RDD转换算子

RDD的方法有很多，但一般分为两大类，第一类是逻辑的封装，将旧的逻辑转换为新的逻辑，称之为转换算子；第二类是执行逻辑，将封装好的逻辑进行执行，让整个作业运行起来，称之为行动算子

算子

问题（初始）–> operator（算子，操作，方法） –> 问题（解决，完成）

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

将RDD的方法称为算子的原因是与Scala集合的方法进行区分

如以下代码中的两个foreach方法，第一个为scala集合（单点）中的方法，第二个为RDD（分布式）的方法

val wordCount: RDD[(String, Int)] = sc.textFile("data/word.txt").map((_,1)).reduceByKey(_ + _)
val array: Array[(String, Int)] = wordCount.collect()
array.foreach(println)
wordCount.foreach(println)

单Value类型

1 map

将处理的数据逐条进行映射转换，这里的转换可以是类型的转换，也可以是值的转换

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

map算子表示将数据源中的每一条数据进行处理

map算子的参数是函数类型：Int => U，输入Int类型的数据，输出类型不确定

“转换”概念的体现过程：从rdd算子转换成了newRdd算子

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

  val rdd = sc.makeRDD(List(1,2,3,4))
  
  def mapFunction ( num : Int) : Int = {
    
    num * 2
  }
  val newRdd: RDD[Int] = rdd.map(mapFunction)
  newRdd.collect().foreach(println)

  sc.stop()
}

每次写mapFunction有些麻烦，可以使用函数至简原则

val newRdd: RDD[Int] = rdd.map(_ * 2)

转换之后如何分区，数据执行的顺序如何

查看newRdd分区数量（2个）

newRdd.saveAsTextFile("output")

在RDD进行转换时，新的RDD和旧的RDD的分区数量保持一致，源码如下，返回所有依赖的RDD中的第一个RDD的分区数量

/** Returns the first parent RDD */
protected[spark] def firstParent[U: ClassTag]: RDD[U] = {
    
  dependencies.head.rdd.asInstanceOf[RDD[U]]
}

数据在处理过程中，默认情况下，分区不变，原来数据在哪个分区，转换完成之后还是在哪里

数据在处理过程中，要遵循执行顺序：分区内有序，分区间无序

使用如下代码查看是否满足分区内有序，分区间无序的规则

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

val newRdd: RDD[Int] = rdd.map(
      num => {
    
        println("num = " + num)
        num * 2
      }
    )

RDD其实就是封装的逻辑，如果有多个RDD，那么第一条数据应该所有的逻辑执行完毕，再执行下一条数据，RDD没有等待的功能

val newRdd1: RDD[Int] = rdd.map(
  num => {
    
    println("############### num = " + num)
    num * 2
  }
)

val newRdd2: RDD[Int] = newRdd1.map(
  num => {
    
    println("*************** num = " + num)
    num * 2
  }
)

（1）案例：从服务器日志数据agent.log中获取第四列数据

部分数据如下

1516609143867 6 7 64 16
1516609143869 9 4 75 18
1516609143869 1 7 87 12
1516609143869 2 8 92 9
1516609143869 6 7 84 24

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

  val lineRDD: RDD[String] = sc.textFile("data/agent.log")
  val forthRDD: RDD[String] = lineRDD.map(
    line => {
    
      val datas = line.split(" ")
      datas(3)
    }
  )
  forthRDD.collect().foreach(println)

  sc.stop()
}

2 mapPartitions

将待处理的数据以分区为单位发送到计算节点进行处理，这里的处理是指可以进行任意的处理，哪怕是过滤数据，Iterator[T] => Iterator[U]，数据量可以增加

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

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

val rdd1 = rdd.mapPartitions(
  list => {
    
    println("*************")
    list.map(_ * 2)
  }
)

将分区内的数据先放在Executor中（缓存），增加效率，以上程序中mapPartitions执行两次，而map执行四次，虽然提升了效率，但也存在缺点

• 占用内存多
• 处理完的数据不会释放

（1）map和mapPartitions的区别

• 数据处理角度

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

• 功能的角度

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

• 性能的角度

  Map算子因为类似于串行操作，所以性能比较低，而是mapPartitions算子类似于批处理，所以性能较高。但是mapPartitions算子会长时间占用内存，那么这样会导致内存可能不够用，出现内存溢出的错误。所以在内存有限的情况下，不推荐使用，一般使用map操作

综上，有时完成比完美更重要

（2）java克隆浅复制

何时考虑不使用接口而是使用实现类：当需要使用实现类中的特有方法时，会定义为实现类类型，第一种声明方式，ArrayList中的特有方式无法使用，比如clone方法

public class Test {
    
    public static void main(String[] args) {
    
        User user = new User();
        user.name = "zhangsan";

        List<User> userList = new ArrayList<User>();
        //userList.clone();
        ArrayList<User> userList1 = new ArrayList<User>();
        userList1.clone();
    }
}
class User{
    
    public String name;
}

克隆之后，两块内存空间不同

userList1.add(user);
ArrayList<User> userList2 = (ArrayList<User>)userList1.clone();
System.out.println(userList1 == userList2);	//false

以下代码，两块内存地址引用了相同的对象

final User user1 = userList2.get(0);
user1.name = "lisi";
System.out.println(userList1 == userList2);	//false
System.out.println(userList1);	//[[email protected]]
System.out.println(userList2);	//[[email protected]]

这种现象，称为java克隆浅复制，只复制集合最外层集合的内存，但是如果集合引用了其他内存，不会复制

java克隆浅复制存在引用问题，mapPartitions处理完的数据不会释放，那么引用也不会被释放，当全部处理完成时，才会释放，意味着数据越多，持续时间越长，占用内存空间越大

（3）案例：获取每个数据分区的最大值

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

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

  val rdd1: RDD[Int] = rdd.mapPartitions(
    list => {
    
      val max = list.max
      List(max).iterator
    }
  )
  rdd1.collect().foreach(println)
}

3 mapPartitionsWithIndex

现有三个分区，只获取第二个分区的数据

分区间无序，所以以下代码是错误的

var count = 0
val rdd1 = rdd.mapPartitions(
  list => {
    
    if(count == 1){
    
      count = count + 1
      list
    }else{
    
      count = count + 1
      Nil.iterator
    }
  }
)

使用mapPartitionsWithIndex方法

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

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

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

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

  val rdd1 = rdd.mapPartitionsWithIndex(
    (index,list) => {
    
      if(index == 1){
    
        list
      }else{
    
        Nil.iterator
      }
    }
  )

  rdd1.collect().foreach(println)
}

4 flatMap

将处理的数据进行扁平化后再进行映射处理，所以算子也称之为扁平映射

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

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

  val rdd: RDD[String] = sc.makeRDD(
    List("hello scala", "hello spark")
  )
  val rdd1: RDD[String] = rdd.flatMap(_.split(" "))
  rdd1.collect().foreach(println)
}

flatMap输入是数据集的整体（一个），返回的是拆分后的个体（多个），使用容器将个体包装起来

val rdd1 = rdd.flatMap(
  str => {
    
    str.split(" ")
  }
)

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

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

  val rdd1 = rdd.flatMap(
    List =>List
  )

  rdd1.collect().foreach(println)
}

第一个List是整体，第二个List代表的是容器

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

模式匹配

val rdd1 = rdd.flatMap {
    
  case list : List[_] => list
  case other => List(other)
}

5 glom

将同一个分区的数据直接转换为相同类型的内存数组进行处理，分区不变

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

将个体变成整体

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(
  List(1, 2, 3, 4, 5, 6), 2
)
val rdd1: RDD[Array[Int]] = rdd.glom()
rdd1.collect().foreach(a => println(a.mkString(",")))
// 1,2,3
// 4,5,6

（1）案例：计算所有分区最大值求和（分区内取最大值，分区间最大值求和）

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(
  List(1, 2, 3, 4, 5, 6), 2
)
val rdd1: RDD[Array[Int]] = rdd.glom()

val rdd2: RDD[Int] = rdd1.map(_.max)

println(rdd2.collect().sum)

6 groupBy

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

一个组的数据在一个分区中，但是并不是说一个分区中只有一个组

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

此算子根据函数计算结果进行分组，执行结果为KV键值对数据类型，K是分组标识，V为同一个组中的数据集合

val rdd: RDD[Int] = sc.makeRDD(
  List(1, 2, 3, 4, 5, 6), 2
)

val rdd1: RDD[(Int, Iterable[Int])] = rdd.groupBy(_ % 2)
rdd1.collect().foreach(println)

默认情况下，数据处理后所在的分区不会发生改变

Spark要求，一个组的数据必须在一个分区中

一个分区的数据被打乱，和其他分区的数据组合在一起，这个操作称为shuffle，现在想进行两分区数据相加，但第一个RDD中有很多分区，分区内有很多数据，shuffle如何做计算呢，在内存中是否等待所有数据到来之后再进行运算，即使等待，内存不够怎么办？

所以，shuffle操作不允许在内存中等待，必须落盘，因此shuffle的速度慢

shuffle会将完整的计算过程一分为二，形成两个阶段，一个阶段用于写数据，一个阶段用于读数据

写数据的阶段如果没有完成，读数据的阶段不能执行

conf.set("spark.local.dir","e:/")

通过windows下的spark环境，执行groupBy相关代码，可以在监控页面查看到“Shuffle Read”和“Shuffle Write”两个阶段

shuffle的操作可以更改分区

val rdd1: RDD[(Int, Iterable[Int])] = rdd.groupBy(_ % 2,2)

（1）案例：将List(“Hello”,“hive”, “hbase”, “Hadoop”)根据单词首写字母进行分组。

val rdd: RDD[String] = sc.makeRDD(
  List("Hello","hive", "hbase", "Hadoop")
)

val rdd1: RDD[(String, Iterable[String])] = rdd.groupBy(_.substring(0,1))
rdd1.collect().foreach(println)

不区分首字母大小写

val rdd1: RDD[(String, Iterable[String])] = rdd.groupBy(_.substring(0,1).toUpperCase())

（2）案例：按照agent.log中的第二列数据分组，相同求和

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

  val lines: RDD[String] = sc.textFile("data/agent.log")
  val groupRDD: RDD[(String, Iterable[(String, Int)])] = lines.map(
    lines => {
    
      val datas: Array[String] = lines.split(" ")
      (datas(1), 1)
    }
  ).groupBy(_._1)
  val value: RDD[(String, Int)] = groupRDD.mapValues(_.size)
  value.collect().foreach(println)
}

groupBy算子可以实现WordCount（共有十种算子可以实现，1/10）