MapReduce表连接之半连接SemiJoin

最新推荐文章于 2025-06-10 15:20:39 发布

爱萨萨

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分类专栏：技术-大数据文章标签： mapreduce 表连接半连接

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本文介绍Hadoop中半连接(SemiJoin)的概念及其在MapReduce任务中的应用，通过Map阶段过滤减少Reduce端处理数据量，有效提升Join操作性能。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一：背景

SemiJoin，一般称为半连接，其原理是在Map端过滤掉一些不需要join的数据，从而大大减少了reduce和Shuffle的时间，因为我们知道，如果仅仅使用Reduce端连接，那么如果一份数据，存在大量的无效数据，而这些数据在join中并不需要，但是因为没有做过预处理，所以这些数据直到真正执行reduce函数时，才被定义为无效数据，但是这个时候已经执行过了Shuffle、merge还有sort操作，所以这部分无效的数据就浪费了大量的网络IO和磁盘IO，所以在整体来讲，这是一种降低性能的表现，如果存在的无效数据越多，那么这种趋势就越明显。之所以会出现半连接，这其实是reduce端连接的一个变种，只不过是我们在Map端过滤掉了一些无效的数据，所以减少了reduce过程的Shuffle时间，所以能获取一个性能的提升。

二：技术实现

(1)：利用DistributedCache将小表分发到各个节点上，在Map过程的setup()函数里，读取缓存里的文件，只将小表的连接键存储在hashSet中。

(2)：在map()函数执行时，对每一条数据进行判断，如果这条数据的连接键为空或者在hashSet里不存在，那么则认为这条数据无效，使条数据也不参与reduce的过程。

注：从以上步骤就可以发现，这种做法很明显可以提升join性能，但是要注意的是小表的key如果非常大的话，可能会出现OOM的情况，这时我们就需要考虑其他的连接方式了。

测试数据如下：

/semi_jon/a.txt：

1,三劫散仙,13575468248
2,凤舞九天,18965235874
3,忙忙碌碌,15986854789
4,少林寺方丈,15698745862

/semi_join/b.txt：

3,A,99,2013-03-05
1,B,89,2013-02-05
2,C,69,2013-03-09
3,D,56,2013-06-07
5,E,100,2013-09-09
6,H,200,2014-01-10

#需求就是对上面两个表做半连接。

实现代码如下：

public class SemiJoin {
// 定义输入路径
private static String INPUT_PATH1 = "";
private static String INPUT_PATH2 = "";
// 定义输出路径
private static String OUT_PATH = "";
public static void main(String[] args) {
try {
// 创建配置信息
Configuration conf = new Configuration();
// 获取命令行的参数
String[] otherArgs = new GenericOptionsParser(conf, args).getRemainingArgs();
// 当参数违法时，中断程序
if (otherArgs.length != 3) {
System.err.println("Usage:Semi_join<in1> <in2> <out>");
System.exit(1);
}
// 给路径赋值
INPUT_PATH1 = otherArgs[0];
INPUT_PATH2 = otherArgs[1];
OUT_PATH = otherArgs[2];
// 把小表添加到共享Cache里
DistributedCache.addCacheFile(new URI(INPUT_PATH1), conf);
// 创建文件系统
FileSystem fileSystem = FileSystem.get(new URI(OUT_PATH), conf);
// 如果输出目录存在，我们就删除
if (fileSystem.exists(new Path(OUT_PATH))) {
fileSystem.delete(new Path(OUT_PATH), true);
}
// 创建任务
Job job = new Job(conf, SemiJoin.class.getName());
// 设置成jar包
job.setJarByClass(SemiJoin.class);
//1.1 设置输入目录和设置输入数据格式化的类
FileInputFormat.setInputPaths(job, INPUT_PATH2);
job.setInputFormatClass(TextInputFormat.class);
//1.2设置自定义Mapper类和设置map函数输出数据的key和value的类型
job.setMapperClass(SemiJoinMapper.class);
job.setMapOutputKeyClass(Text.class);
job.setMapOutputValueClass(CombineEntity.class);
//1.3 设置分区和reduce数量(reduce的数量，和分区的数量对应，因为分区为一个，所以reduce的数量也是一个)
job.setPartitionerClass(HashPartitioner.class);
job.setNumReduceTasks(1);
//1.4 排序
//1.5 归约
//2.1 Shuffle把数据从Map端拷贝到Reduce端。
//2.2 指定Reducer类和输出key和value的类型
job.setReducerClass(SemiJoinReducer.class);
job.setOutputKeyClass(Text.class);
job.setOutputValueClass(Text.class);
//2.3 指定输出的路径和设置输出的格式化类
FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(OUT_PATH));
job.setOutputFormatClass(TextOutputFormat.class);
// 提交作业退出
System.exit(job.waitForCompletion(true) ? 0 : 1);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 自定义Mapper函数
*
* @author 廖*民 time : 2015年1月21日下午8:40:43
* @version
*/
public static class SemiJoinMapper extends Mapper<LongWritable, Text, Text, CombineEntity> {
// 创建相关对象
private CombineEntity combine = new CombineEntity();
private Text flag = new Text();
private Text joinKey = new Text();
private Text secondPart = new Text();
// 存储小表的key
private HashSet<String> joinKeySet = new HashSet<String>();
@Override
protected void setup(Mapper<LongWritable, Text, Text, CombineEntity>.Context context) throws IOException, InterruptedException {
// 读取文件流
BufferedReader br = null;
String temp = "";
// 获取DistributedCached里面的共享文件
Path[] paths = DistributedCache.getLocalCacheFiles(context.getConfiguration());
System.out.println("=================================>"+paths.length);
// 遍历path数组
for (Path path : paths) {
if (path.getName().endsWith("a.txt")) {
// 创建读取文件流
br = new BufferedReader(new FileReader(path.toString()));
// 读取数据
while ((temp = br.readLine()) != null) {
// 按","切割
String[] splits = temp.split(",");
// 将key加入小表中
joinKeySet.add(splits[0]);
}
}
}
}
protected void map(LongWritable key, Text value, Mapper<LongWritable, Text, Text, CombineEntity>.Context context) throws IOException,
InterruptedException {
// 获取文件输入路径
String pathName = ((FileSplit) (context.getInputSplit())).getPath().toString();
System.out.println("Map中获取的路径没有a.txt吧？"+pathName);
if (pathName.endsWith("a.txt")) {
String[] valuesTemps = value.toString().split(",");
System.out.println("进入a.txt==================>a中的字符串:"+value.toString());
// 在这里过滤必须要连接的字符
if (joinKeySet.contains(valuesTemps[0])) {
// 设置标志位
flag.set("0");
// 设置连接键
joinKey.set(valuesTemps[0]);
// 设置第二部分
secondPart.set(valuesTemps[1] + "\t" + valuesTemps[1]);
// 封装实体
combine.setFlag(flag);
combine.setJoinKey(joinKey);
combine.setSecondPart(secondPart);
// 写出去
context.write(combine.getJoinKey(), combine);
} else {
System.out.println("a.txt里");
System.out.println("小表中没有此记录");
for (String v : valuesTemps) {
System.out.println(v + " ");
}
return;
}
} else if (pathName.endsWith("b.txt")) {
System.out.println("进入b.txt==================>b中的字符串:"+value.toString());
// 切割
String[] valueItems = value.toString().split(",");
// 判断是否在集合中
if (joinKeySet.contains(valueItems[0])) {
// 设置标志位
flag.set("1");
// 设置连接键
joinKey.set(valueItems[0]);
// 设置第二部分数据，注意：不同文件的列数不一样
secondPart.set(valueItems[1] + "\t" + valueItems[2] + "\t" + valueItems[3]);
// 封装实体
combine.setFlag(flag);
combine.setJoinKey(joinKey);
combine.setSecondPart(secondPart);
// 写出去
context.write(combine.getJoinKey(), combine);
} else {
System.out.println("b.txt里");
System.out.println("小表中没有此记录");
for (String v : valueItems) {
System.out.println(v + " ");
}
return;
}
}
}
}
/**
* 自定义Reducer函数
*
* @author 廖*民 time : 2015年1月21日下午8:41:01
* @version
*/
public static class SemiJoinReducer extends Reducer<Text, CombineEntity, Text, Text> {
// 存储一个分组中左表信息
private List<Text> leftTable = new ArrayList<Text>();
// 存储一个分组中右表数据
private List<Text> rightTable = new ArrayList<Text>();
private Text secondPart = null;
private Text outPut = new Text();
// 一个分组调用一次reduce()函数
protected void reduce(Text key, Iterable<CombineEntity> values, Reducer<Text, CombineEntity, Text, Text>.Context context) throws IOException,
InterruptedException {
// 清空分组数据
leftTable.clear();
rightTable.clear();
// 将不同文件的数据，分别放在不同的集合中；注意数据过大时，会出现OOM
for (CombineEntity val : values) {
this.secondPart = new Text(val.getSecondPart().toString());
System.out.println("传到reduce中的secondPart部分：" + this.secondPart);
System.out.println("难道A表中就没有数据：" + val.getFlag().toString().trim().equals("0"));
// 左表
if (val.getFlag().toString().trim().equals("0")) {
leftTable.add(secondPart);
} else if (val.getFlag().toString().trim().equals("1")) {
rightTable.add(secondPart);
}
}
for (Text val : leftTable){
System.out.println("A 表中的数据为：" + val);
}
for (Text val : rightTable){
System.out.println("B 表中的数据为：" + val);
}
// 做笛卡尔积输出我们想要的连接数据
for (Text left : leftTable) {
for (Text right : rightTable) {
outPut.set(left + "\t" + right);
// 将数据写出
context.write(key, outPut);
}
}
}
}
}
/**
* 自定义实体
*
* @author 廖*民 time : 2015年1月21日下午8:41:18
* @version
*/
class CombineEntity implements WritableComparable<CombineEntity> {
// 连接key
private Text joinKey;
// 文件来源标志
private Text flag;
// 除了键外的其他部分的数据
private Text secondPart;
// 无参构造函数
public CombineEntity() {
this.joinKey = new Text();
this.flag = new Text();
this.secondPart = new Text();
}
// 有参构造函数
public CombineEntity(Text joinKey, Text flag, Text secondPart) {
this.joinKey = joinKey;
this.flag = flag;
this.secondPart = secondPart;
}
public Text getJoinKey() {
return joinKey;
}
public void setJoinKey(Text joinKey) {
this.joinKey = joinKey;
}
public Text getFlag() {
return flag;
}
public void setFlag(Text flag) {
this.flag = flag;
}
public Text getSecondPart() {
return secondPart;
}
public void setSecondPart(Text secondPart) {
this.secondPart = secondPart;
}
public void write(DataOutput out) throws IOException {
this.joinKey.write(out);
this.flag.write(out);
this.secondPart.write(out);
}
public void readFields(DataInput in) throws IOException {
this.joinKey.readFields(in);
this.flag.readFields(in);
this.secondPart.readFields(in);
}
public int compareTo(CombineEntity o) {
return this.joinKey.compareTo(o.joinKey);
}
}

打成jar包，运行命令如下：

hadoop jar join.jar /semi_join/a.txt /semi_join/* /out

注：a.txt是要加入到内存的表，/semi_join/*是要进入map()函数进行比对的目录，/out是输出目录。

程序运行的结果为：

注：这个项目貌似也要打成jar包才能运行，在Eclipse中运行不了。