Spark（十二）SparkSQL简单使用

一、SparkSQL的进化之路

1.0以前：   Shark

1.1.x开始：SparkSQL(只是测试性的)  SQL

1.3.x:          SparkSQL(正式版本)+Dataframe

1.5.x:          SparkSQL 钨丝计划

1.6.x：       SparkSQL+DataFrame+DataSet(测试版本)

 2.x:

•      SparkSQL+DataFrame+DataSet(正式版本)
•      SparkSQL:还有其他的优化
•      StructuredStreaming(DataSet)

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、认识SparkSQL

2.1　什么是SparkSQL?

spark SQL是spark的一个模块，主要用于进行结构化数据的处理。它提供的最核心的编程抽象就是DataFrame。

2.2　SparkSQL的作用

提供一个编程抽象（DataFrame） 并且作为分布式 SQL 查询引擎

DataFrame：它可以根据很多源进行构建，包括：结构化的数据文件，hive中的表，外部的关系型数据库，以及RDD

2.3　运行原理

将 Spark SQL 转化为 RDD， 然后提交到集群执行

2.4　特点

（1）容易整合

（2）统一的数据访问方式

（3）兼容 Hive

（4）标准的数据连接

2.5　SparkSession

SparkSession是Spark 2.0引如的新概念。SparkSession为用户提供了统一的切入点，来让用户学习spark的各项功能。 
  在spark的早期版本中，SparkContext是spark的主要切入点，由于RDD是主要的API，我们通过sparkcontext来创建和操作RDD。对于每个其他的API，我们需要使用不同的context。例如，对于Streming，我们需要使用StreamingContext；对于sql，使用sqlContext；对于Hive，使用hiveContext。但是随着DataSet和DataFrame的API逐渐成为标准的API，就需要为他们建立接入点。所以在spark2.0中，引入SparkSession作为DataSet和DataFrame API的切入点，SparkSession封装了SparkConf、SparkContext和SQLContext。为了向后兼容，SQLContext和HiveContext也被保存下来。 
　　 
　　SparkSession实质上是SQLContext和HiveContext的组合（未来可能还会加上StreamingContext），所以在SQLContext和HiveContext上可用的API在SparkSession上同样是可以使用的。SparkSession内部封装了sparkContext，所以计算实际上是由sparkContext完成的。

特点：

　　 ---- 为用户提供一个统一的切入点使用Spark 各项功能

        ---- 允许用户通过它调用 DataFrame 和 Dataset 相关 API 来编写程序

        ---- 减少了用户需要了解的一些概念，可以很容易的与 Spark 进行交互

        ---- 与 Spark 交互之时不需要显示的创建 SparkConf, SparkContext 以及 SQlContext，这些对象已经封闭在 SparkSession 中

2.7　DataFrames   

在Spark中，DataFrame是一种以RDD为基础的分布式数据集，类似于传统数据库中的二维表格。DataFrame与RDD的主要区别在于，前者带有schema元信息，即DataFrame所表示的二维表数据集的每一列都带有名称和类型。这使得Spark SQL得以洞察更多的结构信息，从而对藏于DataFrame背后的数据源以及作用于DataFrame之上的变换进行了针对性的优化，最终达到大幅提升运行时效率的目标。反观RDD，由于无从得知所存数据元素的具体内部结构，Spark Core只能在stage层面进行简单、通用的流水线优化。

三、RDD转换成为DataFrame

使用spark1.x版本的方式

测试数据目录：spark/examples/src/main/resources（spark的安装目录里面）

people.txt

3.1 通过 case class 创建 DataFrames（反射）

//定义case class，相当于表结构
case class People(var name:String,var age:Int)
object TestDataFrame1 {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val conf = new SparkConf().setAppName("RDDToDataFrame").setMaster("local")
    val sc = new SparkContext(conf)
    val context = new SQLContext(sc)
    // 将本地的数据读入 RDD， 并将 RDD 与 case class 关联
    val peopleRDD = sc.textFile("E:\666\people.txt")
      .map(line => People(line.split(",")(0), line.split(",")(1).trim.toInt))
    import context.implicits._
    // 将RDD 转换成 DataFrames
    val df = peopleRDD.toDF
    //将DataFrames创建成一个临时的视图
    df.createOrReplaceTempView("people")
    //使用SQL语句进行查询
    context.sql("select * from people").show()
  }
}

运行结果

3.2 通过 structType 创建 DataFrames（编程接口）

object TestDataFrame2 {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val conf = new SparkConf().setAppName("TestDataFrame2").setMaster("local")
    val sc = new SparkContext(conf)
    val sqlContext = new SQLContext(sc)
    val fileRDD = sc.textFile("E:\666\people.txt")
    // 将 RDD 数据映射成 Row，需要 import org.apache.spark.sql.Row
    val rowRDD: RDD[Row] = fileRDD.map(line => {
      val fields = line.split(",")
      Row(fields(0), fields(1).trim.toInt)
    })
    // 创建 StructType 来定义结构
    val structType: StructType = StructType(
      //字段名，字段类型，是否可以为空
      StructField("name", StringType, true) ::
      StructField("age", IntegerType, true) :: Nil
    )
    /**
      * rows: java.util.List[Row],
      * schema: StructType
      * */
    val df: DataFrame = sqlContext.createDataFrame(rowRDD,structType)
    df.createOrReplaceTempView("people")
    sqlContext.sql("select * from people").show()
  }
}

运行结果

3.3 通过 json 文件创建 DataFrames

object TestDataFrame3 {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val conf = new SparkConf().setAppName("TestDataFrame2").setMaster("local")
    val sc = new SparkContext(conf)
    val sqlContext = new SQLContext(sc)
    val df: DataFrame = sqlContext.read.json("E:\666\people.json")
    df.createOrReplaceTempView("people")
    sqlContext.sql("select * from people").show()
  }
}

四、DataFrame的read和save和savemode

4.1　数据的读取

object TestRead {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val conf = new SparkConf().setAppName("TestDataFrame2").setMaster("local")
    val sc = new SparkContext(conf)
    val sqlContext = new SQLContext(sc)
    //方式一
    val df1 = sqlContext.read.json("E:\666\people.json")
    val df2 = sqlContext.read.parquet("E:\666\users.parquet")
    //方式二
    val df3 = sqlContext.read.format("json").load("E:\666\people.json")
    val df4 = sqlContext.read.format("parquet").load("E:\666\users.parquet")
    //方式三，默认是parquet格式
    val df5 = sqlContext.load("E:\666\users.parquet")
  }
}

4.2　数据的保存

object TestSave {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val conf = new SparkConf().setAppName("TestDataFrame2").setMaster("local")
    val sc = new SparkContext(conf)
    val sqlContext = new SQLContext(sc)
    val df1 = sqlContext.read.json("E:\666\people.json")
    //方式一
    df1.write.json("E:\111")
    df1.write.parquet("E:\222")
    //方式二
    df1.write.format("json").save("E:\333")
    df1.write.format("parquet").save("E:\444")
    //方式三
    df1.write.save("E:\555")

  }
}

4.3　数据的保存模式

使用mode

df1.write.format("parquet").mode(SaveMode.Ignore).save("E:\444")

五、数据源

5.1　数据源只json

参考4.1

5.2　数据源之parquet

参考4.1

5.3　数据源之Mysql

object TestMysql {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val conf = new SparkConf().setAppName("TestMysql").setMaster("local")
    val sc = new SparkContext(conf)
    val sqlContext = new SQLContext(sc)

    val url = "jdbc:mysql://192.168.123.102:3306/hivedb"
    val table = "dbs"
    val properties = new Properties()
    properties.setProperty("user","root")
    properties.setProperty("password","root")
    //需要传入Mysql的URL、表明、properties（连接数据库的用户名密码）
    val df = sqlContext.read.jdbc(url,table,properties)
    df.createOrReplaceTempView("dbs")
    sqlContext.sql("select * from dbs").show()

  }
}

运行结果

5.4　数据源之Hive

（1）准备工作

在pom.xml文件中添加依赖

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.spark/spark-hive -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.spark</groupId>
            <artifactId>spark-hive_2.11</artifactId>
            <version>2.3.0</version>
        </dependency>

开发环境则把resource文件夹下添加hive-site.xml文件，集群环境把hive的配置文件要发到$SPARK_HOME/conf目录下

<configuration>
        <property>
                <name>javax.jdo.option.ConnectionURL</name>
                <value>jdbc:mysql://localhost:3306/hivedb?createDatabaseIfNotExist=true</value>
                <description>JDBC connect string for a JDBC metastore</description>
                <!-- 如果 mysql 和 hive 在同一个服务器节点，那么请更改 hadoop02 为 localhost -->
        </property>
        <property>
                <name>javax.jdo.option.ConnectionDriverName</name>
                <value>com.mysql.jdbc.Driver</value>
                <description>Driver class name for a JDBC metastore</description>
        </property>
        <property>
                <name>javax.jdo.option.ConnectionUserName</name>
                <value>root</value>
                <description>username to use against metastore database</description>
        </property>
        <property>
                <name>javax.jdo.option.ConnectionPassword</name>
                <value>root</value>
        <description>password to use against metastore database</description>
        </property>
    <property>
                <name>hive.metastore.warehouse.dir</name>
                <value>/hive/warehouse</value>
                <description>hive default warehouse, if nessecory, change it</description>
        </property>  
</configuration>

（2）测试代码

object TestHive {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val conf = new SparkConf().setMaster("local").setAppName(this.getClass.getSimpleName)
    val sc = new SparkContext(conf)
    val sqlContext = new HiveContext(sc)
    sqlContext.sql("select * from myhive.student").show()
  }
}

运行结果

六、SparkSQL 的元数据

1.1元数据的状态

SparkSQL 的元数据的状态有两种：

1、in_memory,用完了元数据也就丢了

2、hive , 通过hive去保存的，也就是说，hive的元数据存在哪儿，它的元数据也就存在哪儿。

换句话说，SparkSQL的数据仓库在建立在Hive之上实现的。我们要用SparkSQL去构建数据仓库的时候，必须依赖于Hive。

2.2Spark-SQL脚本

如果用户直接运行bin/spark-sql命令。会导致我们的元数据有两种状态：

1、in-memory状态：如果SPARK-HOME/conf目录下没有放置hive-site.xml文件，元数据的状态就是in-memory

2、hive状态：如果我们在SPARK-HOME/conf目录下放置了，hive-site.xml文件，那么默认情况下，spark-sql的元数据的状态就是hive.