Spark SQL之 Dataframe/Dataset

本文介绍了如何使用Apache Spark处理结构化数据,包括DataFrame和Dataset的基本概念、构造方法及操作示例,展示了如何从JSON文件中读取数据并进行转换。

Dataframe

我们可以理解为 Dataframe 就是按列组织的 Dataset,在底层做了大量的优化。Dataframe 可以通过很多方式来构造:比如结构化的数据文件,Hive表,数据库,已有的 RDD,Scala,Java,Python,R 等语言都支持 Dataframe。Dataframe 提供了一种 domain-specific language 来进行结构化数据的操作,这种操作也被称之为 untyped 操作,与之相反的是基于强类型的 typed 操作。

hadoop fs -mkdir /testdata
sudo vi person.json

{"name":"Michael"}
{"name":"Andy", "age":30}
{"name":"Justin", "age":19}

hadoop fs -put person.json /testdata
hadoop fs -cat /testdata/person.json

启动sqark
spark-2.1.0-bin-hadoop2.6/sbin/start-all.sh

用 jps 查看 spark 进程是否启动
Master、Worker

在 spark 的 bin 目录下启动 spark-shell。

$ cd spark-2.1.0-bin-hadoop2.6/bin
# a4cd888f4ca9 是主机名,要与您 hostnane 显示的名字一致
$ ./spark-shell --master spark://a4cd888f4ca9:7077

读取 json 文件,构造一个 untyped 弱类型的 dataframe。

$ val df = spark.read.json("hdfs://localhost:9000/testdata/person.json")

对数据进行操作。

$ df.show() //打印数据
$ df.printSchema()  // 打印元数据
$ df.select($"name", $"age" + 1).show()  // 使用表达式,scala的语法,要用$符号作为前缀
$ df.select("name").show()  // select操作,典型的弱类型,untyped操作

$ df.createOrReplaceTempView("person")  // 基于dataframe创建临时视图
$ spark.sql("SELECT * FROM person").show() // 用SparkSession的sql()函数就可以执行sql语句,默认是针对创建的临时视图

Dataset

Dataset 的序列化机制基于一种特殊的 Encoder,来将对象进行高效序列化,以进行高性能处理或者是通过网络进行传输。

基于原始数据类型构造 dataset。

$ val sqlDS = Seq(1, 2, 3, 4, 5).toDS()
$ sqlDS.map(_*2).show()

基于已有的结构化数据文件,构造 dataset。

$ case class Person(name: String, age: Long)
$ val pds = spark.read.json("hdfs://localhost:9000/testdata/person.json").as[Person]
$ pds.show()

直接基于 jvm object 来构造 dataset。

$ val caseDS = Seq(Person("Zhudy", 28)).toDS() 
$ caseDS.show()
### 回答1: Spark SQL中的DataFrameDataset是两种非常重要的数据结构,它们都是基于RDD的分布式数据集,但是它们提供了更高级别的API,可以更方便地进行数据处理和分析。 DataFrame是一种类似于关系型数据库中表的数据结构,它由一组有命名的列组成,每个列都有一个数据类型。DataFrame可以通过SQL语句或者DataFrame API进行查询和操作,支持类似于SQL的聚合、过滤、排序等操作,同时也支持复杂的数据类型和嵌套结构。 DatasetSpark 1.6版本引入的新概念,它是一个类型安全的分布式数据集,可以通过编译时检查来避免类型错误。Dataset可以看作是DataFrame的扩展,它支持更多的操作和更高级别的API,同时也提供了更好的性能和可维护性。 总的来说,DataFrameDataset都是Spark SQL中非常重要的数据结构,它们提供了更高级别的API和更好的性能,可以帮助我们更方便地进行数据处理和分析。 ### 回答2: DataFrameDataSetSpark SQL中处理数据的两种最常用的API。在这两个API中,数据使用的是表格形式,而且API的使用非常类似。然而,在很多情况下,DataFrameDataSet还是有些不同的。 DataFrameSpark SQL中的一个关系数据,可以从各种数据源中读取数据,例如:结构化数据文件、Hive中的表、外部关系数据库中的表、Avro文件等等。DataFrame是基于分布式数据集的一组数据结构,每个数据集都分为行和列,并且有一个命名的列。DataFrameSpark SQL中作为一种概念,表示分布式的数据集,就像一个表格一样,它具有由向量组成的列,每一列都有一个名称和数据类型。 DataSetSpark 1.6中引入并在Spark 2.0中得到加强。DataSet是强类型API,它提供了类似于RDD的泛型编程接口,同时也继承了DataFrame的一些理念。与DataFrame不同的是,DataSet具有额外的类型安全和更好的性能。其中,DataSet是有类型的,也就是说,在DataSet中存储的数据必须要指定一个类,使用该类的实例来表示数据。 在使用的过程中,DataFrameDataSet的区别表现在: 1. 类型:DataFrame是一组分布式数据集合,是无类型的 (untyped),因为它们只是在特定的列名和数据类型上进行了验证。而DataSet是强类型的 (typed),因为DataSet可以在编译时对数据的类型进行验证。 2. 优化:DataFrame提供了基于第一代Tungsten的基于列的计算引擎来优化计算,以支持高性能计算。而DataSet提供了基于第二代Tungsten的代码生成器,产生了比DataFrame更优化的代码。 3. 开发复杂度:代码开发的复杂度上,DataSet需要在类型定义中显式声明模式 (schemas),这会增加一些重复的代码,而DataFrame不需要这样做。 在实际使用过程中,一般情况下,若处理数据时进行数值处理、聚合操作或者切片取部分数据,可以使用 DataFrame。而当数据需要更多的定制操作、需要常规编程的工作时,就要使用 DataSet。 因此,对于数据的处理操作而言,DataFrameDataSet都是非常重要的API,我们可以根据具体的业务需求来选择使用哪一种API。在使用这两个API时我们要根据自己的需求选择哪一种更适合自己的场景。 ### 回答3: Spark是当前最流行的大数据处理框架之一,它有着强大的处理能力和高效的分布式计算能力。在 Spark 中,DataFrameDataSet 是两种常用的数据结构,它们提供了很多操作特性,使 Spark SQL 变得更加方便、快捷和高效。 DataFrame 是一种有结构的分布式数据集合,它是以列为中心的数据结构,具有传统上的行和列的属性。DataFrame 是使用 Spark SQL 系统中非常重要的概念,主要用于处理结构化数据。DataFrame 支持多种数据源:csv 文件、JSON、Hive、ORC、Parquet、Apache Hive 和 JDBC 数据库等。另外,DataFrame 比 RDD 操作更加高效,在实现上采用了更高级的方法,例如使用 Catalyst 引擎进行优化和查询计划处理,同时还支持 SQL 操作。 DataSetSpark 2.0 版本新增的数据结构,它是一个类型化的分布式数据集合,与 RDD 不同,它需要在编译期间就确定类型。DataSet 数据集合支持 Scala 和 Java 两种语言,并兼容 Spark 原有的操作特性,例如分布式处理、错误容错、高效计算等操作。DataSet 在类型安全和语言特性的支持上比 DataFrame 更加强大,因此可以避免在运行时出现类型匹配错误的问题。 与 DataFrame 相比,DataSet 具有更强的类型安全性和启发式优化特性,因此在某些情况下会比 DataFrame 更加高效和快速。但是,DataSet 操作有时会变得比较复杂,并且需要程序员具备额外的类型知识。因此,根据实际需求来选择适当的数据集合是非常重要的。 总的来说,DataFrameDataSet 都是很重要的 Spark SQL 数据结构,在 Spark 编程中都有着不可替代的作用。使用 DataFrameDataSet 可以帮助我们更加快速、方便地处理分布式数据,提高我们的开发效率和代码质量。建议根据项目的需要来选择使用哪种数据集合,在具体操作中尽量避免数据类型转换和类型匹配错误等问题。
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