Spark处理过程-转换算子和行动算子

计算时机

  • 转换算子
    转换算子是惰性执行的,这意味着在调用转换算子时,系统不会立即进行数据处理。这种惰性计算的方式可以让 Spark 对操作进行优化,例如合并多个转换操作,减少数据的传输和处理量。
  • 行动算子
    行动算子是立即执行的。当调用行动算子时,Spark 会根据之前的转换操作构建执行计划,并在集群上执行计算,最终将结果返回给驱动程序或者保存到外部存储。

返回值类型

  • 转换算子
    转换算子通常返回一个新的数据集(如 RDDDataFrame 等),这个新的数据集是基于原始数据集经过转换操作得到的。
  • 行动算子
    行动算子的返回值类型取决于具体的算子。例如,count 算子返回一个整数,表示数据集中元素的数量;collect 算子返回一个包含数据集中所有元素的列表。

对数据的影响

  • 转换算子
    转换算子只是定义了数据的转换逻辑,不会改变原始数据集。每次调用转换算子都会生成一个新的数据集,原始数据集保持不变。
  • 行动算子
    行动算子会触发实际的计算,可能会对数据进行聚合、过滤等操作,最终得到一个具体的结果。这个结果可能是一个数值、一个列表或者保存到外部存储的文件。
1.map 算子

作用 :对 RDD 中的每个元素应用给定的函数 f,将每个元素转换为另一个元素,最终返回一个新的 RDD。这个函数 f 接收一个输入类型为 T 的元素,返回一个类型为 U 的元素。

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

示例代码

Scala 复制代码
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}
object MapExample {

  def main(args: Array[String]): Unit = {

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

    val sc = new SparkContext(conf)

    val rdd = sc.parallelize(Seq(1, 2, 3, 4))

    val newRdd = rdd.map(x => x * 2)

    newRdd.collect().foreach(println)

    sc.stop()

  }

}
2.filter 算子

作用 :筛选出 RDD 中满足函数 f 条件(即 f 函数返回 true)的元素,返回一个新的 RDD,新 RDD 中的元素类型与原 RDD 相同。

格式 :def filter(f: T => Boolean): RDD[T]

示例代码

Scala 复制代码
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object FilterExample {

  def main(args: Array[String]): Unit = {

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

    val sc = new SparkContext(conf)

    val rdd = sc.parallelize(Seq(1, 2, 3, 4))

    val newRdd = rdd.filter(x => x % 2 == 0)

    newRdd.collect().foreach(println)

    sc.stop()

}}
3.flatMap算子

作用 :对 RDD 中的每个元素应用函数 f,函数 f 返回一个可遍历的集合,然后将这些集合中的元素扁平化合并成一个新的 RDD。

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

示例代码

Scala 复制代码
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object FlatMapExample {

  def main(args: Array[String]): Unit = {

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

    val sc = new SparkContext(conf)

    val rdd = sc.parallelize(Seq("hello world", "spark is great"))

    val newRdd = rdd.flatMap(x => x.split(" "))

    newRdd.collect().foreach(println)

    sc.stop()

  }}
4.reduceByKey 算子

reduceByKey 是 Spark 中用于处理键值对(Key - Value)类型 RDD 的一个重要转换算子。它的核心作用是对具有相同键的所有值进行聚合操作,通过用户提供的聚合函数将这些值合并成一个结果,从而实现数据的归约和统计。例如统计每个键出现的次数、计算每个键对应值的总和、平均值等。

格式

def reduceByKey(func: (V, V) => V, numPartitions: Int): RDD[(K, V)]

参数说明:

func: (V, V) => V:这是一个二元函数,用于定义如何对相同键的值进行聚合。函数接收两个类型为 V 的值,返回一个类型为 V 的结果。例如,若要对相同键的值进行求和,func 可以是 (x, y) => x + y。

numPartitions: Int(可选):指定结果 RDD 的分区数。如果不提供该参数,将使用默认的分区数。

以下是一个使用 reduceByKey 计算每个单词出现次数的示例:

Scala 复制代码
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object ReduceByKeyExample {

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    // 创建 SparkConf 对象

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

    // 创建 SparkContext 对象

    val sc = new SparkContext(conf)



    // 创建一个包含单词的 RDD

    val words = sc.parallelize(List("apple", "banana", "apple", "cherry", "banana", "apple"))

    // 将每个单词映射为 (单词, 1) 的键值对

    val wordPairs = words.map(word => (word, 1))

    // 使用 reduceByKey 计算每个单词的出现次数

    val wordCounts = wordPairs.reduceByKey(_ + _)

    // 输出结果

    wordCounts.collect().foreach(println)

    // 停止 SparkContext

    sc.stop()

  }

}

行动算子

1. collect算子

作用: 用于将分布式存储在集群中各个节点上的 RDD 元素收集到驱动程序(Driver Program)中,并以数组的形式返回。这意味着该算子会触发 Spark 作业的执行,将之前的转换操作进行实际计算,并将结果汇总到驱动程序所在的节点。

格式 def collect(): Array[T]

参数说明:该算子没有参数。

返回值:返回一个包含 RDD 中所有元素的数组,数组元素的类型与 RDD 中元素的类型一致。

示例代码

Scala 复制代码
object CollectExample {

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    // 省略 ...



    // 创建一个包含整数的 RDD

    val numbers = sc.parallelize(1 to 10)



    // 使用 collect 算子将 RDD 中的元素收集到驱动程序

    val collectedNumbers = numbers.collect()



    // 输出收集到的元素

    collectedNumbers.foreach(println)



    // 停止 SparkContext

    sc.stop()

  }}
2.reduce算子

作用: reduce 用于对 RDD 中的元素进行全局聚合操作,例如计算 RDD 中所有元素的总和、最大值、最小值等。在分布式计算环境中,reduce 会先在每个分区内进行局部聚合,然后将各个分区的结果进行全局聚合,最终得到一个单一的结果。

格式

def reduce(func: (T, T) => T): T

参数说明:

func: (T, T) => T:这是一个二元函数,用于定义如何对 RDD 中的元素进行聚合。函数接收两个类型为 T 的元素,返回一个类型为 T 的结果。例如,若要对 RDD 中的整数进行求和,func 可以是 (x, y) => x + y。

返回值:返回一个单一的值,其类型与 RDD 中元素的类型相同。

示例代码

以下是一个使用 reduce 计算 RDD 中所有整数之和的示例:

Scala 复制代码
object ReduceExample {

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    // 省略...



    // 创建一个包含整数的 RDD

    val numbers = sc.parallelize(1 to 10)



    // 使用 reduce 算子计算所有元素的总和

    val sum = numbers.reduce(_ + _)



    // 输出结果

    println(s"RDD 中所有元素的总和为: $sum")



    // 停止 SparkContext

    sc.stop()

  }}
3.count算子

作用: count 是 Spark 中的一个行动算子,用于统计 RDD 中元素的数量。它会触发 Spark 作业的实际执行,对 RDD 中的所有元素进行计数,并将最终的计数结果返回给驱动程序。例如在进行数据验证、抽样或者评估数据处理任务的复杂度时,都可能需要知道 RDD 中元素的数量

格式

def count(): Long

参数说明:该算子没有参数。

返回值:返回一个 Long 类型的值,表示 RDD 中元素的数量。

4. 示例代码

Scala 复制代码
import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object CountExample {

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    // 创建 SparkConf 对象

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

    // 创建 SparkContext 对象

    val sc = new SparkContext(conf)



    // 创建一个包含字符串的 RDD

    val words = sc.parallelize(List("apple", "banana", "cherry", "date"))



    // 使用 count 算子统计 RDD 中元素的数量

    val count = words.count()



    // 输出结果

    println(s"RDD 中元素的数量为: $count")



    // 停止 SparkContext

    sc.stop()

  }}
4.foreach算子

作用: foreach 用于对 RDD 中的每个元素应用指定的函数。它主要用于执行一些副作用操作,比如将数据写入外部存储系统(如数据库、文件系统等),或者进行日志记录等。与其他转换算子不同,foreach 不会返回一个新的 RDD,而是直接对每个元素执行操作。

格式 def foreach(f: T => Unit): Unit

参数说明:

f: T => Unit:这是一个函数,它接收一个类型为 T 的元素(T 为 RDD 中元素的类型),并对该元素执行相应的操作,但不返回任何值(返回类型为 Unit)。

返回值:该算子的返回类型为 Unit,即不返回任何有意义的值,它主要是为了执行副作用操作。

示例代码

Scala 复制代码
object ForeachExample {

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    

    // 创建一个包含整数的 RDD

    val numbers = sc.parallelize(1 to 5)



    // 使用 foreach 算子对每个元素应用打印操作

    numbers.foreach(num => println(s"元素: $num"))



    // 停止 SparkContext

    sc.stop()

  }

}

  
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