Apache Avro 入门

     Avro是Hadoop中的一个子项目，也是Apache中一个独立的项目，Avro是一个基于二进制数据传输高性能的中间件。在Hadoop的其他项目中例如HBase(Ref)和Hive(Ref)的Client端与服务端的数据传输也采用了这个工具，Avro可以做到将数据进行序列化，适用于远程或本地大批量数据交互。在传输的过程中Avro对数据二进制序列化后节约数据存储空间和网络传输带宽。做个比方：有一个100平方的房子，本来能放100件东西，现在期望借助某种手段能让原有面积的房子能存放比原来多150件以上或者更多的东西，就好比数据存放在缓存中，缓存是精贵的，需要充分的利用缓存有限的空间，存放更多的数据。再例如网络带宽的资源是有限的，希望原有的带宽范围能传输比原来高大的数据量流量，特别是针对结构化的数据传输和存储，这就是Avro存在的意义和价值。Avro还可以做到在同一系统中支持多种不同语言，也有点类似Apache的另一个产品：Thrift(Ref)，对于Thrift不同的是Avro更加具有灵活性，Avro可以支持对定义的数据结构(Schema)动态加载，利于系统扩展。
使用Avro可以通过2中方式来实现：
1.二进制编码，Avro-specific方式依赖代码(文件)生成特定类，并内嵌JSON Schema；
2.JSON编码，Avro-generic方式通过JSON文件动态加载Schema，不需要编译加载直接就可以处理新的数据源。
我肤浅的认为，两者的区别在于同样的数据大小，在二进制编码下所产生的Avro数据的大小为100个字节，而在JSON编码下产生了450个字节。虽然看起来第1种二进制编码的方式占据一定优势，但是二进制传输最大的问题就是出了 bug 不方便追查，而JSON编码的方式更实用于系统与系统之间的数据通讯。
     Avro支持本地和远程RPC(Ref)调用,RPC远程调用又分为Http和Netty2种，在这里主要介绍基于Http协议的Avro远程调用，首先需要定义一个JSON文件作为双方通信的传输协议规范，便于解析从对方发送过来的数据。
在这个协议中可以看做分为3大部分：
    1.描述(Protocol Declaration)，定义命名空间，协议名称 等。
    2.数据类型(types)，根据规范中的Primitive和Complex Types数据类型，自己封装一套数据格式。
    3.消息(messages)，根据自己定义的数据类型，再去定义 a)请求、b)回应、c)异常(可选)  数据格式。
特点：
1.丰富的数据结构类型
2.快速可压缩的二进制数据形式
3.存储持久数据的文件容器
4.远程过程调用（RPC）
5.同动态语言的简单集成。读写数据文件和使用RPC协议都不需要生成代码，而代码生成作为一种可选的优化只值得在静态类型语言中实现。
由于性能高、基本代码少和产出数据量精简等特点，Avro周围展开了众多活动——许多NoSQL实现，包括Hadoop、Cssandra等，都把Avro整合到它们的客户端API和储存功能中。Avro有C, C++, C#, Java, PHP, Python, and Ruby等语言的实现，下面我们以一个实例来说明Avro序列化和反序列化数据。
Avro官网：http://avro.apache.org/
jar下载地址：http://mirror.bit.edu.cn/apache/avro/avro-1.7.7/java/
一、在pom.xml中添加依赖jar包
二、定义模式(Schema)
在avro中，它是用Json格式来定义模式的。模式可以由基础类型（null, boolean, int, long, float, double, bytes, and string）和复制类型(record, enum, array, map, union, and fixed)的数据组成。本文只是定义了一个简单的模式user.avsc

{
   "namespace": "cn.slimsmart.avro.demo",
   "type": "record",
   "name": "User",
   "fields": [
      {
         "name": "name",
         "type": "string"
      },
      {
         "name": "age",
         "type": [
            "int",
            "null"
         ]
      },
      {
         "name": "phone",
         "type": [
            "string",
            "null"
         ]
      }
   ]
}

上面的模式是定义了一个用户的记录，在模式定义中，必须包含它的类型(“type”: “record”)、一个名字(“name”: “User”)以及fields。在本例中fields包括了name, age和phone，上面的模式我们还定义了一个命名空间 (“namespace”: “cn.slimsmart.avro.demo”),namespace可以名字一起使用，从而组成模式的全名
（即cn.slimsmart.avro.demo.User）
三、编译模式
Avro可以允许我们根据模式的定义而生成相应的类，一旦我们定义好相关的类，我们程序中就不需要直接使用模式了。可以用avro-tools jar包来生成代码，语法如下：
java -jar $HIVE_HOME/lib/avro-tools-1.7.7.jar 
     compile schema 
     
所以，在本例中我们可以这样来使用
java -jar ./avro-tools-1.7.7.jar compile schema user.avsc .
这时候，在当前目录下会生成cn/slimsmart/avro/demo/User.java类
如果你直接用Avro Maven plugin，那么你就不需要手动的编译模式，因为Avro Maven plugin会自动给你编译好。
现在我们已经生成好了一个User.java类，我们就可以用代码生成User，并用avro将它序列化存放到本地文件中，最后我们再将其反序列化。
四、代码实例
Test.java

package cn.slimsmart.avro.demo;

import java.io.File;
import java.io.IOException;

import org.apache.avro.file.DataFileReader;
import org.apache.avro.file.DataFileWriter;
import org.apache.avro.io.DatumReader;
import org.apache.avro.io.DatumWriter;
import org.apache.avro.specific.SpecificDatumReader;
import org.apache.avro.specific.SpecificDatumWriter;

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		// 3种生成user对象的方法
		User user1 = new User();
		user1.setName("张山");
		user1.setAge(23);
		user1.setPhone("123456789");

		User user2 = new User("李斯", 45, "987654321");

		User user3 = User.newBuilder().setName("王二").setAge(57).setPhone("456893256").build();

		// 序列化user到文件中
		File file = new File("users.avro");
		DatumWriter userDatumWriter = new SpecificDatumWriter(User.class);
		DataFileWriter dataFileWriter = new DataFileWriter(userDatumWriter);
		try {
			dataFileWriter.create(user1.getSchema(), new File("src/main/avro/users.avro"));
			dataFileWriter.append(user1);
			dataFileWriter.append(user2);
			dataFileWriter.append(user3);
			dataFileWriter.flush();
			dataFileWriter.close();
		} catch (IOException e) {
		}

		// 从文件中反序列化对象
		DatumReader userDatumReader = new SpecificDatumReader(User.class);
		DataFileReader dataFileReader = null;
		try {
			dataFileReader = new DataFileReader(file, userDatumReader);
		} catch (IOException e) {
		}
		User user = null;
		try {
			while (dataFileReader.hasNext()) {
				user = dataFileReader.next(user);
				System.out.println(user);
			}
		} catch (IOException e) {
		}
	}
}

参考：
官方实例： http://avro.apache.org/docs/current/gettingstartedjava.html
Apache Avro 与 Thrift 比较: http://www.alidata.org/archives/1307