spark sql是如何比较复杂数据类型的?该如何利用呢?

2022-03-15 08:20:39 浏览数 (1)

Hi,我是小萝卜算子

大家对简单数据类型的比较都很清楚,但是针对array、map、struct这些复杂类型,spark sql是否支持比较呢?都是怎么比较的?我们该怎么利用呢?

先给出一个结论:spark sql支持array、struct类型的比较,但不支持map类型的比较(Hive也是如此)。

那是怎么比较的呢?

先来看一下sparksql支持的数据类型

  • 数字类型
    • TimestampType:代表包含字段年,月,日,时,分,秒的值
    • DateType:代表包含字段年,月,日的值
    • ByteType:代表一个字节的整数。范围是-128到127
    • ShortType:代表两个字节的整数。范围是-32768到32767
    • IntegerType:代表4个字节的整数。范围是-2147483648到2147483647
    • LongType:代表8个字节的整数。范围是-9223372036854775808到9223372036854775807
    • FloatType:代表4字节的单精度浮点数
    • DoubleType:代表8字节的双精度浮点数
    • DecimalType:代表任意精度的10进制数据。通过内部的java.math.BigDecimal支持。BigDecimal由一个任意精度的整型非标度值和一个32位整数组成
    • StringType:代表一个字符串值
    • BinaryType:代表一个byte序列值
    • BooleanType:代表boolean值
    • Datetime类型
  • 复杂类型
    • StructField(name, dataType, nullable):代表StructType中的一个字段,字段的名字通过name指定,dataType指定field的数据类型,nullable表示字段的值是否有null值。
    • ArrayType(elementType, containsNull):代表由elementType类型元素组成的序列值。containsNull用来指明ArrayType中的值是否有null值
    • MapType(keyType, valueType, valueContainsNull):表示包括一组键 - 值对的值。通过keyType表示key数据的类型,通过valueType表示value数据的类型。valueContainsNull用来指明MapType中的值是否有null值
    • StructType(fields):表示一个拥有StructFields (fields)序列结构的值

源码分析

以max函数为入口来查看:

max.scala-->greatest方法
arithmetic.scala-->Greatest类

从代码中,我们看到,比较的方法入口是TypeUtils类的getInterpretedOrdering方法。

TypeUtils.getInterpretedOrdering(dataType)
代码语言:javascript复制
def getInterpretedOrdering(t: DataType): Ordering[Any] = {
    t match {
      //AtomicType 是指一种内部类型,用于表示所有非null、UDT、数组、结构和映射。
      case i: AtomicType => i.ordering.asInstanceOf[Ordering[Any]]
      case a: ArrayType => a.interpretedOrdering.asInstanceOf[Ordering[Any]]
      case s: StructType => s.interpretedOrdering.asInstanceOf[Ordering[Any]]
      case udt: UserDefinedType[_] => getInterpretedOrdering(udt.sqlType)
    }
  }

处理四种类型:AtomicType(原子类型:一种内部类型,用于表示所有非null、UDT、数组、结构和映射)、ArrayType(数组的类型)、StructType(struct类型)、UserDefinedType(用户自定义的类型)

从这里可以了解到,没有对map类型的判断方法

ArrayType处理方法

array的比较方法是取最短的数组的长度做为size,从左往右,挨个儿比,直到比出大小。

几种情况:

1、如果两个同位置的元素都为null,则do nothing,接着比下一个

2、如果两个同位置的元素其中有一个为null,则不为null的那个数组大

3、按照从左往右,如果所有同位置的元素都相等,则按长短比,数组元素多的大,如果两个数组长短一样,则说明两个数组相等

代码语言:javascript复制
@transient
private[sql] lazy val interpretedOrdering: Ordering[ArrayData] = new Ordering[ArrayData] {
  private[this] val elementOrdering: Ordering[Any] = elementType match {
    case dt: AtomicType => dt.ordering.asInstanceOf[Ordering[Any]]
    case a : ArrayType => a.interpretedOrdering.asInstanceOf[Ordering[Any]]
    case s: StructType => s.interpretedOrdering.asInstanceOf[Ordering[Any]]
    case other =>
      throw new IllegalArgumentException(
        s"Type ${other.catalogString} does not support ordered operations")
  }

  def compare(x: ArrayData, y: ArrayData): Int = {
    val leftArray = x
    val rightArray = y
    val minLength = scala.math.min(leftArray.numElements(), rightArray.numElements())
    var i = 0
    while (i < minLength) {
      val isNullLeft = leftArray.isNullAt(i)
      val isNullRight = rightArray.isNullAt(i)
      if (isNullLeft && isNullRight) {
        // Do nothing.
      } else if (isNullLeft) {
        return -1
      } else if (isNullRight) {
        return 1
      } else {
        val comp =
          elementOrdering.compare(
            leftArray.get(i, elementType),
            rightArray.get(i, elementType))
        if (comp != 0) {
          return comp
        }
      }
      i  = 1
    }
    if (leftArray.numElements() < rightArray.numElements()) {
      return -1
    } else if (leftArray.numElements() > rightArray.numElements()) {
      return 1
    } else {
      return 0
    }
  }
}

StructType处理方法

struct的比较方法和数组类似,因为StructType的fields是以一个数组的结构存储的。

StructType中要求元素个数必须是一样的,因此fields数组的长度是一样的。

比较方法也是:从左往右,挨个儿比,直到比出大小。

几种情况:

1、如果两个同位置的元素都为null,则do nothing,接着比下一个

2、如果两个同位置的元素其中有一个为null,则不为null的那个数组大(默认是Ascending,即:NullsFirst)

3、比较同位置元素时,会依据数据类型调用相应类型(AtomicType、ArrayType、StructType-->Struct套Struct的情况)的比较方法

代码语言:javascript复制
class InterpretedOrdering(ordering: Seq[SortOrder]) extends BaseOrdering {

  def this(ordering: Seq[SortOrder], inputSchema: Seq[Attribute]) =
    this(bindReferences(ordering, inputSchema))

  override def compare(a: InternalRow, b: InternalRow): Int = {
    var i = 0
    val size = ordering.size
    while (i < size) {
      val order = ordering(i)
      val left = order.child.eval(a)
      val right = order.child.eval(b)

      if (left == null && right == null) {
        // Both null, continue looking.
      } else if (left == null) {
        return if (order.nullOrdering == NullsFirst) -1 else 1
      } else if (right == null) {
        return if (order.nullOrdering == NullsFirst) 1 else -1
      } else {
        val comparison = order.dataType match {
          case dt: AtomicType if order.direction == Ascending =>
            dt.ordering.asInstanceOf[Ordering[Any]].compare(left, right)
          case dt: AtomicType if order.direction == Descending =>
            - dt.ordering.asInstanceOf[Ordering[Any]].compare(left, right)
          case a: ArrayType if order.direction == Ascending =>
            a.interpretedOrdering.asInstanceOf[Ordering[Any]].compare(left, right)
          case a: ArrayType if order.direction == Descending =>
            - a.interpretedOrdering.asInstanceOf[Ordering[Any]].compare(left, right)
          case s: StructType if order.direction == Ascending =>
            s.interpretedOrdering.asInstanceOf[Ordering[Any]].compare(left, right)
          case s: StructType if order.direction == Descending =>
            - s.interpretedOrdering.asInstanceOf[Ordering[Any]].compare(left, right)
          case other =>
            throw new IllegalArgumentException(s"Type $other does not support ordered operations")
        }
        if (comparison != 0) {
          return comparison
        }
      }
      i  = 1
    }
    0
  }
}

怎么利用?

比如计算贡献gmv最大的用户id、购买时间最早的用户id:

可以通过构造struct,把gmv和购买时间做为第一个字段。这样在计算max、min的时候就可以按照gmv或者购买时间取最大、最小,且能同时把对应的其他的信息取出来。

代码语言:javascript复制
select
    max(gmv_struct('gmv', gmv, 'uid', uid)).gmv,
    max(gmv_struct('gmv', gmv, 'uid', uid)).uid as max_gmv_uid,
    min(paytime_struct('pay_time', pay_time, 'uid', uid)).pay_time,
    min(paytime_struct('pay_time', pay_time, 'uid', uid)).uid as earliest_paytime_uid 
from
   XXX
where
   XXX

给出一个小思考:为啥不支持map类型的比较呢?

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