【问题标题】:Perform a typed join in Scala with Spark Datasets使用 Spark 数据集在 Scala 中执行类型化连接
【发布时间】:2017-03-29 01:26:00
【问题描述】:

我喜欢 Spark 数据集,因为它们在编译时会给我分析错误和语法错误,并且还允许我使用 getter 而不是硬编码的名称/数字。大多数计算都可以通过 Dataset 的高级 API 完成。例如,通过访问 Dataset 类型的对象来执行 agg、select、sum、avg、map、filter 或 groupBy 操作比使用 RDD 行的数据字段要简单得多。

但是这里缺少连接操作,我读到我可以像这样进行连接

ds1.joinWith(ds2, ds1.toDF().col("key") === ds2.toDF().col("key"), "inner")

但这不是我想要的,因为我更愿意通过案例类接口来做,所以更像这样

ds1.joinWith(ds2, ds1.key === ds2.key, "inner")

目前最好的选择似乎是在案例类旁边创建一个对象,并给这个函数提供正确的列名作为字符串。所以我会使用第一行代码,但放置一个函数而不是硬编码的列名。但这感觉不够优雅..

有人可以就这里的其他选择给我建议吗?目标是从实际列名中抽象出来,并最好通过案例类的 getter 来工作。

我正在使用 Spark 1.6.1 和 Scala 2.10

【问题讨论】:

    标签: scala apache-spark join apache-spark-sql apache-spark-dataset


    【解决方案1】:

    观察

    只有在连接条件基于相等运算符时,Spark SQL 才能优化连接。这意味着我们可以分别考虑等值连接和非等值连接。

    等值加入

    Equijoin 可以通过将Datasets 映射到 (key, value) 元组、基于键执行连接并重塑结果以类型安全的方式实现:

    import org.apache.spark.sql.Encoder
    import org.apache.spark.sql.Dataset
    
    def safeEquiJoin[T, U, K](ds1: Dataset[T], ds2: Dataset[U])
        (f: T => K, g: U => K)
        (implicit e1: Encoder[(K, T)], e2: Encoder[(K, U)], e3: Encoder[(T, U)]) = {
      val ds1_ = ds1.map(x => (f(x), x))
      val ds2_ = ds2.map(x => (g(x), x))
      ds1_.joinWith(ds2_, ds1_("_1") === ds2_("_1")).map(x => (x._1._2, x._2._2))
    }
    

    非等值连接

    可以使用关系代数运算符表示为 R ⋈θ S = σθ(R × S) 并直接转换为代码。

    火花 2.0

    启用crossJoin 并将joinWith 与平凡相等的谓词一起使用:

    spark.conf.set("spark.sql.crossJoin.enabled", true)
    
    def safeNonEquiJoin[T, U](ds1: Dataset[T], ds2: Dataset[U])
                             (p: (T, U) => Boolean) = {
      ds1.joinWith(ds2, lit(true)).filter(p.tupled)
    }
    

    火花 2.1

    使用crossJoin方法:

    def safeNonEquiJoin[T, U](ds1: Dataset[T], ds2: Dataset[U])
        (p: (T, U) => Boolean)
        (implicit e1: Encoder[Tuple1[T]], e2: Encoder[Tuple1[U]], e3: Encoder[(T, U)]) = {
      ds1.map(Tuple1(_)).crossJoin(ds2.map(Tuple1(_))).as[(T, U)].filter(p.tupled)
    }
    

    示例

    case class LabeledPoint(label: String, x: Double, y: Double)
    case class Category(id: Long, name: String)
    
    val points1 = Seq(LabeledPoint("foo", 1.0, 2.0)).toDS
    val points2 = Seq(
      LabeledPoint("bar", 3.0, 5.6), LabeledPoint("foo", -1.0, 3.0)
    ).toDS
    val categories = Seq(Category(1, "foo"), Category(2, "bar")).toDS
    
    safeEquiJoin(points1, categories)(_.label, _.name)
    safeNonEquiJoin(points1, points2)(_.x > _.x)
    

    注意事项

    • 应该注意的是,这些方法在质量上不同于直接的joinWith 应用程序,并且需要昂贵的DeserializeToObject / SerializeFromObject 转换(相比之下,直接joinWith 可以对数据使用逻辑运算)。

      这类似于Spark 2.0 Dataset vs DataFrame 中描述的行为。

    • 如果您不限于使用 Spark SQL API framelessDatasets 提供有趣的类型安全扩展(截至目前,它仅支持 Spark 2.0):

      import frameless.TypedDataset
      
      val typedPoints1 = TypedDataset.create(points1)
      val typedPoints2 = TypedDataset.create(points2)
      
      typedPoints1.join(typedPoints2, typedPoints1('x), typedPoints2('x))
      
    • Dataset API 在 1.6 中不稳定,所以我认为在那里使用它没有意义。

    • 当然,这种设计和描述性名称不是必需的。您可以轻松地使用类型类将此方法隐式添加到Dataset,并且与内置签名没有冲突,因此两者都可以称为joinWith

    【讨论】:

    • safeEquiJoin 示例只是通过封装对 joinWith 的调用(在引号中指定元组成员(@ 987654343@) 在一个很好的包装器中,它的实现趋向于光谱的末端。
    • @nclark 虽然我同意整体观点,但您必须记住,Dataset API 根本不是类型安全的。它只是对有效无类型容器和本机内存访问的抽象。在您调用as[T] 时,它与依赖asInsnanceOf 并按名称匹配字段一样好。如果您正在寻找端到端的类型安全,那么RDD API 仍然是不可替代的。 “类型安全”连接有更优雅的实现,但尽管令人不满意,但最终他们会做同样的事情(匹配名称)并希望获得最好的结果。
    【解决方案2】:

    此外,非类型安全 Spark API 的另一个更大问题是,当您加入两个 Datasets 时,它会给您一个 DataFrame。然后您会丢失原始两个数据集中的类型。

    val a: Dataset[A]
    val b: Dataset[B]
    
    val joined: Dataframe = a.join(b)
    // what would be great is 
    val joined: Dataset[C] = a.join(b)(implicit func: (A, B) => C)
    

    【讨论】:

    • 不完全清楚代码 sn-p 实际演示或指向的内容
    • @matanster aka,然后可以在编译期间测试连接的结果类型。例如if output is out: Dataset[C], type C 没有 fieldA 时调用 out.map(_.fieldA => ...) 编译时会失败,运行时不需要爆炸。
    • @matanster 它基本上意味着joinDataset中的无类型转换。
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