PySpark基础入门（2）：RDD及其常用算子

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RDD简介

RDD Coding

RDD简介

RDD（Resilient Distributed Dataset），是一个弹性分布式数据集，是Spark中最基本的数据抽象，代表一个不可变、可分区、里面的元素可并行计算的集合

Dataset：一个数据集合，用于存放数据的。

Distributed：RDD中的数据是分布式存储的，可用于分布式计算。

Resilient：RDD中的数据可以存储在内存中或者磁盘中

RDD的特点

RDD是有分区的；RDD的分区是数据存储的最小单位
RDD的方法会作用在其所有的分区上
RDD之间是有依赖关系的（血缘关系）
Key-Value型的RDD可以有分区器（Key-Value型，指的是RDD中存储的数据是二元组）
RDD的分区规划会尽量靠近数据所在的分区器（也就是说，Exector和存储数据的block尽量在一台服务器上，这样只需磁盘读取，无需网络IO；但需要在确保并行计算能力的前提下，实现本地读取）

RDD Coding

SparkContext

SparkContext对象是RDD编程的程序入口对象

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本质上, SparkContext对编程来说, 主要功能就是创建第一个RDD出来
conf = SparkConf().setAppName("test").setMaster("local[*]")
# 构建SparkContext对象
sc = SparkContext(conf=conf)
有关conf的配置：

1、setMaster()，如果是本地运行，就填local，如果提交到yarn，则填"yarn"

2、设置依赖文件：conf.set("spark.submit.pyFiles", 文件)

文件的格式可以是.py，也可以是.zip

在linux中提交时，通过--py-files .zip/.py来将依赖文件提交

RDD的创建方式

并行化创建（parallelize）

方法：sc.parallelize(集合对象,分区数)
rdd = sc.parallelize([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
print("默认分区数: ", rdd.getNumPartitions())

rdd = sc.parallelize([1, 2, 3], 3)
print("分区数: ", rdd.getNumPartitions())
getNumPartitions：获取当前rdd的分区数

读取文件创建（textFile）

方法：sc.textFile(文件路径,最小分区数)

这里的文件路径可以时相对路径也可以是绝对路径；可以读取本地数据，也可以读取hdfs数据；

注意，从Windows本地读取文件和SSH连接到linux上读取文件路径不同

Windows本地直接写文件路径就行，Linux上路径为file://+/home/wuhaoyi/......
# 读取本地文件
sc.textFile("../data/input/words.txt")

# 设置最小分区数
sc.textFile("../data/input/words.txt", 3)

# 注意，设置的最小分区数太大时会失效 
sc.textFile("../data/input/words.txt", 100) # 设置100分区不会生效

# 读取hdfs文件
sc.textFile("hdfs://10.245.150.47:8020/user/wuhaoyi/input/words.txt")
最小分区数不设置的话则采用默认值，默认分区数与CPU无关，如果是本地文件，则与文件大小有关；如果是HDFS上的文件，则与块的多少有关

方法：sc.wholeTextFiles(文件路径,最小分区数)

作用：读取一堆小文件
rdd= sc.wholeTextFiles("../data/input/tiny_files")
其使用与textFile方法基本相同，需要注意的是，该API用于读取小文件，也能以文件夹作为参数，读取文件夹中的所有小文件；因此分区太多的话会导致很多不必要的shuffle，所以应当尽量少分区读取数据；分区数最大能设置到与文件数量相同；
rdd= sc.wholeTextFiles("../data/input/tiny_files/",6)
print("当前分区数为",rdd.getNumPartitions())
由于读取的文件有5个，因此将分区设置为6是无效的：

通过该API创建的rdd格式如下：

RDD算子

算子：分布式集合对象上的API

RDD的算子分为Transformation（转换算子）和Action（动作算子）两种；

Transformation算子：

返回值依旧是一个RDD对象；

特点：该算子是懒加载的，如果没有action算子，transformation算子是不工作的

Action算子：

返回值不再是RDD对象

transformation算子相当于是构建一个执行计划，而action算子让这个执行计划开始工作

常用transformation算子

map

功能：将RDD中的数据一条条地按照定义地函数逻辑进行处理

示例：
rdd.map(lambda x:x*10)
flatMap

功能：对RDD对对象执行map操作，并解除嵌套

解除嵌套的含义：

示例：
rdd = sc.parallelize(["hadoop spark hadoop", "spark hadoop hadoop", "hadoop flink spark"])
rdd2 = rdd.flatMap(lambda line: line.split(" "))
print(rdd2.collect())
运行结果：

reduceByKey

功能：针对KV型的RDD，自动按照key进行分组，然后按照聚合逻辑完成组内数据（value）的聚合

示例：
rdd = sc.parallelize([('a', 1), ('a', 1), ('b', 1), ('b', 1), ('a', 1)])
# 以key为单位进行计数
print(rdd.reduceByKey(lambda a, b: a + b).collect())
结果：

需要注意的是，reduceByKey只负责聚合操作，不针对分组，分组是根据key来自动完成的；

groupBy

功能：将RDD的数据进行分组

语法：rdd.groupBy(func)；其中func是分组逻辑函数

示例：
rdd = sc.parallelize([('a', 1), ('a', 1), ('b', 1), ('b', 2), ('b', 3)])
# 根据key进行分组
# t代表的是每一个元组，t[0]代表的就是key
result = rdd.groupBy(lambda t: t[0])
print(result.collect())
结果：

filter

功能：对RDD中的数据进行过滤

语法：rdd.filter(func)；func的返回值必须是true或false

示例：
rdd = sc.parallelize([1, 2, 3, 4, 5, 6])
# 通过Filter算子, 过滤奇数
result = rdd.filter(lambda x: x % 2 == 1)
print(result.collect())
结果：

distinct

功能：对RDD中的数据进行去重

语法：rdd.distinct(去重分区数量)（参数一般不填）

示例：
rdd = sc.parallelize([1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3])
print(rdd.distinct().collect())
结果：

union

功能：将两个rdd合并为1个rdd

语法：rdd.union(other_rdd)

示例：
rdd1 = sc.parallelize([1, 1, 3, 3])
rdd2 = sc.parallelize(["a", "b", "a",(1,23),[1,2]])
rdd3 = rdd1.union(rdd2)
print(rdd3.collect())
结果：

由此也可以看出，不同类型的rdd也是可以混合的；

join

功能：对两个rdd实现JOIN操作（类似与SQL的连接，也能实现左外/右外连接）

join操作只能作用与二元组

语法：rdd.join(other_rdd)；rdd.leftOuterJoin(other_rdd)；rdd.rightOuterJoin(other_rdd)

示例：
	rdd1 = sc.parallelize([ (1001, "zhangsan"), (1002, "lisi"), (1003, "wangwu"), (1004, "zhaoliu") ])
    rdd2 = sc.parallelize([ (1001, "销售部"), (1002, "科技部")])
	# 连接
    print(rdd1.join(rdd2).collect())
    # 左外连接
    print(rdd1.leftOuterJoin(rdd2).collect())
结果：

intersection

功能：求两个rdd的交集

语法：rdd.intersection(other_rdd)

示例：
    rdd1 = sc.parallelize([('a', 1), ('a', 3)])
    rdd2 = sc.parallelize([('a', 1), ('b', 3)])
    # 求交集
    rdd3 = rdd1.intersection(rdd2)
    print(rdd3.collect())
结果：

glom

功能：对rdd的数据进行嵌套；嵌套按照分区来进行

语法：rdd.glom()

示例：
    rdd = sc.parallelize([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], 2)
    print(rdd.glom().collect())
结果：

如果想解嵌套的话，只需使用flatMap即可：
    rdd = sc.parallelize([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], 2)
    print(rdd.glom().flatMap(lambda x:x).collect())
结果：

groupByKey

功能：针对KV型rdd，按照key进行分组

与reduceByKey相比，没有聚合的操作

语法：rdd.groupByKey(func)

示例：
    rdd = sc.parallelize([('a', 1), ('a', 1), ('b', 1), ('b', 1), ('b', 1)])
    rdd2 = rdd.groupByKey()
    print(rdd2.map(lambda x: (x[0], list(x[1]))).collect())
结果：

sortBy

功能：对rdd中的数据进行排序

语法：rdd.sortBy(func,ascending=False,numPartitions=1)

ascending：True为升序，False为降序

numPartitions：用多少分区来进行排序；如果要全局有序，排序分区数应设置为1

示例：
rdd = sc.parallelize([('c', 3), ('f', 1), ('b', 11), ('c', 3), ('a', 1), ('c', 5), ('e', 1), ('n', 9), ('a', 1)], 3)
# 按照key来进行全局降序排序
print(rdd.sortBy(lambda x: x[0], ascending=False, numPartitions=1).collect())
结果：

sortByKey

功能：针对KV型rdd，根据key进行排序

语法：rdd.sortByKey(ascending=False,numPartitions=1,keyfunc=<function RDD.lambda>)

keyfunc是在排序前对key进行的预处理操作，其余参数和sortBy一样

示例：
    rdd = sc.parallelize([('a', 1), ('E', 1), ('C', 1), ('D', 1), ('b', 1), ('g', 1), ('f', 1),
                          ('y', 1), ('u', 1), ('i', 1), ('o', 1), ('p', 1),
                          ('m', 1), ('n', 1), ('j', 1), ('k', 1), ('l', 1)], 3)
	# 先将key全部转化为小写字母，然后根据key值进行全局升序排序
    print(rdd.sortByKey(ascending=True, numPartitions=1, keyfunc=lambda key: str(key).lower()).collect())
结果：

这里需要注意，排序后的rdd中，key的值并不会因为预处理而发生改变

mapValues

功能：针对二元组RDD，对其values进行map操作；

语法：rdd.mapValues(func)

示例：

当然，也可以用map来实现；

常用action算子

countByKey

功能：统计key出现的次数，一般用于KV型rdd

语法：rdd.countByKey()

collect

功能：将rdd各个分区的数据统一收集到Driver中，形成一个List对象

语法：rdd.collect()

reduce

功能：对rdd中的数据按照输入的逻辑进行聚合

语法：rdd.reduce(func)

fold

功能：和reduce类似，对rdd中的数据进行聚合，但聚合是有初始值的

语法：rdd.fold(value,func)

注意：各个分区聚合时需要带上初始值；分区之间聚合时，也需带上初始值；

示例：
rdd = sc.parallelize([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], 3)
print(rdd.fold(10, lambda a, b: a + b))
结果：85

初始值为10，三个分区内聚合都需＋10，分区间的聚合再＋10

first

功能：取出rdd的第一个元素

语法：rdd.first()

take

作用：取出rdd的前N个元素，组成list返回

语法：rdd.take(N)

top

功能：对rdd中的数据进行降序排序，取出前N个组成list返回

语法：rdd.top(N)

注意：top的排序不受分区的影响；

示例：
sc.parallelize([1,2,3,4,5,6,7],2).top(5)
结果：

count

功能：统计rdd中有多少条数据

语法：rdd.count()

takeSample

功能：随机抽样rdd的数据

语法：rdd.takeSample(是否重复,采样数,随机数种子)

是否重复：True允许重复，False不允许重复；这里的重复指的是取同一位置上的数据，与数据的内容无关

采样数：一共取多少数据

随机数种子：随便一个数字即可；这个参数一般不填，如果两次采样填写同一个数字，则两次采样的结果相同

示例：
rdd = sc.parallelize([1, 3, 5, 3, 1, 3, 2, 6, 7, 8, 6], 1)
print(rdd.takeSample(False, 5, 1))
结果：

运行两次，发现样本完全相同

takeOrdered

功能：对RDD进行排序，取前N个

语法：rdd.takeOrdered(N,func)

通过func中的lambda表达式，可以实现升序/降序的操作；与top相比，不止可以进行升序排序

默认是升序排序

示例：
    rdd = sc.parallelize([1, 3, 2, 4, 7, 9, 6], 1)
	# 升序
    print(rdd.takeOrdered(3)) 
	# 降序
    print(rdd.takeOrdered(3, lambda x: -x))
结果：

可以看到，lambda表达式中的函数在排序前对数据进行了处理，但不会对原始的数据造成影响

foreach

功能：对rdd中的数据进行输入逻辑的操作（与map类似，只不过没有返回值）

语法：rdd.foreach(func)

示例：
    rdd = sc.parallelize([1, 3, 2, 4, 7, 9, 6], 1)
    result = rdd.foreach(lambda x: print(x * 10))
结果：

不经过driver，由executors直接进行打印输出

saveAsTextFile

功能：将rdd的数据写入文本文件中（本地或hdfs）

语法：rdd.saveAsTextFile(filePath)

示例：
    rdd = sc.parallelize([1, 3, 2, 4, 7, 9, 6], 3)
    rdd.saveAsTextFile("hdfs://10.245.150.47:8020/user/wuhaoyi/output/out1")
结果：

保存文件时分布式执行的，不经过driver，所以每一个分区都会产生一个保存文件；

注意一点，保存的文件及其校验文件都保存在一个文件夹内，而这个文件夹不能提前创建好；

分区操作算子

mapPartitions（transformation）

功能：以分区为单位进行map操作

语法：rdd.mapPartitions(func)

示例：
    rdd = sc.parallelize([1, 3, 2, 4, 7, 9, 6], 3)

    def process(iter):
        result = []
        for it in iter:
            result.append(it * 10)

        return result


    print(rdd.mapPartitions(process).collect())
结果：

foreachPartition（action）

功能：和foreach类似，一次处理一整个分区的数据；

语法：rdd.foreachPartition(func)

示例：

注意：该方法没有固定的输出顺序，哪一个分区先处理完就先输出

partitionBy（transformation）

功能：对RDD进行自定义分区操作

语法：rdd.partitionBy(partitionNum,func)

参数1：自定义分区个数；参数2：自定义分区规则

示例：
    rdd = sc.parallelize([('hadoop', 1), ('spark', 1), ('hello', 1), ('flink', 1), ('hadoop', 1), ('spark', 1)])

    # 使用partitionBy 自定义 分区
    def process(k):
        if 'hadoop' == k or 'hello' == k: return 0
        if 'spark' == k: return 1
        return 2


    print(rdd.partitionBy(3, process).glom().collect())
结果：

reparation/coalesce

功能：对RDD中的数据进行重新分区

语法：rdd.reparation(N)/rdd.coalesce(N,是否允许shuffle)

在coalesce中，参数2表示是否允许分区，True为允许shuffle，也就可以增加分区，False为不允许shuffle，也就不能增加分区；

在spark中，除了全局排序需要设置为1个分区，其余情况下一般不理会分区相关API

因此不建议通过reparation进行重分区操作；会影响并行计算，如果分区增大还可能导致shuffle

示例：
    rdd = sc.parallelize([1, 2, 3, 4, 5], 3)

    # repartition 修改分区
    print(rdd.repartition(1).getNumPartitions())

    print(rdd.repartition(5).getNumPartitions())

    # coalesce 修改分区（这里因为shuffle为False，所以不能增加分区，但可以减少分区）
    print(rdd.coalesce(1).getNumPartitions())

    print(rdd.coalesce(5, shuffle=True).getNumPartitions())
结果：

相比于reparation，一般建议使用coalesce