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spark的处理过程-转换算子和行动算子

news 来源：原创 2025/5/13 10:30:08

（一）RDD的处理过程

【老师讲授，画图】

Spark使用Scala语言实现了RDD的API,程序开发者可以通过调用API对RDD进行操作处理。RDD的处理过程如图所示；

RDD经过一系列的“转换”操作，每一次转换都会产生不同的RDD，以供给下一次“转换”操作使用，直到最后一个RDD经过“行动”操作才会真正被计算处理。

这里有两点注意：【强调】

延迟。RDD中所有的转换都是延迟的，它们并不会直接计算结果。相反，他们只是记住这些应用到基础数据集上的转换动作。只有当发生要求返回结果给driver的动作时，这些转换才会真正运行。

血缘关系。一个RDD运算之后，会产生新的RDD。

（二）转换算子

转换算子用于对 RDD 进行转换操作，生成一个新的 RDD。转换操作是惰性的，即当调用转换算子时，Spark 并不会立即执行计算，而是记录下操作步骤，直到遇到行动算子时才会触发实际的计算。

从格式和用法上来看，它就是集合对象的方法。

以下是一些常见的转换算子：

1.map 算子

作用：对 RDD 中的每个元素应用给定的函数 f，将每个元素转换为另一个元素，最终返回一个新的 RDD。这个函数 f 接收一个输入类型为 T 的元素，返回一个类型为 U 的元素。

格式：def map[U: ClassTag](f: T => U): RDD[U]

示例代码

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object MapExample {

def main(args: Array[String]): Unit = {

val conf = new SparkConf().setAppName("MapExample").setMaster("local[*]")

val sc = new SparkContext(conf)

val rdd = sc.parallelize(Seq(1, 2, 3, 4))

val newRdd = rdd.map(x => x * 2)

newRdd.collect().foreach(println)

sc.stop()

}

2.filter 算子

作用：筛选出 RDD 中满足函数 f 条件（即 f 函数返回 true）的元素，返回一个新的 RDD，新 RDD 中的元素类型与原 RDD 相同。

格式：def filter(f: T => Boolean): RDD[T]

示例代码

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object FilterExample {

def main(args: Array[String]): Unit = {

val conf = new SparkConf().setAppName("FilterExample").setMaster("local[*]")

val sc = new SparkContext(conf)

val rdd = sc.parallelize(Seq(1, 2, 3, 4))

val newRdd = rdd.filter(x => x % 2 == 0)

newRdd.collect().foreach(println)

sc.stop()

}}

3.flatMap算子

作用：对 RDD 中的每个元素应用函数 f，函数 f 返回一个可遍历的集合，然后将这些集合中的元素扁平化合并成一个新的 RDD。

格式：def flatMap[U: ClassTag](f: T => TraversableOnce[U]): RDD[U]

示例代码

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object FlatMapExample {

def main(args: Array[String]): Unit = {

val conf = new SparkConf().setAppName("FlatMapExample").setMaster("local[*]")

val sc = new SparkContext(conf)

val rdd = sc.parallelize(Seq("hello world", "spark is great"))

val newRdd = rdd.flatMap(x => x.split(" "))

newRdd.collect().foreach(println)

sc.stop()

}}

4.reduceByKey 算子

reduceByKey 是 Spark 中用于处理键值对（Key - Value）类型 RDD 的一个重要转换算子。它的核心作用是对具有相同键的所有值进行聚合操作，通过用户提供的聚合函数将这些值合并成一个结果，从而实现数据的归约和统计。例如统计每个键出现的次数、计算每个键对应值的总和、平均值等。

格式

def reduceByKey(func: (V, V) => V, numPartitions: Int): RDD[(K, V)]

参数说明：

func: (V, V) => V：这是一个二元函数，用于定义如何对相同键的值进行聚合。函数接收两个类型为 V 的值，返回一个类型为 V 的结果。例如，若要对相同键的值进行求和，func 可以是 (x, y) => x + y。

numPartitions: Int（可选）：指定结果 RDD 的分区数。如果不提供该参数，将使用默认的分区数。

以下是一个使用 reduceByKey 计算每个单词出现次数的示例：

import org.apache.spark.{SparkConf, SparkContext}

object ReduceByKeyExample {

def main(args: Array[String]): Unit = {

// 创建 SparkConf 对象

val conf = new SparkConf().setAppName("ReduceByKeyExample").setMaster("local[*]")

// 创建 SparkContext 对象

val sc = new SparkContext(conf)

// 创建一个包含单词的 RDD

val words = sc.parallelize(List("apple", "banana", "apple", "cherry", "banana", "apple"))

// 将每个单词映射为 (单词, 1) 的键值对

val wordPairs = words.map(word => (word, 1))

// 使用 reduceByKey 计算每个单词的出现次数

val wordCounts = wordPairs.reduceByKey(_ + _)

// 输出结果

wordCounts.collect().foreach(println)

// 停止 SparkContext

sc.stop()

}

（三）行动算子

行动算子（Action）是一种触发 RDD 计算的操作。与转换算子（Transformation）不同，行动算子会返回一个结果给驱动程序（Driver Program），或者将结果写入外部存储系统。行动算子是触发 Spark 计算的“触发点”，因为 Spark 的 RDD 是懒惰计算的，只有在执行行动算子时，才会真正开始计算。

下面介绍集中常见的行动算子。

1. collect算子

作用：用于将分布式存储在集群中各个节点上的 RDD 元素收集到驱动程序（Driver Program）中，并以数组的形式返回。这意味着该算子会触发 Spark 作业的执行，将之前的转换操作进行实际计算，并将结果汇总到驱动程序所在的节点。

格式：def collect(): Array[T]

参数说明：该算子没有参数。

返回值：返回一个包含 RDD 中所有元素的数组，数组元素的类型与 RDD 中元素的类型一致。

示例代码

object CollectExample {

def main(args: Array[String]): Unit = {

// 省略 ...

// 创建一个包含整数的 RDD

val numbers = sc.parallelize(1 to 10)