parallelize(Arrays.asList(1, 2, 3, 4));
        JavaDoubleRDD result = rdd.mapToDouble(
                new DoubleFunction<Integer>() {
                    public double call(Integer x) {
                        return (double) x * x;
                    }
                });
        System.out.println(result.mean());
    }
}

运行结果

[root@server1 spark-2.4.4-bin-hadoop2.7]# bin/spark-submit --class DoubleRDD ~/Spark_RDD_DoubleRDD.jar
...
19/09/18 16:09:38 INFO DAGScheduler: Job 0 finished: mean at DoubleRDD.java:20, took 0.500705 s
7.5
...

持久化

为了避免多次计算同一个 RDD，我们常常对数据进行持久化处理。具体操作可以参见上一节例程。

Tips：

在Scala 和Java 中，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
在Python 中，我们会始终序列化要持久化存储的数据，所以持久化级别默认值就是以序列化后的对象存储在JVM 堆空间中
当我们把数据写到磁盘或者堆外存储上时，也总是使用序列化后的数据
缓存的数据太多，内存中放不下，Spark 会自动利用最近最少使用（LRU）的缓存策略把最老的分区从内存中移除
unpersist() 可以手动把持久化的RDD 从缓存中移除

持久化级别

MEMORY_ONLY高低是否MEMORY_ONLY_SER低高是否MEMORY_AND_DISK高中等部分部分如果数据在内存中放不下，则溢写到磁盘上MEMORY_AND_DISK_SER低高部分部分如果数据在内存中放不下，则溢写到磁盘上。在内存中存放序列化后的数据DISK_ONLY低高否是

P.s.

可以通过在存储级别的末尾加上“_2”来把持久化数据存为两份