【Spark篇】---SparkSQL初始和创建DataFrame的几种方式

一、前述

      1、SparkSQL介绍

          Hive是Shark的前身,Shark是SparkSQL的前身,SparkSQL产生的根本原因是其完全脱离了Hive的限制。

  • SparkSQL支持查询原生的RDD。 RDD是Spark平台的核心概念,是Spark能够高效的处理大数据的各种场景的基础。
  • 能够在Scala中写SQL语句。支持简单的SQL语法检查,能够在Scala中写Hive语句访问Hive数据,并将结果取回作为RDD使用。

        2、Spark on Hive和Hive on Spark

  • Spark on Hive Hive只作为储存角色,Spark负责sql解析优化,执行。

    Hive on Spark:Hive即作为存储又负责sql的解析优化,Spark负责执行。

二、基础概念

         1、DataFrame

DataFrame也是一个分布式数据容器。与RDD类似,然而DataFrame更像传统数据库的二维表格,除了数据以外,还掌握数据的结构信息,即schema同时,与Hive类似,DataFrame也支持嵌套数据类型(structarraymap)。从API易用性的角度上 看, DataFrame API提供的是一套高层的关系操作,比函数式的RDD API要更加友好,门槛更低。

 

DataFrame的底层封装的是RDD,只不过RDD的泛型是Row类型。

 

     2、SparkSQL的数据源

 

SparkSQL的数据源可以是JSON类型的字符串,JDBC,Parquent,Hive,HDFS等。

    3、SparkSQL底层架构

 

首先拿到sql后解析一批未被解决的逻辑计划,再经过分析得到分析后的逻辑计划,再经过一批优化规则转换成一批最佳优化的逻辑计划,再经过SparkPlanner的策略转化成一批物理计划,随后经过消费模型转换成一个个的Spark任务执行。

    4、谓词下推(predicate Pushdown)

 

 

三。创建DataFrame的几种方式

  1、读取json格式的文件创建DataFrame

  • json文件中的json数据不能嵌套json格式数据。
  • DataFrame是一个一个Row类型的RDD,df.rdd()/df.javaRdd()。
  • 可以两种方式读取json格式的文件。
  • df.show()默认显示前20行数据。
  • DataFrame原生API可以操作DataFrame(不方便)。
  • 注册成临时表时,表中的列默认按ascii顺序显示列。

java代码:

复制代码
SparkConf conf = new SparkConf();
conf.setMaster("local").setAppName("jsonfile");
SparkContext sc = new SparkContext(conf);
        
//创建sqlContext
SQLContext sqlContext = new SQLContext(sc);//SprakSQL中是SQLContext对象
        
/**
 * DataFrame的底层是一个一个的RDD  RDD的泛型是Row类型。
 * 以下两种方式都可以读取json格式的文件
 */
 DataFrame df = sqlContext.read().format("json").load("sparksql/json");
// DataFrame df2 = sqlContext.read().json("sparksql/json.txt");
// df2.show();
 /**
  * DataFrame转换成RDD
  */
 RDD<Row> rdd = df.rdd();
/**
 * 显示 DataFrame中的内容,默认显示前20行。如果现实多行要指定多少行show(行数)
 * 注意:当有多个列时,显示的列先后顺序是按列的ascii码先后显示。
 */
// df.show();
/**
 * 树形的形式显示schema信息
 */
 df.printSchema();
        
 /**
  * dataFram自带的API 操作DataFrame(很麻烦)
  */
  //select name from table
 // df.select("name").show();
 //select name age+10 as addage from table
     df.select(df.col("name"),df.col("age").plus(10).alias("addage")).show();
 //select name ,age from table where age>19
     df.select(df.col("name"),df.col("age")).where(df.col("age").gt(19)).show();
 //select count(*) from table group by age
 df.groupBy(df.col("age")).count().show();
        
 /**
   * 将DataFrame注册成临时的一张表,这张表临时注册到内存中,是逻辑上的表,不会雾化到磁盘
  */
 df.registerTempTable("jtable");
        
 DataFrame sql = sqlContext.sql("select age,count(1) from jtable group by age");
 DataFrame sql2 = sqlContext.sql("select * from jtable");
        
 sc.stop();
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scala代码:

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val  conf  =  new  SparkConf()
conf.setMaster( "local" ).setAppName( "jsonfile" )
 
val  sc  =  new  SparkContext(conf)
val  sqlContext  =  new  SQLContext(sc)
val  df  =  sqlContext.read.json( "sparksql/json"
//val df1 = sqlContext.read.format("json").load("sparksql/json")
 
df.show()
df.printSchema()
//select * from table
df.select(df.col( "name" )).show()
//select name from table where age>19
df.select(df.col( "name" ),df.col( "age" )).where(df.col( "age" ).gt( 19 )).show()
//select count(*) from table group by age
df.groupBy(df.col( "age" )).count().show();
  
/**
  * 注册临时表
  */
df.registerTempTable( "jtable" )
val  result   =  sqlContext.sql( "select  * from jtable" )
result.show()
sc.stop()

 

2、通过json格式的RDD创建DataFrame

 java代码:

复制代码
SparkConf conf = new SparkConf();
conf.setMaster("local").setAppName("jsonRDD");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
SQLContext sqlContext = new SQLContext(sc);
JavaRDD<String> nameRDD = sc.parallelize(Arrays.asList(
    "{\"name\":\"zhangsan\",\"age\":\"18\"}",
    "{\"name\":\"lisi\",\"age\":\"19\"}",
    "{\"name\":\"wangwu\",\"age\":\"20\"}"
));
JavaRDD<String> scoreRDD = sc.parallelize(Arrays.asList(
"{\"name\":\"zhangsan\",\"score\":\"100\"}",
"{\"name\":\"lisi\",\"score\":\"200\"}",
"{\"name\":\"wangwu\",\"score\":\"300\"}"
));

DataFrame namedf = sqlContext.read().json(nameRDD);
DataFrame scoredf = sqlContext.read().json(scoreRDD);
namedf.registerTempTable("name");
scoredf.registerTempTable("score");

DataFrame result = sqlContext.sql("select name.name,name.age,score.score from name,score where name.name = score.name");
result.show();

sc.stop();
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 scala代码:

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val  conf  =  new  SparkConf()
conf.setMaster( "local" ).setAppName( "jsonrdd" )
val  sc  =  new  SparkContext(conf)
val  sqlContext  =  new  SQLContext(sc)
 
val  nameRDD  =  sc.makeRDD(Array(
   "{\"name\":\"zhangsan\",\"age\":18}" ,
   "{\"name\":\"lisi\",\"age\":19}" ,
   "{\"name\":\"wangwu\",\"age\":20}"
))
val  scoreRDD  =  sc.makeRDD(Array(
         "{\"name\":\"zhangsan\",\"score\":100}" ,
         "{\"name\":\"lisi\",\"score\":200}" ,
         "{\"name\":\"wangwu\",\"score\":300}"
         ))
val  nameDF  =  sqlContext.read.json(nameRDD)
val  scoreDF  =  sqlContext.read.json(scoreRDD)
nameDF.registerTempTable( "name" )       
scoreDF.registerTempTable( "score" )     
val  result  =  sqlContext.sql( "select name.name,name.age,score.score from name,score where name.name = score.name" )
result.show()
sc.stop()

 

3、非json格式的RDD创建DataFrame(重要)

1) 通过反射的方式将非json格式的RDD转换成DataFrame(不建议使用

  • 自定义类要可序列化
  • 自定义类的访问级别是Public
  • RDD转成DataFrame后会根据映射将字段按Assci码排序
  • DataFrame转换成RDD时获取字段两种方式,一种是df.getInt(0)下标获取(不推荐使用),另一种是df.getAs(“列名”)获取(推荐使用)
  • 关于序列化问题:

              1.反序列化时serializable 版本号不一致时会导致不能反序列化。
              2.子类中实现了serializable接口,父类中没有实现,父类中的变量不能被序列化,序列化后父类中的变量会得到null。
              注意:父类实现serializable接口,子类没有实现serializable接口时,子类可以正常序列化
              3.被关键字transient修饰的变量不能被序列化。
              4.静态变量不能被序列化,属于类,不属于方法和对象,所以不能被序列化。
             另外:一个文件多次writeObject时,如果有相同的对象已经写入文件,那么下次再写入时,只保存第二次写入的引用,读取时,都是第一次保存的对象。

java代码:

复制代码
/**
* 注意:
* 1.自定义类必须是可序列化的
* 2.自定义类访问级别必须是Public
* 3.RDD转成DataFrame会把自定义类中字段的名称按assci码排序
*/
SparkConf conf = new SparkConf();
conf.setMaster("local").setAppName("RDD");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
SQLContext sqlContext = new SQLContext(sc);
JavaRDD<String> lineRDD = sc.textFile("sparksql/person.txt");
JavaRDD<Person> personRDD = lineRDD.map(new Function<String, Person>() {

    /**
    * 
    */
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    @Override
    public Person call(String s) throws Exception {
          Person p = new Person();
          p.setId(s.split(",")[0]);
          p.setName(s.split(",")[1]);
          p.setAge(Integer.valueOf(s.split(",")[2]));
          return p;
    }
});
/**
* 传入进去Person.class的时候,sqlContext是通过反射的方式创建DataFrame
* 在底层通过反射的方式获得Person的所有field,结合RDD本身,就生成了DataFrame
*/
DataFrame df = sqlContext.createDataFrame(personRDD, Person.class);
df.show();
df.registerTempTable("person");
sqlContext.sql("select  name from person where id = 2").show();

/**
* 将DataFrame转成JavaRDD
* 注意:
* 1.可以使用row.getInt(0),row.getString(1)...通过下标获取返回Row类型的数据,但是要注意列顺序问题---不常用
* 2.可以使用row.getAs("列名")来获取对应的列值。
* 
*/
JavaRDD<Row> javaRDD = df.javaRDD();
JavaRDD<Person> map = javaRDD.map(new Function<Row, Person>() {

    /**
    * 
    */
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    @Override
    public Person call(Row row) throws Exception {
            Person p = new Person();
            //p.setId(row.getString(1));
            //p.setName(row.getString(2));
            //p.setAge(row.getInt(0));

            p.setId((String)row.getAs("id"));
            p.setName((String)row.getAs("name"));
            p.setAge((Integer)row.getAs("age"));
            return p;
    }
});
map.foreach(new VoidFunction<Person>() {
    
    /**
    * 
    */
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    @Override
    public void call(Person t) throws Exception {
          System.out.println(t);
    }
});

sc.stop();
复制代码

 

scala代码:

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val  conf  =  new  SparkConf()
conf.setMaster( "local" ).setAppName( "rddreflect" )
val  sc  =  new  SparkContext(conf)
val  sqlContext  =  new  SQLContext(sc)
val  lineRDD  =  sc.textFile( "./sparksql/person.txt" )
/**
  * 将RDD隐式转换成DataFrame
  */
import  sqlContext.implicits. _
 
val  personRDD  =  lineRDD.map { x  = > {
   val  person  =  Person(x.split( "," )( 0 ),x.split( "," )( 1 ),Integer.valueOf(x.split( "," )( 2 )))
   person
} }
val  df  =  personRDD.toDF();
df.show()
 
/**
  * 将DataFrame转换成PersonRDD
  */
val  rdd  =  df.rdd
val  result  =  rdd.map { x  = > {
   Person(x.getAs( "id" ),x.getAs( "name" ),x.getAs( "age" ))
} }
result.foreach { println}
sc.stop()

 结果:

1) 动态创建Schema将非json格式的RDD转换成DataFrame(建议使用)

 java:

复制代码
SparkConf conf = new SparkConf();
conf.setMaster("local").setAppName("rddStruct");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
SQLContext sqlContext = new SQLContext(sc);
JavaRDD<String> lineRDD = sc.textFile("./sparksql/person.txt");
/**
 * 转换成Row类型的RDD
 */
JavaRDD<Row> rowRDD = lineRDD.map(new Function<String, Row>() {

    /**
     * 
     */
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    @Override
    public Row call(String s) throws Exception {
          return RowFactory.create(//这里字段顺序一定要和下边 StructField对应起来
                String.valueOf(s.split(",")[0]),
                String.valueOf(s.split(",")[1]),
                Integer.valueOf(s.split(",")[2])
    );
    }
});
/**
 * 动态构建DataFrame中的元数据,一般来说这里的字段可以来源自字符串,也可以来源于外部数据库
 */
List<StructField> asList =Arrays.asList(//这里字段顺序一定要和上边对应起来
    DataTypes.createStructField("id", DataTypes.StringType, true),
    DataTypes.createStructField("name", DataTypes.StringType, true),
    DataTypes.createStructField("age", DataTypes.IntegerType, true)
);

StructType schema = DataTypes.createStructType(asList);
DataFrame df = sqlContext.createDataFrame(rowRDD, schema);

df.show();
复制代码
    JavaRDD<Row> javaRDD = df.javaRDD();
        javaRDD.foreach(new VoidFunction<Row>() {

            /**
             *
             */
            private static final long serialVersionUID = 1L;

            @Override
            public void call(Row row) throws Exception {//Row类型的RDD
                System.out.println(row.getString(0));
            }
        })
复制代码
sc.stop();
复制代码

 

scala代码:

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val  conf  =  new  SparkConf()
conf.setMaster( "local" ).setAppName( "rddStruct" )
val  sc  =  new  SparkContext(conf)
val  sqlContext  =  new  SQLContext(sc)
val  lineRDD  =  sc.textFile( "./sparksql/person.txt" )
val  rowRDD  =  lineRDD.map { x  = > {
   val  split  =  x.split( "," )
   RowFactory.create(split( 0 ),split( 1 ),Integer.valueOf(split( 2 )))
} }
 
val  schema  =  StructType(List(
   StructField( "id" ,StringType, true ),
   StructField( "name" ,StringType, true ),
   StructField( "age" ,IntegerType, true )
))
 
val  df  =  sqlContext.createDataFrame(rowRDD, schema)
df.show()
df.printSchema()
sc.stop()

 

4、读取parquet文件创建DataFrame

注意:

  • 可以将DataFrame存储成parquet文件。保存成parquet文件的方式有两种
  • 1
    2
    df.write().mode(SaveMode.Overwrite).format( "parquet" ).save( "./sparksql/parquet" );
    df.write().mode(SaveMode.Overwrite).parquet( "./sparksql/parquet" );
  • SaveMode指定文件保存时的模式。

           Overwrite覆盖

           Append追加

           ErrorIfExists如果存在就报错

           Ignore如果存在就忽略

java代码:

复制代码
SparkConf conf = new SparkConf();
conf.setMaster("local").setAppName("parquet");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
SQLContext sqlContext = new SQLContext(sc);
JavaRDD<String> jsonRDD = sc.textFile("sparksql/json");
DataFrame df = sqlContext.read().json(jsonRDD);
/**
 * 将DataFrame保存成parquet文件,SaveMode指定存储文件时的保存模式
 * 保存成parquet文件有以下两种方式:
 */
df.write().mode(SaveMode.Overwrite).format("parquet").save("./sparksql/parquet");
df.write().mode(SaveMode.Overwrite).parquet("./sparksql/parquet");
df.show();
/**
 * 加载parquet文件成DataFrame    
 * 加载parquet文件有以下两种方式:    
 */

DataFrame load = sqlContext.read().format("parquet").load("./sparksql/parquet");
load = sqlContext.read().parquet("./sparksql/parquet");
load.show();

sc.stop()
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scala代码:

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val  conf  =  new  SparkConf()
  conf.setMaster( "local" ).setAppName( "parquet" )
  val  sc  =  new  SparkContext(conf)
  val  sqlContext  =  new  SQLContext(sc)
  val  jsonRDD  =  sc.textFile( "sparksql/json" )
  val  df  =  sqlContext.read.json(jsonRDD)
  df.show()
   /**
   * 将DF保存为parquet文件
   */
df.write.mode(SaveMode.Overwrite).format( "parquet" ).save( "./sparksql/parquet" )
  df.write.mode(SaveMode.Overwrite).parquet( "./sparksql/parquet" )
  /**
   * 读取parquet文件
   */
  var  result  =  sqlContext.read.parquet( "./sparksql/parquet" )
  result  =  sqlContext.read.format( "parquet" ).load( "./sparksql/parquet" )
  result.show()
  sc.stop()

 

5、读取JDBC中的数据创建DataFrame(MySql为例)

两种方式创建DataFrame

java代码:

复制代码
SparkConf conf = new SparkConf();
conf.setMaster("local").setAppName("mysql");
JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
SQLContext sqlContext = new SQLContext(sc);
/**
 * 第一种方式读取MySql数据库表,加载为DataFrame
 */
Map<String, String> options = new HashMap<String,String>();
options.put("url", "jdbc:mysql://192.168.179.4:3306/spark");
options.put("driver", "com.mysql.jdbc.Driver");
options.put("user", "root");
options.put("password", "123456");
options.put("dbtable", "person");
DataFrame person = sqlContext.read().format("jdbc").options(options).load();
person.show();
person.registerTempTable("person");
/**
 * 第二种方式读取MySql数据表加载为DataFrame
 */
DataFrameReader reader = sqlContext.read().format("jdbc");
reader.option("url", "jdbc:mysql://192.168.179.4:3306/spark");
reader.option("driver", "com.mysql.jdbc.Driver");
reader.option("user", "root");
reader.option("password", "123456");
reader.option("dbtable", "score");
DataFrame score = reader.load();
score.show();
score.registerTempTable("score");

DataFrame result = 
sqlContext.sql("select person.id,person.name,score.score from person,score where person.name = score.name");
result.show();
/**
 * 将DataFrame结果保存到Mysql中
 */
Properties properties = new Properties();
properties.setProperty("user", "root");
properties.setProperty("password", "123456");
result.write().mode(SaveMode.Overwrite).jdbc("jdbc:mysql://192.168.179.4:3306/spark", "result", properties);

sc.stop();
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 scala代码:

 

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val  conf  =  new  SparkConf()
conf.setMaster( "local" ).setAppName( "mysql" )
val  sc  =  new  SparkContext(conf)
val  sqlContext  =  new  SQLContext(sc)
/**
  * 第一种方式读取Mysql数据库表创建DF
  */
val  options  =  new  HashMap[String,String]();
options.put( "url" "jdbc:mysql://192.168.179.4:3306/spark" )
options.put( "driver" , "com.mysql.jdbc.Driver" )
options.put( "user" , "root" )
options.put( "password" "123456" )
options.put( "dbtable" , "person" )
val  person  =  sqlContext.read.format( "jdbc" ).options(options).load()
person.show()
person.registerTempTable( "person" )
/**
  * 第二种方式读取Mysql数据库表创建DF
  */
val  reader  =  sqlContext.read.format( "jdbc" )
reader.option( "url" "jdbc:mysql://192.168.179.4:3306/spark" )
reader.option( "driver" , "com.mysql.jdbc.Driver" )
reader.option( "user" , "root" )
reader.option( "password" , "123456" )
reader.option( "dbtable" "score" )
val  score  =  reader.load()
score.show()
score.registerTempTable( "score" )
val  result  =  sqlContext.sql( "select person.id,person.name,score.score from person,score where person.name = score.name" )
result.show()
/**
  * 将数据写入到Mysql表中
  */
val  properties  =  new  Properties()
properties.setProperty( "user" "root" )
properties.setProperty( "password" "123456" )
result.write.mode(SaveMode.Append).jdbc( "jdbc:mysql://192.168.179.4:3306/spark" "result" , properties)
 
sc.stop()

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