Spark SQL之DataFrame的纯SQL操作(基于Scala)

定义

Spark SQL

1. 参考文档
   官方参考文档
2. Spark SQL是Spark中一个模块，用以对结构化数据进行处理。SparkSQL在RDD之上抽象出来Dataset/Dataframe 这两个类提供了类似RDD的功能，也就意味用户可以使用map、flatMap、filter等高阶算子，同时也通过了基于列的命名查询，也就是说Dataset/DataFrame提供了两套操作数据的API，这些API可以给Saprk引擎要提供更多信息，系统可以根据这些信息对计算实现一定的优化。
   目前Spark SQL提供了两种交互方式：
   1） SQL 脚本 ，
   2） Dataset API (strong-typed类型、untyped类型操作)

Dataset & DataFrame

Dataset是一个分布式数据集，Dataset是在spark-1.6提出新的API，该API构建在RDD（strong type，使用lambda表达式）之上同时可以借助于Spark SQL对执行引擎的优点，使得使用Dateset执行一些数据的转换比直接使用RDD算子功能和性能都有所提升。因此我们可以认为Dateset就是一个加强版本的RDD。Dataset除了可以使用JVM中数组|集合对象创建之外，也可以将任意的一个RDD转换为Dataset。Python does not have the support for the Dataset API.

DataFrames 是Dataset的一种特殊情况。比如 Dataset中可以存储任意对象类型的数据作为Dataset的元素。但是Dataframe的元素只有一种类型Row类型，这种基于Row查询和传统数据库中ResultSet操作极其相似。因为Row类型的数据表示Dataframe的一个元素，类似数据库中的一行，这些行中的元素可以通过下标或者column name访问。由于Dateset是API的兼容或者支持度上不是多么的好，但是Dataframe在API层面支持的Scala、Java、R、Python支持比较全面。

DataFrame的纯SQL操作

df.createGlobalTempView()  //  对DF创建全局的临时视图，它产生的表，可以多个spark session共享，它的生命周期和spark application绑定
df.createTempView()  // 对DF创建局部的临时视图，它产生的表，仅供创建spark session使用，其它的spark session无法获取

单行查询

package com.baizhi.sql

import org.apache.spark.sql.SparkSession

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

    // 1. sparkSession是spark sql应用入口，内部封装了sparkconf和sparkContext
    val spark = SparkSession
      .builder()
      .appName("the first spark sql example")
      .master("local[*]")
      .getOrCreate()

    // 2. 创建Dataset
    val rdd = spark.sparkContext.makeRDD(List("Hello Hadoop", "Hello Scala")).flatMap(_.split(" ")).map((_, 1))
	//导入spark的隐式增强之后才能使用RDD的toDF()方法把RDD转换成DataFrame
    import spark.implicits._
    val df = rdd.toDF("word", "num")

    // 给df起了表名 如果是全局表的话，在访问的时候需要加数据库名【】
    // df.createGlobalTempView("t_user") //  对DF创建全局的临时视图，它产生的表，可以多个spark session共享，它的生命周期和spark application绑定
    df.createTempView("t_user") // 对DF创建局部的临时视图，它产生的表，仅供创建spark session使用，其它的spark session无法获取

    // 再创建一个session，请问是否能够使用全局表？ 正确
    //    val newSparkSession = spark.newSession()
    //    spark.sql("select * from global_temp.t_user").show()
    //    newSparkSession.sql("select * from global_temp.t_user").show()

    // 再创建一个session，请问是否能够使用局部临时表？ 错误
    val newSparkSession = spark.newSession()
    spark.sql("select * from t_user").show()
    newSparkSession.sql("select * from t_user").show()
    spark.stop()
  }
}

模糊查询

import spark.implicits._
val userDF = List((1, "zs", true, 18, 15000, 1), (2, "ls", false, 19, 15000, 1)).toDF("id", "name", "sex", "age", "salary", "dept")

userDF.createTempView("t_user")
//查询结果为名字中带有字母"z"并且年龄大于18的
spark.sql("select * from t_user where name like '%z%' and age > 18").show()

排序查询

// 排序查询
spark.sql(
    // 自动将"""引起的内容 进行字符串拼接
    """
        select
          *
        from t_user
        order by id desc
    """).show()

分组查询

spark.sql(
      """
        select
          sex,avg(salary)
            as avg_salary
        from
          t_user
        group
          by sex
      """).show()
//---------------------------------------------------------------------------

+-----+----------+
|  sex|avg_salary|
+-----+----------+
| true|   15000.0|
|false|   15000.0|
+-----+----------+

limit（限制返回结果条数）

// 分组查询  统计男和女的平均工资
spark.sql(
    """
        select
          sex,avg(salary)
            as avg_salary
        from
          t_user
        group
          by sex
        limit 1	//只返回一条查询结果
      """).show()
//---------------------------------------------------------------------------
+----+----------+
| sex|avg_salary|
+----+----------+
|true|   15000.0|
+----+----------+

having（分组后过滤）

spark.sql(
    """
            select
              sex,avg(salary)
                as avg_salary
            from
              t_user
            group
              by sex
            having
              sex = true	//分组后返回性别为true的
          """).show()
//---------------------------------------------------------------------------
+----+----------+
| sex|avg_salary|
+----+----------+
|true|   15000.0|
+----+----------+

case…when语句

.sql(
      """
        | select
        | id,name,age,
        | case sex
        | when true
        |   then '男'
        | else '女'
        | end as newsex
        | from t_employee
      """.stripMargin)
.show()

pivot（行转列）

var scoreDF = List(
  (1, "语文", 100),
  (1, "数学", 100),
  (1, "英语", 100),
  (2, "数学", 79),
  (2, "语文", 80),
  (2, "英语", 100))
  .toDF("id", "course", "score")
scoreDF.createTempView("t_course")
spark.sql(
  """
    | select * from t_course
    | pivot(max(score) for course in('数学','英语','语文'))
  """.stripMargin)
  .show()

cube（多维度分组）

所谓多维度查询就是根据查询条件的不同组合来查询，例如cube(A,B)，它有四种组合情况，(A,B)、(A,null)、(null,B)、(null,null)，然后根据这些组合进行分组，这就是多维度分组查询

// cube (A,B)
    //    A null
    //    null B
    //    A B
    val df2 = List(
      (110, 50, 80, 80),
      (120, 60, 95, 75),
      (120, 50, 96, 70))
      .toDF("height", "weight", "uiq", "ueq")
    df2.createTempView("tt_user")

    spark.sql(
      """
        | select
        |   height,uiq,avg(uiq)
        | from
        |   tt_user
        | group by
        |   cube(height,uiq)
      """.stripMargin).show()

//-----------------------------------------------------------------
+------+----+-----------------+
|height| uiq|         avg(uiq)|
+------+----+-----------------+
|   120|null|             95.5|
|  null|  80|             80.0|
|  null|null|90.33333333333333|
|  null|  95|             95.0|
|   120|  95|             95.0|
|   110|null|             80.0|
|   110|  80|             80.0|
|   120|  96|             96.0|
|  null|  96|             96.0|
+------+----+-----------------+

join表连接查询

val userInfoDF = spark.sparkContext.makeRDD(List((1, "zs"), (2, "ls"), (3, "ww"))).toDF("id", "name")
    val orderInfoDF = spark.sparkContext.makeRDD(List((1, "iphone", 1000, 1), (2, "mi9", 999, 1), (3, "连衣裙", 99, 2))).toDF("oid", "product", "price", "uid")
    userInfoDF.createTempView("t_user")
    orderInfoDF.createTempView("t_order")
    //连接类型：inner    left_outer    right_outer   full    cross
    spark.sql(
      """
        | select * from t_user t1
        | inner join
        | t_order t2
        | on
        | t1.id = t2.uid
      """.stripMargin).show()
//-------------------------------------------------------------
+---+----+---+-------+-----+---+
| id|name|oid|product|price|uid|
+---+----+---+-------+-----+---+
|  1|  zs|  1| iphone| 1000|  1|
|  1|  zs|  2|    mi9|  999|  1|
|  2|  ls|  3| 连衣裙|   99|  2|
+---+----+---+-------+-----+---+

子查询

以一个select查询的结果作为一张要去查询的表进行查询

// 子查询
    val df =
      List(
        (1, "zs", true, 1, 15000),
        (2, "ls", false, 2, 18000),
        (3, "ww", false, 2, 14000),
        (4, "zl", false, 1, 18000),
        (5, "win7", false, 1, 16000)
      ).toDF("id", "name", "sex", "dept", "salary")
    df.createTempView("t_employee")

    
    spark.sql(
      """
        select
          id,
          name,
          sex,
          dept
        from (select * from t_employee)
      """.stripMargin).show()

//-----------------------------------------------------
+---+----+-----+----+
| id|name|  sex|dept|
+---+----+-----+----+
|  1|  zs| true|   1|
|  2|  ls|false|   2|
|  3|  ww|false|   2|
|  4|  zl|false|   1|
|  5|win7|false|   1|
+---+----+-----+----+