Spark API 详解/大白话解释 之 map、mapPartitions、mapValues、mapWith、flatMap、flatMapWith、flatMapValues

参考文章：Spark API 详解/大白话解释 之 map、mapPartitions、mapValues、mapWith、flatMap、flatMapWith、flatMapValues

Spark RDD API详解(一) Map和Reduce

RDD是什么？

RDD是Spark中的抽象数据结构类型，任何数据在Spark中都被表示为RDD。从编程的角度来看，RDD可以简单看成是一个数组。和普通数组的区别是，RDD中的数据是分区存储的，这样不同分区的数据就可以分布在不同的机器上，同时可以被并行处理。因此，Spark应用程序所做的无非是把需要处理的数据转换为RDD，然后对RDD进行一系列的变换和操作从而得到结果。本文为第一部分，将介绍Spark RDD中与Map和Reduce相关的API中。

如何创建RDD？

RDD可以从普通数组创建出来，也可以从文件系统或者HDFS中的文件创建出来。

举例：从普通数组创建RDD，里面包含了1到9这9个数字，它们分别在3个分区中。

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

举例：读取文件README.md来创建RDD，文件中的每一行就是RDD中的一个元素

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

虽然还有别的方式可以创建RDD，但在本文中我们主要使用上述两种方式来创建RDD以说明RDD的API。

map(function)

map是对RDD中的每个元素都执行一个指定的函数来产生一个新的RDD。任何原RDD中的元素在新RDD中都有且只有一个元素与之对应。

举例：

下面例子中把原RDD中每个元素都乘以2来产生一个新的RDD。

val a = sc.parallelize(1 to 9, 3)
val b = a.map(x => x*2)//x => x*2是一个函数，x是传入参数即RDD的每个元素，x*2是返回值
a.collect
//结果Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
b.collect
//结果Array[Int] = Array(2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18)

当然map也可以把Key变成Key-Value对

val a = sc.parallelize(List("dog", "tiger", "lion", "cat", "panther", " eagle"), 2)
val b = a.map(x => (x, 1))
b.collect.foreach(println(_))
/*
(dog,1)
(tiger,1)
(lion,1)
(cat,1)
(panther,1)
( eagle,1)
*/

mapPartitions(function)

mapPartitions是map的一个变种，map()的输入函数是应用于RDD中每个元素，而mapPartitions()的输入函数是应用于每个分区，也就是把每个分区中的内容作为整体来处理。

相较于map操作，可以在mapPartition中做一些昂贵的操作，比如开启连接等。

 它的函数定义为：

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

f即为输入函数，它处理每个分区里面的内容。每个分区中的内容将以Iterator[T]传递给输入函数f，f的输出结果是Iterator[U]。最终的RDD由所有分区经过输入函数处理后的结果合并起来的。 

package test

import scala.Iterator

import org.apache.spark.SparkConf
import org.apache.spark.SparkContext

object TestRdd {
  def sumOfEveryPartition(input: Iterator[Int]): Int = {
    var total = 0
    input.foreach { elem =>
      total += elem
    }
    total
  }
  def main(args: Array[String]) {
    val conf = new SparkConf().setAppName("Spark Rdd Test")
    val spark = new SparkContext(conf)
    val input = spark.parallelize(List(1, 2, 3, 4, 5, 6), 2)//RDD有6个元素，分成2个partition
    val result = input.mapPartitions(
      partition => Iterator(sumOfEveryPartition(partition)))//partition是传入的参数，是个list，要求返回也是list，即Iterator(sumOfEveryPartition(partition))
    result.collect().foreach {
      println(_)//6 15
    }
    spark.stop()
  }
}

mapValues(function)

原RDD中的Key保持不变，与新的Value一起组成新的RDD中的元素。因此，该函数只适用于元素为KV对的RDD。

val a = sc.parallelize(List("dog", "tiger", "lion", "cat", "panther", " eagle"), 2)
val b = a.map(x => (x.length, x))
b.mapValues("x" + _ + "x").collect

//"x" + _ + "x"等同于everyInput =>"x" + everyInput + "x"
//结果

Array(
(3,xdogx),
(5,xtigerx),
(4,xlionx),
(3,xcatx),
(7,xpantherx),
(5,xeaglex)
)

mapWith

mapWith是map的另外一个变种，map只需要一个输入函数，而mapWith有两个输入函数。它的定义如下：

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

• 第一个函数constructA是把RDD的partition index（index从0开始）作为输入，输出为新类型A；
• 第二个函数f是把二元组(T, A)作为输入（其中T为原RDD中的元素，A为第一个函数的输出），输出类型为U。

举例：把partition index 乘以10，然后加上2作为新的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)

flatMapWith

flatMapWith与mapWith很类似，都是接收两个函数，一个函数把partitionIndex作为输入，输出是一个新类型A；另外一个函数是以二元组（T,A）作为输入，输出为一个序列，这些序列里面的元素组成了新的RDD。它的定义如下： 

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

举例： 

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)

flatMap(function)

与map类似，区别是原RDD中的元素经map处理后只能生成一个元素，而原RDD中的元素经flatmap处理后可生成多个元素

val a = sc.parallelize(1 to 4, 2)
val b = a.flatMap(x => 1 to x)//每个元素扩展
b.collect
/*
结果    Array[Int] = Array( 1, 
                           1, 2, 
                           1, 2, 3, 
                           1, 2, 3, 4)
*/

flatMapValues(function)

flatMapValues类似于mapValues，不同的在于flatMapValues应用于元素为KV对的RDD中Value。每个一元素的Value被输入函数映射为一系列的值，然后这些值再与原RDD中的Key组成一系列新的KV对。

举例: 

下述例子中原RDD中每个元素的值被转换为一个序列（从其当前值到5），比如第一个KV对(1,2), 其值2被转换为2，3，4，5。然后其再与原KV对中Key组成一系列新的KV对(1,2),(1,3),(1,4),(1,5)。

val a = sc.parallelize(List((1,2),(3,4),(5,6)))
val b = a.flatMapValues(x=>1 to x)
b.collect.foreach(println(_))
/*
(1,1)
(1,2)
(3,1)
(3,2)
(3,3)
(3,4)
(5,1)
(5,2)
(5,3)
(5,4)
(5,5)
(5,6)
*/

reduce

reduce将RDD中元素两两传递给输入函数，同时产生一个新的值，新产生的值与RDD中下一个元素再被传递给输入函数直到最后只有一个值为止。

举例：

对RDD中的元素求和：

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

reduceByKey

顾名思义，reduceByKey就是对元素为KV对的RDD中Key相同的元素的Value进行reduce，因此，Key相同的多个元素的值被reduce为一个值，然后与原RDD中的Key组成一个新的KV对。

举例:

对Key相同的元素的值求和，因此Key为3的两个元素被转为了(3,10)

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))

最后

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