Поделиться через

Определяемые пользователем агрегатные функции (UDAF)

  • Статья

Область применения: флажок Databricks Runtime

Пользовательские агрегатные функции — это подпрограммы, которые могут создаваться пользователем. Они действуют на несколько строк одновременно и возвращают в качестве результата одно агрегированное значение. В этой документации перечислены классы, которые требуются для создания и регистрации пользовательских агрегатных функций. Также здесь содержатся примеры, демонстрирующие создание пользовательских агрегатных функций в Scala, их регистрацию и вызов из Spark SQL.

Агрегатор

Синтаксис Aggregator[-IN, BUF, OUT]

Базовый класс для пользовательских агрегатов, который можно использовать в операциях с наборами данных для получения всех элементов группы и сжатия их до одного значения.

  • IN: тип входных данных для статистической обработки.

  • BUF: тип промежуточного значения, получаемого при сжатии.

  • OUT: тип окончательного значения результата для вывода.

  • bufferEncoder: Encoder[BUF]

    Кодировщик для типа промежуточного значения.

  • finish(reduction: BUF): OUT

    Преобразование выходных данных, полученных при сжатии.

  • merge(b1: BUF, b2: BUF): BUF

    Слияние двух промежуточных значений.

  • outputEncoder: Encoder[OUT]

    Кодировщик для окончательного выходного типа значения.

  • reduce(b: BUF, a: IN): BUF

    Агрегирование входного значения a в текущее промежуточное значение. Для повышения производительности функция может внести изменения в объект b и возвращать его, не создавая новый объект для b.

  • zero: BUF

    Начальное значение промежуточного результата для этого агрегата.

Примеры

Определяемые пользователем типобезопасные агрегатные функции

Пользовательские агрегаты для строго типизированных наборов данных основываются на абстрактном классе Aggregator. Например, строго типизированная пользовательская функция для вычисления среднего значения может выглядеть следующим образом:

Scala

import org.apache.spark.sql.{Encoder, Encoders, SparkSession}
import org.apache.spark.sql.expressions.Aggregator

case class Employee(name: String, salary: Long)
case class Average(var sum: Long, var count: Long)

object MyAverage extends Aggregator[Employee, Average, Double] {
  // A zero value for this aggregation. Should satisfy the property that any b + zero = b
  def zero: Average = Average(0L, 0L)
  // Combine two values to produce a new value. For performance, the function may modify `buffer`
  // and return it instead of constructing a new object
  def reduce(buffer: Average, employee: Employee): Average = {
    buffer.sum += employee.salary
    buffer.count += 1
    buffer
  }
  // Merge two intermediate values
  def merge(b1: Average, b2: Average): Average = {
    b1.sum += b2.sum
    b1.count += b2.count
    b1
  }
  // Transform the output of the reduction
  def finish(reduction: Average): Double = reduction.sum.toDouble / reduction.count
  // The Encoder for the intermediate value type
  val bufferEncoder: Encoder[Average] = Encoders.product
  // The Encoder for the final output value type
  val outputEncoder: Encoder[Double] = Encoders.scalaDouble
}

Java

import java.io.Serializable;

import org.apache.spark.sql.Dataset;
import org.apache.spark.sql.Encoder;
import org.apache.spark.sql.Encoders;
import org.apache.spark.sql.SparkSession;
import org.apache.spark.sql.TypedColumn;
import org.apache.spark.sql.expressions.Aggregator;

public static class Employee implements Serializable {
    private String name;
    private long salary;

    // Constructors, getters, setters...
}

public static class Average implements Serializable  {
  private long sum;
  private long count;

  // Constructors, getters, setters...
}

public static class MyAverage extends Aggregator<Employee, Average, Double> {
  // A zero value for this aggregation. Should satisfy the property that any b + zero = b
  public Average zero() {
    return new Average(0L, 0L);
  }
  // Combine two values to produce a new value. For performance, the function may modify `buffer`
  // and return it instead of constructing a new object
  public Average reduce(Average buffer, Employee employee) {
    long newSum = buffer.getSum() + employee.getSalary();
    long newCount = buffer.getCount() + 1;
    buffer.setSum(newSum);
    buffer.setCount(newCount);
    return buffer;
  }
  // Merge two intermediate values
  public Average merge(Average b1, Average b2) {
    long mergedSum = b1.getSum() + b2.getSum();
    long mergedCount = b1.getCount() + b2.getCount();
    b1.setSum(mergedSum);
    b1.setCount(mergedCount);
    return b1;
  }
  // Transform the output of the reduction
  public Double finish(Average reduction) {
    return ((double) reduction.getSum()) / reduction.getCount();
  }
  // The Encoder for the intermediate value type
  public Encoder<Average> bufferEncoder() {
    return Encoders.bean(Average.class);
  }
  // The Encoder for the final output value type
  public Encoder<Double> outputEncoder() {
    return Encoders.DOUBLE();
  }
}

Encoder<Employee> employeeEncoder = Encoders.bean(Employee.class);
String path = "examples/src/main/resources/employees.json";
Dataset<Employee> ds = spark.read().format("json").load(path).as(employeeEncoder);
ds.show();
// +-------+------+
// |   name|salary|
// +-------+------+
// |Michael|  3000|
// |   Andy|  4500|
// | Justin|  3500|
// |  Berta|  4000|
// +-------+------+

MyAverage myAverage = new MyAverage();
// Convert the function to a `TypedColumn` and give it a name
TypedColumn<Employee, Double> averageSalary = myAverage.toColumn().name("average_salary");
Dataset<Double> result = ds.select(averageSalary);
result.show();
// +--------------+
// |average_salary|
// +--------------+
// |        3750.0|
// +--------------+

Нетипизированные пользовательские агрегатные функции

Типизированные агрегаты, как описано выше, можно зарегистрировать как нетипизированные пользовательские агрегатные функции, чтобы использовать их с кадрами данных. Например, пользовательская агрегатная функция для вычисления среднего значения для нетипизированных кадров данных может выглядеть следующим образом:

Scala

import org.apache.spark.sql.{Encoder, Encoders, SparkSession}
import org.apache.spark.sql.expressions.Aggregator
import org.apache.spark.sql.functions

case class Average(var sum: Long, var count: Long)

object MyAverage extends Aggregator[Long, Average, Double] {
  // A zero value for this aggregation. Should satisfy the property that any b + zero = b
  def zero: Average = Average(0L, 0L)
  // Combine two values to produce a new value. For performance, the function may modify `buffer`
  // and return it instead of constructing a new object
  def reduce(buffer: Average, data: Long): Average = {
    buffer.sum += data
    buffer.count += 1
    buffer
  }
  // Merge two intermediate values
  def merge(b1: Average, b2: Average): Average = {
    b1.sum += b2.sum
    b1.count += b2.count
    b1
  }
  // Transform the output of the reduction
  def finish(reduction: Average): Double = reduction.sum.toDouble / reduction.count
  // The Encoder for the intermediate value type
  val bufferEncoder: Encoder[Average] = Encoders.product
  // The Encoder for the final output value type
  val outputEncoder: Encoder[Double] = Encoders.scalaDouble
}

// Register the function to access it
spark.udf.register("myAverage", functions.udaf(MyAverage))

val df = spark.read.format("json").load("examples/src/main/resources/employees.json")
df.createOrReplaceTempView("employees")
df.show()
// +-------+------+
// |   name|salary|
// +-------+------+
// |Michael|  3000|
// |   Andy|  4500|
// | Justin|  3500|
// |  Berta|  4000|
// +-------+------+

val result = spark.sql("SELECT myAverage(salary) as average_salary FROM employees")
result.show()
// +--------------+
// |average_salary|
// +--------------+
// |        3750.0|
// +--------------+

Java

import java.io.Serializable;

import org.apache.spark.sql.Dataset;
import org.apache.spark.sql.Encoder;
import org.apache.spark.sql.Encoders;
import org.apache.spark.sql.Row;
import org.apache.spark.sql.SparkSession;
import org.apache.spark.sql.expressions.Aggregator;
import org.apache.spark.sql.functions;

public static class Average implements Serializable  {
    private long sum;
    private long count;

    // Constructors, getters, setters...

}

public static class MyAverage extends Aggregator<Long, Average, Double> {
  // A zero value for this aggregation. Should satisfy the property that any b + zero = b
  public Average zero() {
    return new Average(0L, 0L);
  }
  // Combine two values to produce a new value. For performance, the function may modify `buffer`
  // and return it instead of constructing a new object
  public Average reduce(Average buffer, Long data) {
    long newSum = buffer.getSum() + data;
    long newCount = buffer.getCount() + 1;
    buffer.setSum(newSum);
    buffer.setCount(newCount);
    return buffer;
  }
  // Merge two intermediate values
  public Average merge(Average b1, Average b2) {
    long mergedSum = b1.getSum() + b2.getSum();
    long mergedCount = b1.getCount() + b2.getCount();
    b1.setSum(mergedSum);
    b1.setCount(mergedCount);
    return b1;
  }
  // Transform the output of the reduction
  public Double finish(Average reduction) {
    return ((double) reduction.getSum()) / reduction.getCount();
  }
  // The Encoder for the intermediate value type
  public Encoder<Average> bufferEncoder() {
    return Encoders.bean(Average.class);
  }
  // The Encoder for the final output value type
  public Encoder<Double> outputEncoder() {
    return Encoders.DOUBLE();
  }
}

// Register the function to access it
spark.udf().register("myAverage", functions.udaf(new MyAverage(), Encoders.LONG()));

Dataset<Row> df = spark.read().format("json").load("examples/src/main/resources/employees.json");
df.createOrReplaceTempView("employees");
df.show();
// +-------+------+
// |   name|salary|
// +-------+------+
// |Michael|  3000|
// |   Andy|  4500|
// | Justin|  3500|
// |  Berta|  4000|
// +-------+------+

Dataset<Row> result = spark.sql("SELECT myAverage(salary) as average_salary FROM employees");
result.show();
// +--------------+
// |average_salary|
// +--------------+
// |        3750.0|
// +--------------+

SQL

-- Compile and place UDAF MyAverage in a JAR file called `MyAverage.jar` in /tmp.
CREATE FUNCTION myAverage AS 'MyAverage' USING JAR '/tmp/MyAverage.jar';

SHOW USER FUNCTIONS;
+------------------+
|          function|
+------------------+
| default.myAverage|
+------------------+

CREATE TEMPORARY VIEW employees
USING org.apache.spark.sql.json
OPTIONS (
    path "examples/src/main/resources/employees.json"
);

SELECT * FROM employees;
+-------+------+
|   name|salary|
+-------+------+
|Michael|  3000|
|   Andy|  4500|
| Justin|  3500|
|  Berta|  4000|
+-------+------+

SELECT myAverage(salary) as average_salary FROM employees;
+--------------+
|average_salary|
+--------------+
|        3750.0|
+--------------+