RDD转换为DataFrame全方位解析

一、RDD转换成DataFrame

RDD（Resilient Distributed Datasets）和DataFrame都是Spark中最常见的数据结构。在处理大数据时，RDD可以存储分布式数据，并提供了许多操作函数来加速大规模数据分析。而DataFrame则是由SparkSQL引入的，它是一种基于RDD的抽象概念，提供了更多高层次数据处理的能力。Spark 2.0后，官方推荐使用DF和DS，而不是RDD。

RDD转换成DataFrame的目的是将数据从一个不可变的RDD转换为一个可变的Dataframe。这样做有很多优势，如使用SparkSQL更好地进行数据处理、可以使用标准的SQL语句、可以使用DataFrame API，这些API提供了更高级别的操作，使代码更加简洁易懂。

二、RDD转换为DataFrame的重要性

RDD转换成DataFrame是一种优化方法。这是因为SparkSQL充分使用了RDD的特点，如分布式计算、数据随机访问等。在SparkSQL中，DataFrame使用更加便捷，可以通过表名称、列和行进行数据访问。SparkSQL允许多种类型的数据源，如JSON、CSV、Hive表等，这使得开发人员可以无缝地使用不同的数据源进行数据分析。

此外，通过 RDD 转换成 DataFrame，可以更加灵活地操作数据。RDD仅仅提供了map、reduce以及其他基本的操作函数，而DataFrame 不仅提供了基础操作函数，还有类似于 SQL 中的 SELECT、JOIN 等操作函数。此外，DataFrame 操作函数可以直接将数据缓存到内存中，这些高级操作大大简化了编程的工作。

三、RDD转换为DataFrame的错误

当将 RDD 转换为 DataFrame 时，经常会出现以下错误：

1. 大小写错误

val df = RDD.toDataFrame

上面这行代码编译不会报错，但是运行时会抛出“cannot resolve ‘toDataFrame’” 的错误，这是因为API名称应为toDF，而不是toDataFrame。

2. 数据类型错误

case class Person(id: String, age: Int, name: String, salary: String)

val peopleRDD = sc.textFile("person.txt").map(_.split(",")).map(p => Person(p(0),p(1),p(2),p(3)))

这段代码试图将一个字符串类型转换为整数类型。尝试执行DataFrame的df.show()时，会提示一个 IllegalArgumentException 异常。

3. 列名不匹配

case class Person(id: String, age: Int, name: String)

val peopleRDD = sc.textFile("person.txt").map(_.split(",")).map(p => Person(p(0),p(1),p(2)))

val peopleDF = peopleRDD.toDF("ID","Age")

这段代码的第三行会出现IllegalArgumentException 异常。因为列名要与 Person 类定义的属性名字一致。

四、RDD转换为DataFrame的两种方法

1. 使用SparkSession创建

import org.apache.spark.sql.SparkSession

val spark = SparkSession.builder().appName("RDDToDataFrame").master("local").getOrCreate()

val rdd = sc.parallelize(Seq((1,"A"),(2,"B"),(3,"C")))

val dfFromRDD = rdd.toDF("Id", "Name")

dfFromRDD.show()

上面的代码是通过 SparkSession 创建 Dataframe，其中 appName("RDDToDataFrame") 中设置了名称，“RDDToDataFrame”对应一个 Job（作业），而 master("local") 在本地模式下运行。

2. 使用SparkContext创建

import org.apache.spark.sql.SQLContext
import org.apache.spark.sql.Row
import org.apache.spark.sql.types._

val sqlContext = new SQLContext(sc)

val rdd = sc.parallelize(Seq((1,"A"),(2,"B"),(3,"C")))

val schema = StructType(Seq(StructField("Id", IntegerType, true),StructField("Name", StringType, true)))

val dfFromRDD = sqlContext.createDataFrame(rdd.map(l => Row.fromTuple(l)), schema)

dfFromRDD.show()

这里的代码是使用SparkContext 创建 Dataframe 的，其中的用到的类是 SQLContext。这里我们还设置了表的结构，即第一个 column 的名称为 “Id”，数据类型为 Int 类型。第二个 column 的名称为 “Name”，数据类型为 String 类型。

五、RDD和DataFrame的区别

1. 数据存储方式不同

RDD 是一种弹性分布式数据集，它将数据分布在集群的每个节点上。DataFrame 是一种分布式数据表格，它以列作为基本单元，并将数据存储在列式存储引擎中，它是基于 SparkSQL 的优化设计。

2. 内存占用不同

RDD 存储的是一些分散的、冗余的数据块，每次读取数据时都需要重新读取整个块。而 DataFrame 对数据进行了高效的编码和压缩，每个不同数据类型的列都存储在不同的内存区块中，因此 DataFrame 的内存占用量要比 RDD 低。

3. 访问方式不同

RDD 的访问方式是基于分区的，即分区内的数据只能在分区内进行计算，不能跨分区进行计算。而 DataFrame 的访问方式是基于列的，可以对列进行操作，也可以对多列进行操作，更加灵活便利。

六、RDD转换DataSet

DataSet 是 Spark 1.6 引入的抽象概念，与 RDD、DataFrame 并列，但 DataSet 内部数据类型可以是任何类型，不像 DataFrame 内部数据类型只能是 Row 类型或者是基本数据类型。

在 Spark 2.0 后， 更新了 DataSet API，包含了 DataFrame API 所有的操作，同时还支持 RDD 中的操作。同时还提供了类型安全的操作支持，因此可以使用强类型Scala和Java 集合来进行 DataSet 操作。

import org.apache.spark.sql.{Dataset, Encoder, Encoders}
import org.apache.spark.SparkContext

val sc = new SparkContext("local[*]", "RDDToDataFrame")

case class Person(Name: String, Age: Int)

val data = Seq(
  Person("Alice", 25),
  Person("Bob", 30),
  Person("Charlie", 35)
)

val rdd = sc.parallelize(data)

implicit val personEncoder: Encoder[Person] = Encoders.product[Person]

val ds = rdd.toDS()

ds.show()

在这里，我们创建了一个 Person 类。然后，通过将 RDD 转换为 DataSet，我们可以使用更多 SparkSQL 的操作方法。

七、RDD的转换和操作方法是什么？

RDD 提供了很多基本的转换函数以及操作方法，如map、filter、flatMap、reduceByKey、join等等。这些操作一般都是对 RDD 进行操作，返回一个新的 RDD，这样可以形成一个转换链。

1. map

map函数用于对 RDD 中的每个元素应用输入函数。此函数必须为一个函数，接受一个参数，并且返回一个结果。

val x = sc.parallelize(List(1,2,3))
val y = x.map(num => num*num)
y.collect()
批量处理数据类型的转换，如Int->String。

2. filter

filter函数用于从 RDD 中过滤掉给定函数返回false的元素。

val x = sc.parallelize(List("spark", "hadoop", "spark2"))
val y = x.filter(w => w.contains("spark"))
y.collect()

3. flatMap

flatMap函数类似于map函数，但是flatMap返回的是一组值。

val x = sc.parallelize(List("Hello World", "Another World"))
val y = x.flatMap(line => line.split(" "))
y.collect()

4. reduceByKey

reduceByKey函数用于对相同的RDD Key值进行reduce操作。

val x =  sc.parallelize(Array(("key", 1), ("key", 2), ("key", 3)))
val y = x.reduceByKey(_ + _)
y.collect()

5. join

join函数用于对两个RDD进行内联操作。两个 RDD 中都存在的元素会被连接起来，返回一个 (sourceRDD.Key, (sourceRDD.value, targetRDD.value)) 的结构。

val x = sc.parallelize(Array(("key1", "value1"),("key2", "value2")))
val y = sc.parallelize(Array(("key1", "value4"),("key2", "value5")))
val z = x.join(y)
z.collect()

在RDD转换为DF的过程中，还有许多API可以使用。其重要性不言而喻，给出的例子只是 SparkSQL 提供的基础操作。SparkSQL中提供了一组丰富的API让您可以更加自由地处理数据，您可以进一步学习SparkSQL的官方文档。