MapReduce實現(xiàn)TopN效果示例解析

更新時間：2023年07月18日 08:51:46 作者：huan1993

這篇文章主要為大家介紹了MapReduce實現(xiàn)TopN效果示例解析，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

1、背景

最近在學(xué)習(xí)Hadoop的MapReduce，此處記錄一下如何實現(xiàn) TopN 的效果，以及在MapReduce中如何實現(xiàn) 自定義分組。

2、需求

我們有一份數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中存在如下3個字段，訂單編號,訂單項和訂單項價格。輸出的數(shù)據(jù)，需求如下：

訂單編號與訂單編號之間需要正序輸出。
輸出每個訂單價格最高的2個訂單項。

3、分析

訂單編號與訂單編號之間需要正序輸出，那么訂單編號必須要作為Key，因為只有Key才有排序操作。
輸出每個訂單價格最高的2個訂單項：這個輸出是在reduce階段，并且是每個訂單，因此需要根據(jù)訂單編號進(jìn)行分組操作（前后2個key比較，相同則為一組），而分組也只有Key才有，因此就需要JavaBean（訂單編號、訂單項、訂單項價格）來作為組合Key。
訂單編號與訂單編號之間需要正序輸出 \&& 輸出每個訂單價格最高的2個訂單項: 可以看出在Key中的排序規(guī)則為：根據(jù)訂單編號升序，然后根據(jù)訂單項價格倒序排序, 并且是根據(jù)訂單編號來分組。
我們知道默認(rèn)MapReduce中默認(rèn)的分區(qū)規(guī)則是，根據(jù)key的hascode來進(jìn)行分區(qū)，而分區(qū) 下是有多個分組，每個分組調(diào)用一次reduce方法。而我們上方的思路是，根據(jù)訂單編號來進(jìn)行分組，當(dāng)我們Key是JavaBean組合Key時，相同的訂單編號所在的JavaBean會被分在一個分組嗎，這個不一定，因為JavaBean的hashcode不一定一致，因此就需要我們自定義分區(qū)（繼承Partitioner類）。此處我們job.setNumReduceTasks設(shè)置為1個，因此不考慮這個分區(qū)的問題。
一個分區(qū)下有多個分組，每個分組調(diào)用一次reduce方法。

4、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)

4.1 準(zhǔn)備數(shù)據(jù)

20230713000010 item-101 10
20230713000010 item-102 30
20230713000015 item-151 10
20230713000015 item-152 20
20230713000010 item-103 20
20230713000015 item-153 30
20230713000012 item-121 50
20230713000012 item-122 10
20230713000012 item-123 30

4.2 每行數(shù)據(jù)格式

訂單編號訂單項訂單項價格
20230713000012 item-123 30

每行數(shù)據(jù)的分隔符為空格

4.3 期望輸出結(jié)果

20230713000010 item-102 30
20230713000010 item-103 20
20230713000012 item-121 50
20230713000012 item-123 30
20230713000015 item-153 30
20230713000015 item-152 20

5、編碼實現(xiàn)

5.1 引入jar包

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.hadoop</groupId>
        <artifactId>hadoop-client</artifactId>
        <version>3.3.4</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <version>1.18.22</version>
    </dependency>
</dependencies>
<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
            <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
            <version>3.2.2</version>
            <configuration>
                <archive>
                    <manifest>
                        <addClasspath>true</addClasspath>
                        <classpathPrefix>lib/</classpathPrefix>
                        <mainClass>com.huan.hadoop.mr.TopNDriver</mainClass>
                    </manifest>
                </archive>
            </configuration>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

5.2 編寫實體類

package com.huan.hadoop.mr;
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;
import org.apache.hadoop.io.WritableComparable;
import java.io.DataInput;
import java.io.DataOutput;
import java.io.IOException;
/**
 * 訂單數(shù)據(jù)
 *
 * @author huan.fu
 * @date 2023/7/13 - 14:20
 */
@Getter
@Setter
public class OrderVo implements WritableComparable<OrderVo> {
    /**
     * 訂單編號
     */
    private long orderId;
    /**
     * 訂單項
     */
    private String itemId;
    /**
     * 訂單項價格
     */
    private long price;
    @Override
    public int compareTo(OrderVo o) {
        // 排序： 根據(jù) 訂單編號 升序， 如果訂單編號相同，則根據(jù) 訂單項價格 倒序
        int result = Long.compare(this.orderId, o.orderId);
        if (result == 0) {
            // 等于0說明 訂單編號 相同，則需要根據(jù) 訂單項價格 倒序
            result = -Long.compare(this.price, o.price);
        }
        return result;
    }
    @Override
    public void write(DataOutput out) throws IOException {
        // 序列化
        out.writeLong(orderId);
        out.writeUTF(itemId);
        out.writeLong(price);
    }
    @Override
    public void readFields(DataInput in) throws IOException {
        // 反序列化
        this.orderId = in.readLong();
        this.itemId = in.readUTF();
        this.price = in.readLong();
    }
    @Override
    public String toString() {
        return this.getOrderId() + "\t" + this.getItemId() + "\t" + this.getPrice();
    }
}

此處需要實現(xiàn) WritableComparable接口
需要編寫排序和序列化方法

5.3 編寫分組方法

package com.huan.hadoop.mr;
import org.apache.hadoop.io.WritableComparable;
import org.apache.hadoop.io.WritableComparator;
/**
 * 分組： 訂單編號相同說明是同一組，否則是不同的組
 *
 * @author huan.fu
 * @date 2023/7/13 - 14:30
 */
public class TopNGroupingComparator extends WritableComparator {
    public TopNGroupingComparator() {
        // 第二個參數(shù)為true: 表示可以通過反射創(chuàng)建實例
        super(OrderVo.class, true);
    }
    @Override
    public int compare(WritableComparable a, WritableComparable b) {
        // 訂單編號 相同說明是同一個對象，否則是不同的對象
        return ((OrderVo) a).getOrderId() == ((OrderVo) b).getOrderId() ? 0 : 1;
    }
}

實現(xiàn) WritableComparator接口，自定義分組規(guī)則。
分組是發(fā)生在reduce階段，前后2個key比較，相同則為一組，一組調(diào)用一次reduce方法。

5.4 編寫 map 方法

package com.huan.hadoop.mr;
import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;
import java.io.IOException;
/**
 * map 操作： 輸出的key為OrderVo, 輸出的value為： price
 *
 * @author huan.fu
 * @date 2023/7/13 - 14:28
 */
public class TopNMapper extends Mapper<LongWritable, Text, OrderVo, LongWritable> {
    private final OrderVo outKey = new OrderVo();
    private final LongWritable outValue = new LongWritable();
    @Override
    protected void map(LongWritable key, Text value, Mapper<LongWritable, Text, OrderVo, LongWritable>.Context context) throws IOException, InterruptedException {
        // 獲取一行數(shù)據(jù) 20230713000010  item-101    10
        String row = value.toString();
        // 根據(jù) \t 進(jìn)行分割
        String[] cells = row.split("\\s+");
        // 獲取訂單編號
        long orderId = Long.parseLong(cells[0]);
        // 獲取訂單項
        String itemId = cells[1];
        // 獲取訂單項價格
        long price = Long.parseLong(cells[2]);
        // 設(shè)置值
        outKey.setOrderId(orderId);
        outKey.setItemId(itemId);
        outKey.setPrice(price);
        outValue.set(price);
        // 寫出
        context.write(outKey, outValue);
    }
}

map 操作：輸出的key為OrderVo, 輸出的value為： price

5.5 編寫reduce方法

package com.huan.hadoop.mr;
import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
import org.apache.hadoop.io.NullWritable;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;
import java.io.IOException;
/**
 * reduce操作： Key（OrderVo）相同的分為一組， 此處 OrderVo 作為key, 分組是根據(jù) TopNGroupingComparator 來實現(xiàn)，
 * 即 訂單編號 相同的認(rèn)為一組
 *
 * @author huan.fu
 * @date 2023/7/13 - 14:29
 */
public class TopNReducer extends Reducer<OrderVo, LongWritable, OrderVo, NullWritable> {
    @Override
    protected void reduce(OrderVo key, Iterable<LongWritable> values, Reducer<OrderVo, LongWritable, OrderVo, NullWritable>.Context context) throws IOException, InterruptedException {
        int topN = 0;
        // 隨著每次遍歷， key的 orderId 是相同的（因為是根據(jù)這個分組的），但是里面的itemId和price是不同的
        for (LongWritable price : values) {
            topN++;
            if (topN > 2) {
                break;
            }
            // 注意： 此處的key每次輸出都不一樣
            context.write(key, NullWritable.get());
        }
    }
}

reduce操作： Key（OrderVo）相同的分為一組，此處 OrderVo 作為key, 分組是根據(jù) TopNGroupingComparator 來實現(xiàn)，即訂單編號相同的認(rèn)為一組.
隨著每次遍歷， key的 orderId 是相同的（因為是根據(jù)這個分組的），但是里面的itemId和price是不同的

5.6 編寫driver類

package com.huan.hadoop.mr;
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.conf.Configured;
import org.apache.hadoop.fs.FileSystem;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
import org.apache.hadoop.io.NullWritable;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Job;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.input.FileInputFormat;
import org.apache.hadoop.mapreduce.lib.output.FileOutputFormat;
import org.apache.hadoop.util.Tool;
import org.apache.hadoop.util.ToolRunner;
/**
 * @author huan.fu
 * @date 2023/7/13 - 14:29
 */
public class TopNDriver extends Configured implements Tool {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 構(gòu)建配置對象
        Configuration configuration = new Configuration();
        // 使用 ToolRunner 提交程序
        int status = ToolRunner.run(configuration, new TopNDriver(), args);
        // 退出程序
        System.exit(status);
    }
    @Override
    public int run(String[] args) throws Exception {
        // 構(gòu)建Job對象實例 參數(shù)（配置對象，Job對象名稱）
        Job job = Job.getInstance(getConf(), "topN");
        // 設(shè)置mr程序運行的主類
        job.setJarByClass(TopNDriver.class);
        // 設(shè)置mr程序運行的 mapper類型和reduce類型
        job.setMapperClass(TopNMapper.class);
        job.setReducerClass(TopNReducer.class);
        // 指定mapper階段輸出的kv數(shù)據(jù)類型
        job.setMapOutputKeyClass(OrderVo.class);
        job.setMapOutputValueClass(LongWritable.class);
        // 指定reduce階段輸出的kv數(shù)據(jù)類型，業(yè)務(wù)mr程序輸出的最終類型
        job.setOutputKeyClass(OrderVo.class);
        job.setOutputValueClass(NullWritable.class);
        // 配置本例子中的輸入數(shù)據(jù)路徑和輸出數(shù)據(jù)路徑，默認(rèn)輸入輸出組件為： TextInputFormat和TextOutputFormat
        FileInputFormat.setInputPaths(job, new Path(args[0]));
        FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path(args[1]));
        // 先刪除輸出目錄（方便本地測試）
        FileSystem.get(this.getConf()).delete(new Path(args[1]), true);
        // 設(shè)置分組
        job.setGroupingComparatorClass(TopNGroupingComparator.class);
        return job.waitForCompletion(true) ? 0 : 1;
    }
}