PySpark实现MERGE INTO的数据合并功能

python 复制代码
from pyspark.sql import DataFrame
from pyspark.sql.functions import when, lit, col
from pyspark.errors import AnalysisException

def spark_merge_into(
    target_df: DataFrame,
    source_df: DataFrame,
    merge_key: list,
    update_rules: dict = None,
    insert_columns: list = None,
    delete_condition: str = None
) -> DataFrame:
    """
    实现类似SQL MERGE INTO功能的PySpark函数
    
    参数:
    target_df: 目标DataFrame
    source_df: 源DataFrame
    merge_key: 用于匹配的键值列(列表)
    update_rules: 更新规则字典(目标列: 源列表达式)
    insert_columns: 插入操作使用的列列表
    delete_condition: 删除条件表达式
    
    返回合并后的DataFrame
    """
    try:
        # 参数校验
        if not set(merge_key).issubset(target_df.columns) or not set(merge_key).issubset(source_df.columns):
            raise ValueError("Merge key columns missing in source/target dataframe")

        # 创建临时视图
        target_alias = "target"
        source_alias = "source"
        target_df.createOrReplaceTempView(target_alias)
        source_df.createOrReplaceTempView(source_alias)

        # 生成匹配条件
        join_cond = " AND ".join([f"{target_alias}.{k} = {source_alias}.{k}" for k in merge_key])

        # 构建基础查询
        query = f"""
        SELECT 
            {target_alias}.*,
            {source_alias}.* 
        FROM {target_alias}
        FULL OUTER JOIN {source_alias}
        ON {join_cond}
        """

        merged_df = target_df.sql_ctx.sql(query)

        # 处理更新逻辑
        if update_rules:
            update_exprs = [
                when(col(f"{source_alias}.{merge_key[0]}").isNotNull(), 
                     expr(f"coalesce({v}, {target_alias}.{k})")).otherwise(col(f"{target_alias}.{k}")).alias(k)
                for k, v in update_rules.items()
            ]
            other_cols = [col(f"{target_alias}.{c}") for c in target_df.columns if c not in update_rules]
            merged_df = merged_df.select(*(update_exprs + other_cols))

        # 处理插入逻辑
        if insert_columns:
            insert_cond = " AND ".join([f"{target_alias}.{k} IS NULL" for k in merge_key])
            insert_query = f"""
            SELECT {','.join(insert_columns)} 
            FROM {source_alias}
            WHERE NOT EXISTS (
                SELECT 1 
                FROM {target_alias} 
                WHERE {join_cond}
            )
            """
            insert_df = target_df.sql_ctx.sql(insert_query)
            merged_df = merged_df.unionByName(insert_df)

        # 处理删除逻辑
        if delete_condition:
            merged_df = merged_df.filter(f"NOT ({delete_condition})")

        # 性能优化建议
        return merged_df.cache().checkpoint(eager=True)

    except AnalysisException as e:
        print(f"SQL执行错误: {str(e)}")
        raise
    except Exception as e:
        print(f"合并操作异常: {str(e)}")
        raise

使用示例:

python 复制代码
# 创建示例数据
target_data = [(1, "Alice", 30), (2, "Bob", 25)]
source_data = [(1, "Alice", 35), (3, "Charlie", 28)]

target_df = spark.createDataFrame(target_data, ["id", "name", "age"])
source_df = spark.createDataFrame(source_data, ["id", "name", "age"])

# 执行合并操作
merged_df = spark_merge_into(
    target_df=target_df,
    source_df=source_df,
    merge_key=["id"],
    update_rules={"age": "source.age"},
    insert_columns=["id", "name", "age"]
)

merged_df.show()

实现特点:

  1. 全外连接策略:使用FULL OUTER JOIN确保获取所有数据变更可能性
  2. 条件更新机制:通过coalesce函数实现字段级更新控制
  3. 批量插入优化:使用NOT EXISTS子查询实现高效数据插入
  4. 检查点机制:通过cache()和checkpoint()优化迭代计算性能
  5. 异常处理:捕获Spark SQL执行异常和通用异常
  6. 类型安全校验:自动验证合并键的列存在性

性能优化建议:

  1. 对合并键列进行预排序:source_df = source_df.sort(merge_key)
  2. 合理设置Spark分区数:spark.conf.set("spark.sql.shuffle.partitions", "200")
  3. 对大数据集使用广播连接:spark.conf.set("spark.sql.autoBroadcastJoinThreshold", "100mb")
  4. 启用AQE优化:spark.conf.set("spark.sql.adaptive.enabled", "true")

注意事项:

  • 需要根据数据特征调整合并策略(全连接/左连接)
  • 大数据场景建议配合Delta Lake使用原子事务特性
  • 建议对输入数据集进行预先去重处理
  • 更新字段较多时建议使用Map类型参数简化操作
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