Spark SQL
Spark SQL实战详解
一、Spark SQL的特点：
1、和Spark Core的无缝集成，可以在写整个RDD应用的时候，配置Spark SQL来完成逻辑实现。
2、统一的数据访问方式，Spark SQL提供标准化的SQL查询。
3、Hive的继承，Spark SQL通过内嵌的hive或者连接外部已经部署好的hive案例，实现了对hive语法的继承和操作。
4、标准化的连接方式，Spark SQL可以通过启动thrift Server来支持JDBC、ODBC的访问，将自己作为一个BI Server使用
二、Spark SQL数据抽象：
1、RDD(Spark1.0)->DataFrame(Spark1.3)->DataSet(Spark1.6)
2、Spark SQL提供了DataFrame和DataSet的数据抽象
3、DataFrame就是RDD+Schema，可以认为是一张二维表格，劣势在于编译器不进行表格中的字段的类型检查，在运行期进行检查
4、DataSet是Spark最新的数据抽象，Spark的发展会逐步将DataSet作为主要的数据抽象，弱化RDD和DataFrame.DataSet包含了DataFrame所有的优化机制。除此之外提供了以样例类为Schema模型的强类型
5、DataFrame=DataSet[Row]
6、DataFrame和DataSet都有可控的内存管理机制，所有数据都保存在非堆上，都使用了catalyst进行SQL的优化。
三、Spark SQL客户端查询：
1、可以通过Spark-shell来操作Spark SQL，spark作为SparkSession的变量名，sc作为SparkContext的变量名
2、可以通过Spark提供的方法读取json文件，将json文件转换成DataFrame
3、可以通过DataFrame提供的API来操作DataFrame里面的数据。
4、可以通过将DataFrame注册成为一个临时表的方式，来通过Spark.sql方法运行标准的SQL语句来查询。
四、Spark SQL查询方式
DataFrame查询方式
1、DataFrame支持两种查询方式：一种是DSL风格，另外一种是SQL风格
(1)、DSL风格：
需要引入import spark.implicit._这个隐式转换，可以将DataFrame隐式转换成RDD
(2)、SQL风格：
a、需要将DataFrame注册成一张表格，如果通过CreateTempView这种方式来创建，那么该表格Session有效，如果通过CreateGlobalTempView来创建，那么该表格跨Session有效，但是SQL语句访问该表格的时候需要加上前缀global_temp
b、需要通过sparkSession.sql方法来运行你的SQL语句
DataSet查询方式
定义一个DataSet，先定义一个Case类
五、DataFrame、Dataset和RDD互操作
1、RDD->DataFrame：
普通方式：例如rdd.map(para(para(0).trim(),para(1).trim().toInt)).toDF(“name”,“age”)
通过反射来设置schema，例如：
#通过反射设置schema，数据集是spark自带的people.txt,路径在下面的代码中
case class Person(name:String,age:Int)
val peopleDF=spark.sparkContext.textFile("file:///root/spark/spark2.4.1/examples/src/main/resources/people.txt").map(_.split(",")).map(para=>Person(para(0).trim,para(1).trim.toInt)).toDF
peopleDF.show
#注册成一张临时表
peopleDF.createOrReplaceTempView("persons")
val teen=spark.sql("select name,age from persons where age between 13 and 29")
teen.show
这时teen是一张表，每一行是一个row对象，如果需要访问Row对象中的每一个元素，可以通过下标 row(0)；你也可以通过列名 row.getAs[String]（“name”）
也可以使用getAs方法：
3、通过编程的方式来设置schema，适用于编译器不能确定列的情况
val peopleRDD=spark.sparkContext.textFile("file:///root/spark/spark2.4.1/examples/src/main/resources/people.txt")
val schemaString="name age"
val filed=schemaString.split(" ").map(filename=> org.apache.spark.sql.types.StructField(filename,org.apache.spark.sql.types.StringType,nullable = true))
val schema=org.apache.spark.sql.types.StructType(filed)
peopleRDD.map(_.split(",")).map(para=>org.apache.spark.sql.Row(para(0).trim,para(1).trim))
val peopleDF=spark.createDataFrame(res6,schema)
peopleDF.show
2、DataFrame->RDD：
dataFrame.rdd
3、RDD->DataSet：
rdd.map(para=> Person(para(0).trim(),para(1).trim().toInt)).toDS
4、DataSet->DataSet：
dataSet.rdd
5、DataFrame -> DataSet：
dataFrame.to[Person]
6、DataSet -> DataFrame：
dataSet.toDF
六、用户自定义函数
1、用户自定义UDF函数
通过spark.udf功能用户可以自定义函数
自定义udf函数：
1、 通过spark.udf.register(name,func)来注册一个UDF函数，name是UDF调用时的标识符，fun是一个函数，用于处理字段。
2、 需要将一个DF或者DS注册为一个临时表
3、 通过spark.sql去运行一个SQL语句，在SQL语句中可以通过name(列名)方式来应用UDF函数
2、用户自定义聚合函数
弱类型用户自定义聚合函数
新建一个Class 继承UserDefinedAggregateFunction ，然后复写方法：
override def inputS chema: StructType = ???
override def bufferSchema: StructType = ???
override def dataType: DataType = ???
override def deterministic: Boolean = true
override def initialize(buffer: MutableAggregationBuffer): Unit = ???
override def update(buffer: MutableAggregationBuffer, input: Row): Unit = ???
override def merge(buffer1: MutableAggregationBuffer, buffer2: Row): Unit = ???
override def evaluate(buffer: Row): Any = ???
你需要通过spark.udf.resigter去注册你的UDAF函数。
需要通过spark.sql去运行你的SQL语句，可以通过 select UDAF(列名) 来应用你的用户自定义聚合函数。
强类型用户自定义聚合函数
1、新建一个class，继承Aggregator[Employee, Average, Double]，其中Employee是在应用聚合函数的时候传入的对象，Average是聚合函数在运行的时候内部需要的数据结构，Double是聚合函数最终需要输出的类型。这些可以根据自己的业务需求去调整。复写相对应的方法：
override def zero: Average = ???
override def reduce(b: Average, a: Employee): Average = ???
override def merge(b1: Average, b2: Average): Average = ???
override def finish(reduction: Average): Double = ???
override def bufferEncoder: Encoder[Average] = ???
override def outputEncoder: Encoder[Double] = ???
2、新建一个UDAF实例，通过DF或者DS的DSL风格语法去应用。
七、Spark SQL和Hive的继承
内置Hive
1、Spark内置有Hive，Spark2.1.1 内置的Hive是1.2.1。
2、需要将core-site.xml和hdfs-site.xml 拷贝到spark的conf目录下。如果Spark路径下发现metastore_db，需要删除【仅第一次启动的时候】。
3、在你第一次启动创建metastore的时候，你需要指定spark.sql.warehouse.dir这个参数，
比如：bin/spark-shell --conf spark.sql.warehouse.dir=hdfs://master01:9000/spark_warehouse
4、注意，如果你在load数据的时候，需要将数据放到HDFS上。
外部Hive(这里主要使用这个方法)
1、需要将hive-site.xml 拷贝到spark的conf目录下。
2、如果hive的metestore使用的是mysql数据库，那么需要将mysql的jdbc驱动包放到spark的jars目录下。
3、可以通过spark-sql或者spark-shell来进行sql的查询。完成和hive的连接。
这就是hive里面的表
八、Spark SQL的数据源
输入
对于Spark SQL的输入需要使用sparkSession.read方法
1、通用模式 sparkSession.read.format(“json”).load(“path”) 支持类型：parquet、json、text、csv、orc、jdbc
2、专业模式 sparkSession.read.json、 csv 直接指定类型。
输出
对于Spark SQL的输出需要使用 sparkSession.write方法
1、通用模式 dataFrame.write.format(“json”).save(“path”) 支持类型：parquet、json、text、csv、orc
2、专业模式 dataFrame.write.csv(“path”) 直接指定类型
3、如果你使用通用模式，spark默认parquet是默认格式、sparkSession.read.load 加载的默认是parquet格式dataFrame.write.save也是默认保存成parquet格式。
4、如果需要保存成一个text文件，那么需要dataFrame里面只有一列（只需要一列即可）。
九、Spark SQL实战
1、数据说明
这里有三个数据集，合起来大概有几十万条数据，是关于货品交易的数据集。
2、任务
这里有三个需求：
1、计算所有订单中每年的销售单数、销售总额
2、计算所有订单每年最大金额订单的销售额
3、计算所有订单中每年最畅销货品
3、步骤
1、加载数据：
tbStock.txt
#代码
case class tbStock(ordernumber:String,locationid:String,dateid:String) extends Serializable
val tbStockRdd=spark.sparkContext.textFile("file:///root/dataset/tbStock.txt")
val tbStockDS=tbStockRdd.map(_.split(",")).map(attr=>tbStock(attr(0),attr(1),attr(2))).toDS
tbStockDS.show()
tbStockDetail.txt
case class tbStockDetail(ordernumber:String,rownum:Int,itemid:String,number:Int,price:Double,amount:Double) extends Serializable
val tbStockDetailRdd=spark.sparkContext.textFile("file:///root/dataset/tbStockDetail.txt")
val tbStockDetailDS=tbStockDetailRdd.map(_.split(",")).map(attr=>tbStockDetail(attr(0),attr(1).trim().toInt,attr(2),attr(3).trim().toInt,attr(4).trim().toDouble,attr(5).trim().toDouble)).toDS
tbStockDetailDS.show()
tbDate.txt
case class tbDate(dateid:String,years:Int,theyear:Int,month:Int,day:Int,weekday:Int,week:Int,quarter:Int,period:Int,halfmonth:Int) extends Serializable
val tbDateRdd=spark.sparkContext.textFile("file:///root/dataset/tbDate.txt")
val tbDateDS=tbDateRdd.map(_.split(",")).map(attr=>tbDate(attr(0),attr(1).trim().toInt,attr(2).trim().toInt,attr(3).trim().toInt,attr(4).trim().toInt,attr(5).trim().toInt,attr(6).trim().toInt,attr(7).trim().toInt,attr(8).trim().toInt,attr(9).trim().toInt)).toDS
tbDateDS.show()
2、注册表
tbStockDS.createOrReplaceTempView("tbStock")
tbDateDS.createOrReplaceTempView("tbDate")
tbStockDetailDS.createOrReplaceTempView("tbStockDetail")
3、解析表
1、计算所有订单中每年的销售单数、销售总额
select c.theyear,count(distinct a.ordernumber),sum(b.amount)
from tbStock a
join tbStockDetail b on a.ordernumber=b.ordernumber
join tbDate c on a.dateid=c.dateid
group by c.theyear
order by c.theyear
2、计算所有订单每年最大金额订单的销售额
a、先统计每年每个订单的销售额
select a.dateid,a.ordernumber,sum(b.amount) as SumOfAmount
from tbStock a
join tbStockDetail b on a.ordernumber=b.ordernumber
group by a.dateid,a.ordernumber
b、计算最大金额订单的销售额
select d.theyear,c.SumOfAmount as SumOfAmount
from
(select a.dateid,a.ordernumber,sum(b.amount) as SumOfAmount
from tbStock a
join tbStockDetail b on a.ordernumber=b.ordernumber
group by a.dateid,a.ordernumber) c
join tbDate d on c.dateid=d.dateid
group by d.theyear
order by theyear desc
3、计算所有订单中每年最畅销货品
a、求出每年每个货品的销售额
select c.theyear,b.itemid,sum(b.amount) as SumOfAmount
from tbStock a
join tbStockDetail b on a.ordernumber=b.ordernumber
join tbDate c on a.dateid=c.dateid
group by c.theyear,b.itemid
b、在a的基础上，统计每年单个货品的最大金额
select d.theyear,max(d.SumOfAmount) as MaxOfAmount
from
(select c.theyear,b.itemid,sum(b.amount) as SumOfAmount
from tbStock a
join tbStockDetail b on a.ordernumber=b.ordernumber
join tbDate c on a.dateid=c.dateid
group by c.theyear,b.itemid) d
group by theyear
c、用最大销售额和统计好的每个货品的销售额join，以及用年join，集合得到最畅销货品那一行信息
select distinct e.theyear,e.itemid,f.maxofamount
from
(select c.theyear,b.itemid,sum(b.amount) as sumofamount
from tbStock a
join tbStockDetail b on a.ordernumber=b.ordernumber
join tbDate c on a.dateid=c.dateid
group by c.theyear,b.itemid) e
join
(select d.theyear,max(d.sumofamount) as maxofamount
from
(select c.theyear,b.itemid,sum(b.amount) as sumofamount
from tbStock a
join tbStockDetail b on a.ordernumber=b.ordernumber
join tbDate c on a.dateid=c.dateid
group by c.theyear,b.itemid) d
group by d.theyear) f on e.theyear=f.theyear
and e.sumofamount=f.maxofamount order by e.theyear