Spark日志分析项目Demo(3)--Spark入口和DataFrame_spark demo dataframe-优快云博客

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本文介绍了如何使用Spark SQL和DataFrames进行数据处理，重点讲解了Spark上下文的构建、SQLContext与HiveContext的区别、模拟数据的生成及DataFrame的创建方法。通过实例对比了RDD与DataFrame的性能差异。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

我们先从入口main函数说起

public static void main(String[] args) {
        // 构建Spark上下文
        SparkConf conf = new SparkConf()                .setAppName(Constants.SPARK_APP_NAME_SESSION)
                .setMaster("local");
        JavaSparkContext sc = new JavaSparkContext(conf);
        SQLContext sqlContext = getSQLContext(sc.sc());

        // 生成模拟测试数据
        mockData(sc, sqlContext);
            // 关闭Spark上下文
        sc.close();
    }
     /* 获取SQLContext
     * 如果是在本地测试环境的话，那么就生成SQLContext对象
     * 如果是在生产环境运行的话，那么就生成HiveContext对象
     * @param sc SparkContext
     * @return SQLContext
     */
    private static SQLContext getSQLContext(SparkContext sc) {
        boolean local = ConfigurationManager.getBoolean(Constants.SPARK_LOCAL);
        if(local) {
            return new SQLContext(sc);
        } else {
            return new HiveContext(sc);
        }
    }

    /**
     * 生成模拟数据（只有本地模式，才会去生成模拟数据）
     * @param sc
     * @param sqlContext
     */
    private static void mockData(JavaSparkContext sc, SQLContext sqlContext) {
        boolean local = ConfigurationManager.getBoolean(Constants.SPARK_LOCAL);
        if(local) {
            MockData.mock(sc, sqlContext);
        }
    }

具体解释一下上面的代码
（1）通过SparkConf创建JavaSparkContext，SparkConf默认去读取Spark.*的配置文件，也可以通过调用set的方法配置属性，例如上述的setMaster和setAppName。通过set方法配置的属性会覆盖读取的配置文件属性，SparkConf里面的所有set方法都支持链式调用chaining，例如上述的setAppName(“Constants.SPARK_APP_NAME_SESSION”).setMaster(“local”).

setAppName：设置应用名字，此名字会在Spark web UI显示
setMaster：设置主节点URL，本例使用“local”是指本机单线程，另外还有以下选项：

local[K]：本机K线程
local[*]：本机多线程，线程数与服务器核数相同
spark://HOST:PORT：Spark集群地址和端口，默认端口为7077
mesos://HOST:PORT：Mesos集群地址和端口，默认端口为5050
yarn：YARN集群

(2)SparkSQL有两个分支，sqlContext和hiveContext，sqlContext现在只支持SQL语法解析器（SQL-92语法）；hiveContext现在支持SQL语法解析器和hivesql语法解析器，默认为hiveSQL语法解析器，用户可以通过配置切换成SQL语法解析器，来运行hiveSQL不支持的语法，

Hive on Spark和Spark SQL是不同的东西
Hive on Spark: 是除了DataBricks之外的其他几个公司搞的，想让Hive跑在Spark上;
Spark SQL: Shark的后继产品, 解除了不少Hive的依赖，且让SQL更加抽象通用化, 支持json,parquet等格式;
SqlContext: 应该是对应spark-sql这个project; 与hive解耦，不支持hql查询;
HiveContext:应该是对应spark-hive这个项目; 与hive有部分耦合, 支持hql,是SqlContext的子类,也就是说兼容SqlContext;

（3）我们需要一些测试数据作为数据驱动，希望可以快速让spark跑起来。
一个简单的方法是代码创建DataFrame,另外也可以从csv，hive，sql数据源，或一个存在的RDD创建。

下面介绍一下DataFrame的来历：
Spark RDD是分布式弹性数据集，一个比较核心的是粗粒度的分布式计算，粗粒度是指用户不用关心太多的分布式细节，用声明式的API就能完成分布式计算，比如Word Count用一行就能写完。RDD易用性很好，那Spark为啥还要有Dataframe呢？

DataFrame的从API上借鉴了R和pandas的DataFRame的概念，是业界标准结化数据处理API。DataFrame的数据抽象是命名元组，代码里是Row类型，Dataframe结合了过程化编程和声名式的API，让用户能用过程化编程的方法处理结构化数据。

Dataframe比RDD多了限制，带来了更多的优化，基于Spark Catalyst优化器，提供如列裁剪，谓词下推，map join等优化。同时，采用code generation ，动态编译表达式，提升性能，比用rdd的自定义函数性能高5倍左右。
举个例子，

rdd.map(lambda line: line.split("\t"))
   .map(lambda items: (items[0], items[1], items[2], items[3]))
   .filter(lambda items: int(items[2]) >= 19)
   .select(lambda items: (items[0], items[1]))

sqlContext.table("people")
        .filter(col("age") >= 19)
        .select("id", "name")

用rdd读结构化文本要用map函数，需要按位置获取数据，没有schema，性能和可读性都不好。而用dataframe可以直接读取结构化数据，性能比RDD高2到3倍左右，比MR高5倍左右，同时，具有结构化的数据，可读性更好。

DataFrame具有很好的易用性，支持多种语言，在一个上下文可以写udf，具有部署一致性，以前写HQL Transform的用户可以试试Dataframe，在复杂统计分析中，有dataframe可以过程化编程，模块化会更好，可读性强。

Dataframe可以用df.rdd等方式转化为RDD，处理更多灵活的操作。

这个项目要处理的是日志，所以测试数据要包括时间，用户的sessionId，用户的userId，还有其他的自定义的信息字段。团购网的用户一般行为是”search”, “click”, “order”, “pay”,这些相关信息可以在数据里作为自定义字段。

下面是创建DataFrame的代码

public static void mock(JavaSparkContext sc,
            SQLContext sqlContext) {
        List<Row> rows = new ArrayList<Row>();

        String[] searchKeywords = new String[] {"火锅", "蛋糕", "重庆辣子鸡", "重庆小面",
                "呷哺呷哺", "新辣道鱼火锅", "国贸大厦", "太古商场", "日本料理", "温泉"};
        String date = DateUtils.getTodayDate();
        String[] actions = new String[]{"search", "click", "order", "pay"};
        Random random = new Random();

        for(int i = 0; i < 100; i++) {
            long userid = random.nextInt(100);    

            for(int j = 0; j < 10; j++) {
                String sessionid = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");  
                String baseActionTime = date + " " + random.nextInt(23);

                Long clickCategoryId = null;

                for(int k = 0; k < random.nextInt(100); k++) {
                    long pageid = random.nextInt(10);    
                    String actionTime = baseActionTime + ":" + StringUtils.fulfuill(String.valueOf(random.nextInt(59))) + ":" + StringUtils.fulfuill(String.valueOf(random.nextInt(59)));
                    String searchKeyword = null;
                    Long clickProductId = null;
                    String orderCategoryIds = null;
                    String orderProductIds = null;
                    String payCategoryIds = null;
                    String payProductIds = null;

                    String action = actions[random.nextInt(4)];
                    if("search".equals(action)) {
                        searchKeyword = searchKeywords[random.nextInt(10)];   
                    } else if("click".equals(action)) {
                        if(clickCategoryId == null) {
                            clickCategoryId = Long.valueOf(String.valueOf(random.nextInt(100)));    
                        }
                        clickProductId = Long.valueOf(String.valueOf(random.nextInt(100)));  
                    } else if("order".equals(action)) {
                        orderCategoryIds = String.valueOf(random.nextInt(100));  
                        orderProductIds = String.valueOf(random.nextInt(100));
                    } else if("pay".equals(action)) {
                        payCategoryIds = String.valueOf(random.nextInt(100));  
                        payProductIds = String.valueOf(random.nextInt(100));
                    }

                    Row row = RowFactory.create(date, userid, sessionid, 
                            pageid, actionTime, searchKeyword,
                            clickCategoryId, clickProductId,
                            orderCategoryIds, orderProductIds,
                            payCategoryIds, payProductIds, 
                            Long.valueOf(String.valueOf(random.nextInt(10))));    
                    rows.add(row);
                }
            }
        }

        JavaRDD<Row> rowsRDD = sc.parallelize(rows);

        StructType schema = DataTypes.createStructType(Arrays.asList(
                DataTypes.createStructField("date", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("user_id", DataTypes.LongType, true),
                DataTypes.createStructField("session_id", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("page_id", DataTypes.LongType, true),
                DataTypes.createStructField("action_time", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("search_keyword", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("click_category_id", DataTypes.LongType, true),
                DataTypes.createStructField("click_product_id", DataTypes.LongType, true),
                DataTypes.createStructField("order_category_ids", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("order_product_ids", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("pay_category_ids", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("pay_product_ids", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("city_id", DataTypes.LongType, true)));

        DataFrame df = sqlContext.createDataFrame(rowsRDD, schema);

//生成内存临时表   
df.registerTempTable("user_visit_action");  
        for(Row _row : df.take(1)) {
            System.out.println(_row);  
        }
}
        rows.clear();
        String[] sexes = new String[]{"male", "female"};
        for(int i = 0; i < 100; i ++) {
            long userid = i;
            String username = "user" + i;
            String name = "name" + i;
            int age = random.nextInt(60);
            String professional = "professional" + random.nextInt(100);
            String city = "city" + random.nextInt(100);
            String sex = sexes[random.nextInt(2)];

            Row row = RowFactory.create(userid, username, name, age, 
                    professional, city, sex);
            rows.add(row);
        }

        rowsRDD = sc.parallelize(rows);

        StructType schema2 = DataTypes.createStructType(Arrays.asList(
                DataTypes.createStructField("user_id", DataTypes.LongType, true),
                DataTypes.createStructField("username", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("name", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("age", DataTypes.IntegerType, true),
                DataTypes.createStructField("professional", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("city", DataTypes.StringType, true),
                DataTypes.createStructField("sex", DataTypes.StringType, true)));

        DataFrame df2 = sqlContext.createDataFrame(rowsRDD, schema2);
        for(Row _row : df2.take(1)) {
            System.out.println(_row);  
        }

        df2.registerTempTable("user_info");  
    rows.clear();