常用SparkRDD容易混淆的算子区别（Scala版本）

た入场券 2022-05-25 05:41 277阅读 0赞

### 常用SparkRDD容易混淆的算子区别 ###

#### 1.map与flatMap的区别 ####

# 初始化数据
    val rdd1 = sc.parallelize(Array("hello world","i love you"))

*  map

# map算子
    rdd1.map(_.split(" ")).collect
    
    # map算子结果输出
    res0: Array[Array[String]] = Array(Array(hello, world), Array(i, love, you))

*  flatMap

# flatMap算子
    rdd1.flatMap(_.split(" ")).collect
    
    # flatMap算子结果输出
    res1: Array[String] = Array(hello, world, i, love, you)

`flatMap`是将数据先进行`map`转化，在通过`flattern`对`map`结果进行’压平’。也就是将`map`转化的2个`Array`压平处理。

**flatMap的效率要优于map**

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#### 2.map与mapPartitions的区别 ####

**map是对rdd中的每一个元素进行操作**。

**mapPartitions(foreachPartition)则是对rdd中的每个分区的迭代器进行操作**。

如果在map过程中需要频繁创建额外的对象(例如将rdd中的数据通过jdbc写入数据库，map需要为每个元素创建一个链接而mapPartition为每个partition创建一个链接),**则mapPartitions效率比map高的多**。

*  map示例

# 初始化数据，设置3个分区
    val rdd = sc.parallelize(Array(1,2,3,4,5,6,7,8,9),3)
    
    
    rdd.map(x=>{println(x);x*2}).collect

输出结果：

![image][]

*  mapPartitions示例

rdd.mapPartitions(x=>{println("-----------");for(i<-x)yield i*2}).collect

输出结果：

![image][image 1]

通过对比，我们可以发现，mapPartitions在每个分区只会调用一次。而map每次都会被调用。所以在特定的场景**mapPartitions效率比map高的多**。

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#### 3.mapPartitionsWithIndex示例 ####

*  mapPartitionsWithIndex

类似于mapPartitions，但取两个参数。

第一个参数是分区的索引（index），第二个参数是通过这个分区中的所有项的迭代器(iterator)。

输出是一个迭代器，它包含在应用函数编码的任何转换之后的项目列表。

# 初始化数据
    val rdd = sc.makeRDD(1 to 10, 3)
    
    # mapPartitionsWithIndex方法是调用，传入一个函数，函数参数1为index，参数2为iterator
    rdd.mapPartitionsWithIndex((index, iter) => iter.map((index, _))).foreach(println)

输出结果：

![image][image 2]

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#### 4.mapValues与flatMapValues ####

*  mapValues

# 初始化rdd
    val rdd = sc.makeRDD(List("hello spark", "hello java", "hello python", "hello r","hello scala"), 2)
    
    
    rdd.map(x => (x.length % 3, x)).mapValues(x => x.split(" ")).collect()

输出结果：

![image][image 3]

*  flatMapValues

# 初始化rdd
    val rdd = sc.makeRDD(List("hello spark", "hello java", "hello python", "hello r","hello scala"), 2)
    
    rdd.map(x => (x.length % 3, x)).flatMapValues(x => x.split(" ")).collect()

输出结果：

![image][image 4]

flatMapValues是把map中的value进行过函数操作后，再将数据结构压平。

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#### 5.coalesce、repartition与partitionBy ####

*  coalesece

该函数用于将RDD进行重分区，使用HashPartitioner进行分区。

接受2个参数，第一个参数为重分区的数目，第二个为是否进行shuffle，默认为false;

val rdd1 = sc.parallelize(1 to 12,3)
    println(rdd1.partitions.length) //输出结果 3
    
    val rdd2 = rdd1.coalesce(2)
    println(rdd2.partitions.length) // 输出结果 2
    
    //如果重分区的数目大于原来的分区数，那么必须指定shuffle参数为true，//否则，分区数不变
    val rdd3 = rdd1.coalesce(4)
    println(rdd3.partitions.length) // 输出结果 3
    
    val rdd4 = rdd1.coalesce(4,true)
    println(rdd4.partitions.length) // 输出结果 4

![image][image 5]

*  repartition

该函数其实就是coalesce函数第二个参数为true的实现

def repartition(numPartitions: Int)(implicit ord: Ordering[T] = null): RDD[T] = withScope {
        coalesce(numPartitions, shuffle = true)
      }

示例：

val rdd1 = sc.parallelize(1 to 12,3)
    
    val rdd5 = rdd1.repartition(4)
    
    println(rdd5.partitions.length) // 输出结果 4

![image][image 6]

*  partitionBy

partitionBy：表示重新分区，不是仅仅是设置分区数

var rdd1 = sc.makeRDD(Array((1, "A"), (2, "B"), (3, "C"), (4, "D")), 2)
    rdd1.mapPartitionsWithIndex { (index, iter) => for (i <- iter) yield (index, i) }.foreach(println)
    
    # 重新设置分区
    var rdd2 = rdd1.partitionBy(new org.apache.spark.HashPartitioner(2))
    rdd2.mapPartitionsWithIndex { (index, iter) => for (i <- iter) yield (index, i) }.foreach(println)

结果如图：4.13图

![image][image 7]

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#### 6.union、distinct、intersection、subtract ####

*  union

求并集

val rdd1 = sc.parallelize(List(5, 6, 4, 3))
    val rdd2 = sc.parallelize(List(1, 2, 3, 4))
    rdd1.union(rdd2).collect
    
    # 输出结果，这个结果不会去重
    res52: Array[Int] = Array(5, 6, 4, 3, 1, 2, 3, 4)

*  distinct

去重

val rdd1 = sc.parallelize(List(5, 6, 4, 3))
    val rdd2 = sc.parallelize(List(1, 2, 3, 4))
    val rdd3 = rdd1.union(rdd2)
    
    rdd3.distinct.collect
    
    # 输出结果，结果去重
    res53: Array[Int] = Array(4, 6, 2, 1, 3, 5)

*  intersection

求交集

val rdd1 = sc.parallelize(List(5, 6, 4, 3))
    val rdd2 = sc.parallelize(List(1, 2, 3, 4))
    
    rdd1.intersection(rdd2).collect
    
    # 输出结果：
    res54: Array[Int] = Array(4, 3)

*  subtract

求差集

val rdd1 = sc.parallelize(List(5, 6, 4, 3))
    val rdd2 = sc.parallelize(List(1, 2, 3, 4))
    
    rdd1.subtract(rdd2).collect
    
    # 输出结果
    res55: Array[Int] = Array(5, 6)
    
    
    
    rdd2.subtract(rdd1).collect
    
    # 输出结果
    res56: Array[Int] = Array(1, 2)

*  subtractByKey

subtractByKey和基本转换操作中的subtract类似,只不过这里是针对K的

val rdd1 = sc.makeRDD(Array(("A", "1"), ("B", "2"), ("B", "3"), ("C", "3")), 2)
    val rdd2 = sc.makeRDD(Array(("A", "a"), ("C", "c"), ("D", "d")), 2)
    
    rdd1.subtractByKey(rdd2).collect
    
    # 输出结果：因为rdd2的key中有A,C，所以差集就是B
    res57: Array[(String, String)] = Array((B,2), (B,3))
    
    
    rdd2.subtractByKey(rdd1).collect
    
    # 输出结果：
    res58: Array[(String, String)] = Array((D,d))

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#### 7.groupByKey、reduceByKey、foldByKey、aggregateByKey ####

*  groupByKey

val rdd1 = sc.parallelize(List(("tom", 1), ("jerry", 3), ("kitty", 2), ("shuke", 1)))
    val rdd2 = sc.parallelize(List(("jerry", 2), ("tom", 3), ("shuke", 2), ("kitty", 5)))
    //求并集
    val rdd3 = rdd1 union rdd2
    
    rdd3.groupByKey().collect
    
    # 输出结果：
    res89: Array[(String, Iterable[Int])] = Array((tom,CompactBuffer(1, 3)), (jerry,CompactBuffer(3, 2)), (shuke,CompactBuffer(1, 2)), (kitty,CompactBuffer(2, 5)))
    
    
    rdd3.groupByKey().map(t=>(t._1,t._2.sum)).collect
    
    # 输出结果：
    res90: Array[(String, Int)] = Array((tom,4), (jerry,5), (shuke,3), (kitty,7))

![image][image 8]

*  reduceByKey

val rdd1 = sc.parallelize(List(("tom", 1), ("jerry", 3), ("kitty", 2), ("shuke", 1)))
    val rdd2 = sc.parallelize(List(("jerry", 2), ("tom", 3), ("shuke", 2), ("kitty", 5)))
    
    val rdd3 = rdd1.union(rdd2)
    //按key进行聚合
    rdd3.reduceByKey(_ + _).collect
    
    # 输出结果：
    res91: Array[(String, Int)] = Array((tom,4), (jerry,5), (shuke,3), (kitty,7))

groupByKey和reduceByKey都可以通过key来进行聚合。不同的是2者，聚合的过程是不一样的。

reduceByKey现在map过程中先进行聚合，再到reduce端聚合，减少数据太大带来的压力，减小RPC过程中的传输压力。

groupByKey是直接在reduce端进行聚合的，所以效率比reduceByKey低。

**推荐使用reduceByKey，因为效率比groupByKey高**

关于groupByKey与reduceByKey的推荐文章：[reduceByKey和groupByKey区别与用法][reduceByKey_groupByKey]

*  foldByKey

该函数用于RDD\[K,V\]根据K将V做折叠、合并处理，其中的参数zeroValue表示先根据映射函数将zeroValue应用于V,进行初始化V,再将映射函数应用于初始化后的V.

val rdd1 = sc.parallelize(List(("tom", 1), ("jerry", 3), ("kitty", 2), ("shuke", 1)))
    val rdd2 = sc.parallelize(List(("jerry", 2), ("tom", 3), ("shuke", 2), ("kitty", 5)))
    
    val rdd3 = rdd1.union(rdd2)
    
    rdd3.foldByKey(0)(_ + _).collect
    
    # 输出结果：
    res84: Array[(String, Int)] = Array((tom,4), (jerry,5), (shuke,3), (kitty,7))

foldByKey和reduceByKey的功能是相似的，都是在map端先进行聚合，再到reduce聚合。不同的是flodByKey需要传入一个参数。该参数是计算的初始值。

*  aggregateByKey

aggregateByKey函数对PairRDD中相同Key的值进行聚合操作，在聚合过程中同样使用了一个中立的初始值。

def aggregateByKey[U](zeroValue: U)(seqOp: (U, V) => U, combOp: (U, U) => U)(implicit arg0: ClassTag[U]): RDD[(K, U)]
    def aggregateByKey[U](zeroValue: U, numPartitions: Int)(seqOp: (U, V) => U, combOp: (U, U) => U)(implicit arg0: ClassTag[U]): RDD[(K, U)]
    def aggregateByKey[U](zeroValue: U, partitioner: Partitioner)(seqOp: (U, V) => U, combOp: (U, U) => U)(implicit arg0: ClassTag[U]): RDD[(K, U)]

示例：

val rdd1 = sc.parallelize(List(("tom", 1), ("jerry", 3), ("kitty", 2), ("shuke", 1)))
    val rdd2 = sc.parallelize(List(("jerry", 2), ("tom", 3), ("shuke", 2), ("kitty", 5)))
    
    val rdd3 = rdd1.union(rdd2)
    
    # aggregateByKey(0)(math.max(_,_),_+_)
    # (0)：0是传入的初始值
    # math.max(_,_)：是一个函数，表示传入的数据与初始值比较，取最小值
    # _+_：和reduceByKey中一样，表示`(x,y)=>x+y`这样的函数
    
    rdd3.aggregateByKey(0)(math.max(_,_),_+_).collect
    
    # 输出结果：
    res93: Array[(String, Int)] = Array((tom,4), (jerry,5), (shuke,3), (kitty,7))

aggregateByKey会先在本节点内先聚合，然后再聚合所有节点的结果。

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#### 8.zip函数与zipPartitions函数 ####

*  zip函数

zip函数用于将两个RDD组合成Key/Value形式的RDD

var rdd1 = sc.makeRDD(1 to 5, 2)
    var rdd2 = sc.makeRDD(Seq("A", "B", "C", "D", "E"), 2)
    
    rdd1.zip(rdd2).foreach(println)
    
    # 输出结果：
    (1,A)
    (2,B)
    (3,C)
    (4,D)
    (5,E)
    
    
    rdd2.zip(rdd1).foreach(println)
    
    # 输出结果：
    (A,1)
    (B,2)
    (C,3)
    (D,4)
    (E,5)

这里需要注意的是：

1.如果两个RDD分区数不同，则抛出异常:**Can’t zip RDDs with unequal numbers of partitions**

2.如果两个RDD的元素个数不同，则抛出异常：**Can only zip RDDs with same number of elements in each partition**

*  zipPartitions函数

zipPartitions函数将多个RDD按照partition组合成为新的RDD。

该函数需要组合的RDD具有相同的分区数，但对于每个分区内的元素数量没有要求。

2个RDD进行zipPartitions操作

var rdd1 = sc.makeRDD(1 to 5, 2)
    var rdd2 = sc.makeRDD(Seq("A", "B", "C", "D", "E"), 2)
    
    rdd1.zipPartitions(rdd2) {
      (rdd1Iter, rdd2Iter) => {
        var result = List[String]()
        while (rdd1Iter.hasNext && rdd2Iter.hasNext) {
          result ::= (rdd1Iter.next() + "_" + rdd2Iter.next())
        }
        result.iterator
      }
    }.foreach(println)
    
    
    # 输出结果：
    2_B
    1_A
    5_E
    4_D
    3_C

3个RDD进行zipPartitions操作

var rdd1 = sc.makeRDD(1 to 5, 2)
    var rdd2 = sc.makeRDD(Seq("A", "B", "C", "D", "E"), 2)
    var rdd3 = sc.makeRDD(Seq("a", "b", "c", "d", "e"), 2)
    var rdd4 = rdd1.zipPartitions(rdd2, rdd3) {
      (rdd1Iter, rdd2Iter, rdd3Iter) =>
      {
        var result = List[String]()
        while (rdd1Iter.hasNext && rdd2Iter.hasNext && rdd3Iter.hasNext) {
          result ::= (rdd1Iter.next() + "_" + rdd2Iter.next() + "_" + rdd3Iter.next())
        }
        result.iterator
      }
    }
    rdd4.foreach(println)
    
    
    # 输出结果：
    2_B_b
    1_A_a
    5_E_e
    4_D_d
    3_C_c

![image][image 9]

#### 9.zipWithIndex函数与zipWithUniqueId函数 ####

*  zipWithIndex函数

该函数将RDD中的元素和这个元素在RDD中的ID（索引号）组合成键/值对。

va rdd2 = sc.makeRDD(Seq("A", "B", "R", "D", "F"), 2)
    rdd2.zipWithIndex().foreach(println)
    
    # 输出结果：
    (A,0)
    (B,1)
    (R,2)
    (D,3)
    (F,4)

*  zipWithUniqueId函数

该函数将RDD中元素和一个**唯一ID**组合成键/值对，  
该唯一ID生成算法如下：

每个分区中第一个元素的唯一ID值为：该分区索引号

每个分区中第N个元素的唯一ID值为：(前一个元素的唯一ID值) + (该RDD总的分区数)

var rdd1 = sc.makeRDD(Seq("A", "B", "C", "D", "E", "F"), 2)
    rdd1.mapPartitionsWithIndex {
      (x, iter) => {
        var result = List[String]()
        while (iter.hasNext) {
          result ::= ("part_" + x + "|" + iter.next())
        }
        result.iterator
    
      }
    }.foreach(println)
    rdd1.zipWithUniqueId().foreach(println)

结果如图：

![image][image 10]

[image]: /images/20220525/61fc2d8d81dc461991ecc97447b239fe.png
[image 1]: /images/20220525/9e1486f2d52b44c6b2f7c0a2ef98de44.png
[image 2]: /images/20220525/c677181557cf462c887d7aa3e9c9b86a.png
[image 3]: /images/20220525/7176ee23a6b24ea9ab85f7b0b9e2a28f.png
[image 4]: /images/20220525/22b10b68adfd4655b21ef4485e8470b5.png
[image 5]: /images/20220525/740b7769dba54f418bb8f3be124b9276.png
[image 6]: /images/20220525/a81269e07ffb408385a5a7ce37ff03d8.png
[image 7]: /images/20220525/c46b3ed22ad64c73a5d9b59750f4f627.png
[image 8]: /images/20220525/02cd0ff581e2474c94ada574c4e0ac28.png
[reduceByKey_groupByKey]: https://blog.csdn.net/zongzhiyuan/article/details/49965021
[image 9]: /images/20220525/f8abcbfdaf744a7c85e77eae809d99a4.png
[image 10]: /images/20220525/10496aecb9694abeb0d4eb0035e01885.png