Spark RDD API詳解(一) Map和Reduce

RDD是什麼?

RDD是Spark中的抽象數據結構類型,任何數據在Spark中都被表示爲RDD。從編程的角度來看,RDD可以簡單看成是一個數組。和普通數組的區別是,RDD中的數據是分區存儲的,這樣不同分區的數據就可以分佈在不同的機器上,同時可以被並行處理。因此,Spark應用程序所做的無非是把需要處理的數據轉換爲RDD,然後對RDD進行一系列的變換和操作從而得到結果。本文爲第一部分,將介紹Spark RDD中與Map和Reduce相關的API中。

如何創建RDD?

RDD可以從普通數組創建出來,也可以從文件系統或者HDFS中的文件創建出來。

舉例:從普通數組創建RDD,裏面包含了1到9這9個數字,它們分別在3個分區中。

scala> val a = sc.parallelize(1 to 9, 3)
a: org.apache.spark.rdd.RDD[Int] = ParallelCollectionRDD[1] at parallelize at <console>:12

舉例:讀取文件README.md來創建RDD,文件中的每一行就是RDD中的一個元素

scala> val b = sc.textFile("README.md")
b: org.apache.spark.rdd.RDD[String] = MappedRDD[3] at textFile at <console>:12

雖然還有別的方式可以創建RDD,但在本文中我們主要使用上述兩種方式來創建RDD以說明RDD的API。

map

map是對RDD中的每個元素都執行一個指定的函數來產生一個新的RDD。任何原RDD中的元素在新RDD中都有且只有一個元素與之對應。

舉例:

scala> val a = sc.parallelize(1 to 9, 3)
scala> val b = a.map(x => x*2)
scala> a.collect
res10: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
scala> b.collect
res11: Array[Int] = Array(2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18)

上述例子中把原RDD中每個元素都乘以2來產生一個新的RDD。

mapPartitions

mapPartitions是map的一個變種。map的輸入函數是應用於RDD中每個元素,而mapPartitions的輸入函數是應用於每個分區,也就是把每個分區中的內容作爲整體來處理的。
它的函數定義爲:

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

f即爲輸入函數,它處理每個分區裏面的內容。每個分區中的內容將以Iterator[T]傳遞給輸入函數f,f的輸出結果是Iterator[U]。最終的RDD由所有分區經過輸入函數處理後的結果合併起來的。

舉例:

scala> val a = sc.parallelize(1 to 9, 3)
scala> def myfunc[T](iter: Iterator[T]) : Iterator[(T, T)] = {
    var res = List[(T, T)]() 
    var pre = iter.next while (iter.hasNext) {
        val cur = iter.next; 
        res .::= (pre, cur) pre = cur;
    } 
    res.iterator
}
scala> a.mapPartitions(myfunc).collect
res0: Array[(Int, Int)] = Array((2,3), (1,2), (5,6), (4,5), (8,9), (7,8))

上述例子中的函數myfunc是把分區中一個元素和它的下一個元素組成一個Tuple。因爲分區中最後一個元素沒有下一個元素了,所以(3,4)和(6,7)不在結果中。
mapPartitions還有些變種,比如mapPartitionsWithContext,它能把處理過程中的一些狀態信息傳遞給用戶指定的輸入函數。還有mapPartitionsWithIndex,它能把分區的index傳遞給用戶指定的輸入函數。

mapValues

mapValues顧名思義就是輸入函數應用於RDD中Kev-Value的Value,原RDD中的Key保持不變,與新的Value一起組成新的RDD中的元素。因此,該函數只適用於元素爲KV對的RDD。

舉例:

scala> val a = sc.parallelize(List("dog", "tiger", "lion", "cat", "panther", " eagle"), 2)
scala> val b = a.map(x => (x.length, x))
scala> b.mapValues("x" + _ + "x").collect
res5: Array[(Int, String)] = Array((3,xdogx), (5,xtigerx), (4,xlionx),(3,xcatx), (7,xpantherx), (5,xeaglex))

mapWith

mapWith是map的另外一個變種,map只需要一個輸入函數,而mapWith有兩個輸入函數。它的定義如下:

def mapWith[A: ClassTag, U: ](constructA: Int => A, preservesPartitioning: Boolean = false)(f: (T, A) => U): RDD[U]
  • 第一個函數constructA是把RDD的partition index(index從0開始)作爲輸入,輸出爲新類型A;

  • 第二個函數f是把二元組(T, A)作爲輸入(其中T爲原RDD中的元素,A爲第一個函數的輸出),輸出類型爲U。

舉例:把partition index 乘以10,然後加上2作爲新的RDD的元素。

val x = sc.parallelize(List(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10), 3) 
x.mapWith(a => a * 10)((a, b) => (b + 2)).collect 
res4: Array[Int] = Array(2, 2, 2, 12, 12, 12, 22, 22, 22, 22)

flatMap

與map類似,區別是原RDD中的元素經map處理後只能生成一個元素,而原RDD中的元素經flatmap處理後可生成多個元素來構建新RDD。 
舉例:對原RDD中的每個元素x產生y個元素(從1到y,y爲元素x的值)

scala> val a = sc.parallelize(1 to 4, 2)
scala> val b = a.flatMap(x => 1 to x)
scala> b.collect
res12: Array[Int] = Array(1, 1, 2, 1, 2, 3, 1, 2, 3, 4)

flatMapWith

flatMapWith與mapWith很類似,都是接收兩個函數,一個函數把partitionIndex作爲輸入,輸出是一個新類型A;另外一個函數是以二元組(T,A)作爲輸入,輸出爲一個序列,這些序列裏面的元素組成了新的RDD。它的定義如下:

def flatMapWith[A: ClassTag, U: ClassTag](constructA: Int => A, preservesPartitioning: Boolean = false)(f: (T, A) => Seq[U]): RDD[U]

舉例:

scala> val a = sc.parallelize(List(1,2,3,4,5,6,7,8,9), 3)
scala> a.flatMapWith(x => x, true)((x, y) => List(y, x)).collect
res58: Array[Int] = Array(0, 1, 0, 2, 0, 3, 1, 4, 1, 5, 1, 6, 2, 7, 2,
8, 2, 9)

flatMapValues

flatMapValues類似於mapValues,不同的在於flatMapValues應用於元素爲KV對的RDD中Value。每個一元素的Value被輸入函數映射爲一系列的值,然後這些值再與原RDD中的Key組成一系列新的KV對。

舉例

scala> val a = sc.parallelize(List((1,2),(3,4),(3,6)))
scala> val b = a.flatMapValues(x=>x.to(5))
scala> b.collect
res3: Array[(Int, Int)] = Array((1,2), (1,3), (1,4), (1,5), (3,4), (3,5))

上述例子中原RDD中每個元素的值被轉換爲一個序列(從其當前值到5),比如第一個KV對(1,2), 其值2被轉換爲2,3,4,5。然後其再與原KV對中Key組成一系列新的KV對(1,2),(1,3),(1,4),(1,5)。

reduce

reduce將RDD中元素兩兩傳遞給輸入函數,同時產生一個新的值,新產生的值與RDD中下一個元素再被傳遞給輸入函數直到最後只有一個值爲止。

舉例

scala> val c = sc.parallelize(1 to 10)
scala> c.reduce((x, y) => x + y)
res4: Int = 55

上述例子對RDD中的元素求和。

reduceByKey

顧名思義,reduceByKey就是對元素爲KV對的RDD中Key相同的元素的Value進行reduce,因此,Key相同的多個元素的值被reduce爲一個值,然後與原RDD中的Key組成一個新的KV對。

舉例:

scala> val a = sc.parallelize(List((1,2),(3,4),(3,6)))
scala> a.reduceByKey((x,y) => x + y).collect
res7: Array[(Int, Int)] = Array((1,2), (3,10))

上述例子中,對Key相同的元素的值求和,因此Key爲3的兩個元素被轉爲了(3,10)。


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