Spark(十三)【SparkSQL自定義UDF/UDAF函數】


一.UDF(一進一出)

步驟

① 注冊UDF函數,可以使用匿名函數。

② 在sql查詢的時候使用自定義的UDF。

示例

import org.apache.spark.sql.{DataFrame, SparkSession}

/**
 * @description: UDF一進一出
 * @author: HaoWu
 * @create: 2020年08月09日
 */
object UDF_Test {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    //創建SparkSession
    val session: SparkSession = SparkSession.builder
      .master("local[*]")
      .appName("MyApp")
      .getOrCreate()
    //注冊UDF
    session.udf.register("addHello",(name:String) => "hello:"+name)
    //讀取json格式文件{"name":"zhangsan","age":20},創建DataFrame
    val df: DataFrame = session.read.json("input/1.txt")
    //創建臨時視圖:person
    df.createOrReplaceTempView("person")
    //查詢的時候使用UDF
    session.sql(
      """select
        |addHello(name),
        |age
        |from person
        |""".stripMargin).show
  }
}

結果

|addHello(name)|age|
+--------------+---+
|hello:zhangsan| 20|
|    hello:lisi| 30|
+--------------+---+

二.UDAF(多近一出)

spark2.X 實現方式

2.X版本:UserDefinedAggregateFunction 無類型或弱類型

步驟

①繼承UserDefinedAggregateFunction,實現其中的方法

②創建函數對象,注冊函數,在sql中使用

    //創建UDFA對象
    val avgDemo1: Avg_UDAF_Demo1 = new Avg_UDAF_Demo1
    //在spark中注冊聚合函數
    spark.udf.register("ageDemo1", avgDemo1)
案例

需求:實現avg()聚合函數的功能,要求結果是Double類型

代碼實現

①繼承UserDefinedAggregateFunction,實現其中的方法
import org.apache.spark.sql.Row
import org.apache.spark.sql.expressions.{MutableAggregationBuffer, UserDefinedAggregateFunction}
import org.apache.spark.sql.types.{DoubleType, IntegerType, LongType, StructField, StructType}

/**
 * @description: UDAF(多近一出):求age的平均值
 *              2.X 版本繼承UserDefinedAggregateFunction類,弱類型
 *               非常類似累加器,aggregateByKey算子的操作,有個ZeroValue,不斷將輸入的值做歸約操作,然后再賦值給ZeroValue
 * @author: HaoWu
 * @create: 2020年08月08日
 */
class Avg_UDAF_Demo1 extends UserDefinedAggregateFunction {
  //聚合函數輸入參數的數據類型,
  override def inputSchema = StructType(StructField("age", LongType) :: Nil)

  //聚合函數緩沖區中值的數據類型(sum,count)
  override def bufferSchema = StructType(StructField("sum", LongType) :: StructField("count", LongType) :: Nil)

  //函數返回值的數據類型
  override def dataType = DoubleType

  //穩定性:對於相同的輸入是否一直返回相同的輸出,一般都是true
  override def deterministic = true

  //函數緩沖區初始化,就是ZeroValue清空
  override def initialize(buffer: MutableAggregationBuffer): Unit = {
    //緩存區看做一個數組,將每個元素置空
    //sum
    buffer(0) = 0L
    //count
    buffer(1) = 0L

  }
  //更新緩沖區中的數據->將輸入的值和緩存區數據合並
  override def update(buffer: MutableAggregationBuffer, input: Row): Unit = {
    //input是Row類型,通過getXXX(索引值)取數據
    if (!input.isNullAt(0)) {
      val age = input.getLong(0)
      buffer(0) = buffer.getLong(0) + age
      buffer(1) = buffer.getLong(1) + 1
    }
  }
  //合並緩沖區 (sum1,count1) + (sum2,count2) 合並
  override def merge(buffer1: MutableAggregationBuffer, buffer2: Row): Unit = {
    buffer1(0) = buffer1.getLong(0) + buffer2.getLong(0)
    buffer1(1) = buffer1.getLong(1) + buffer2.getLong(1)
  }
  //計算最終結果
  override def evaluate(buffer: Row) = buffer.getLong(0).toDouble/buffer.getLong(1)
}
②創建函數對象,注冊函數,在sql中使用
/**
 * @description: 實現集合函數avg的功能
 * @author: HaoWu
 * @create: 2020年08月13日
 */
object UDAF_Test {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    
    //創建SparkSession
    val spark: SparkSession = SparkSession.builder
      .master("local[*]")
      .appName("MyApp")
      .getOrCreate()
    //讀取json格式文件{"name":"zhangsan","age":20}
    val df: DataFrame = spark.read.json("input/1.txt")
    //創建臨時視圖:person
    df.createOrReplaceTempView("person")
    //創建UDFA對象
    val avgDemo1: Avg_UDAF_Demo1 = new Avg_UDAF_Demo1
    //在spark中注冊聚合函數
    spark.udf.register("ageDemo1", avgDemo1)
    //查詢的時候使用UDF
    spark.sql(
      """select
        |ageDemo1(age)
        |from person
        |""".stripMargin).show
  }
}

spark3.X實現方式

3.x版本: 認為2.X繼承UserDefinedAggregateFunction的方式過時,推薦繼承Aggregator ,是強類型

步驟

①繼承Aggregator [-IN, BUF, OUT],聲明泛型,實現其中的方法

    abstract class Aggregator[-IN, BUF, OUT]  
        IN: 輸入的類型      
        BUF:  緩沖區類型     
        OUT: 輸出的類型      

②創建函數對象,注冊函數,在sql中使用

    //創建UDFA對象
    val avgDemo2: Avg_UDAF_Demo2 = new Avg_UDAF_Demo2
    //在spark中注冊聚合函數
    spark.udf.register("myAvg",functions.udaf(avgDemo2))

注意:2.X和3.X的注冊方式不同

案例

需求:實現avg()聚合函數的功能,要求結果是Double類型

代碼實現

①繼承Aggregator [-IN, BUF, OUT],聲明泛型,實現其中的方法

其中緩沖區數據用樣例類進行封裝。

MyBuffer類

/**
 * 定義MyBuffer樣例類
 * @param sum  組數據sum和
 * @param count  組的數據個數
 */
case class MyBuffer(var sum: Long, var count: Long)

自定義UDAF函數

import org.apache.spark.sql.Encoders
import org.apache.spark.sql.expressions.Aggregator

/**
 * @description: UDAF(多近一出):求age的平均值
 *              3.X Aggregator,強類型
 *               非常類似累加器,aggregateByKey算子的操作,有個ZeroValue,不斷將輸入的值做歸約操作,然后再賦值給ZeroValue
 * @author: HaoWu
 * @create: 2020年08月08日
 */
class Avg_UDAF_Demo2 extends Aggregator[Long, MyBuffer, Double] {
  //函數緩沖區初始化,就是ZeroValue清空
  override def zero = MyBuffer(0L, 0L)

  //將輸入的值和緩存區數據合並
  override def reduce(b: MyBuffer, a: Long) = {
    b.sum = b.sum + a
    b.count = b.count + 1
    b
  }

  //合並緩沖區
  override def merge(b1: MyBuffer, b2: MyBuffer) = {
    b1.sum = b1.sum + b2.sum
    b1.count = b1.count + b2.count
    b1
  }

  //計算最終結果
  override def finish(reduction: MyBuffer) = reduction.sum.toDouble / reduction.count

  /* scala中
     常見的數據類型: Encoders.scalaXXX
     自定義的類型:ExpressionEncoder[T]() 返回 Encoder[T]
     樣例類(都是Product類型): Encoders.product[T],返回Produce類型的Encoder!
                                            */
  //緩存區的Encoder類型
  override def bufferEncoder = Encoders.product[MyBuffer]

  //輸出結果的Encoder類型
  override def outputEncoder = Encoders.scalaDouble
}
②創建函數對象,注冊函數,在sql中使用
import org.apache.spark.sql.expressions.{MutableAggregationBuffer, UserDefinedAggregateFunction}
import org.apache.spark.sql.{DataFrame, Row, SparkSession, functions}

/**
 * @description: 實現集合函數avg的功能
 * @author: HaoWu
 * @create: 2020年08月13日
 */
object UDAF_Test {
  def main(args: Array[String]): Unit = {

    //創建SparkSession
    val spark: SparkSession = SparkSession.builder
      .master("local[*]")
      .appName("MyApp")
      .getOrCreate()
    //讀取json格式文件{"name":"zhangsan","age":20}
    val df: DataFrame = spark.read.json("input/1.txt")
    //創建臨時視圖:person
    df.createOrReplaceTempView("person")
    //創建UDFA對象
    val avgDemo2: Avg_UDAF_Demo2 = new Avg_UDAF_Demo2
    //在spark中注冊聚合函數
    spark.udf.register("myAvg",functions.udaf(avgDemo2))
    //查詢的時候使用UDF
    spark.sql(
      """select
        |myAvg(age)
        |from person
        |""".stripMargin).show
  }
}


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