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一、实战概述

  • 在信息爆炸的时代，数据处理与分析的重要性日益凸显。MapReduce作为一种强大的分布式计算模型，以其高效并行处理能力解决了大规模数据集的处理难题。本次实践教程，我们将通过一个具体的任务——学生信息排序，深入浅出地引导大家掌握MapReduce的基本原理和应用。从数据准备到实现步骤，再到拓展练习，我们将一起领略MapReduce的强大魅力，揭示其在大数据处理中的关键作用。

  • 本教程将通过Hadoop MapReduce实现学生信息排序任务。首先，启动Hadoop服务，创建sortstudent目录和包含学生信息的student.txt文件，然后将其上传到HDFS的/sortstudent/input目录。接着，创建Maven项目SortStudent，添加hadoop和junit依赖，配置日志属性文件。在net.hw.mr包下创建Student类实现序列化比较接口，设置性别升序、年龄降序的比较规则。随后，创建StudentMapper和StudentReducer类进行数据处理和排序。在StudentDriver类中设置作业配置并运行。拓展练习中，我们将修改Student类的比较规则以实现性别升序、年龄降序排序，最后重新运行StudentDriver查看结果。

二、提出任务

  • 学生表，包含五个字段（姓名、性别、年龄、手机、专业），有8条记录
姓名 性别 年龄 手机 专业
李文丽 女 19 15892943440 大数据应用
张三丰 男 20 15890903456 人工智能应用
郑晓琳 女 18 18867890234 软件技术
唐宇航 男 22 15856577890 计算机应用
陈燕文 女 21 13956576783 软件技术
童安格 男 19 15889667890 大数据应用
肖雨涵 男 20 15857893452 软件技术
冯晓华 女 18 18856784560 大数据应用
  • 使用MR计算框架，学生信息按年龄降序排列结果
    在这里插入图片描述

三、完成任务

（一）准备数据

1、在虚拟机上创建文本文件

  • 在master虚拟机上创建student.txt文件
    在这里插入图片描述

2、上传文件到HDFS指定目录

  • 创建/sortstudent/input目录，执行命令：hdfs dfs -mkdir -p /sortstudent/input
    在这里插入图片描述

  • 将文本文件student.txt上传到HDFS的/sortstudent/input目录
    在这里插入图片描述

（二）实现步骤

  • 说明：集成开发环境IntelliJ IDEA版本 - 2022.3

1、创建Maven项目

  • Maven项目 - MRSortStudent，设置了JDK版本 - 1.8，组标识 - net.huawei.mr
    在这里插入图片描述
  • 单击【Create】按钮，得到初始化项目
    在这里插入图片描述

2、添加相关依赖

  • 在pom.xml文件里添加hadoop和junit依赖
    在这里插入图片描述
<dependencies>                                      
    <!--hadoop客户端-->                                
    <dependency>                                    
        <groupId>org.apache.hadoop</groupId>        
        <artifactId>hadoop-client</artifactId>      
        <version>3.3.4</version>                    
    </dependency>                                   
    <!--单元测试框架-->                                   
    <dependency>                                    
        <groupId>junit</groupId>                    
        <artifactId>junit</artifactId>              
        <version>4.13.2</version>                   
    </dependency>                                   
</dependencies>
  • 刷新项目依赖
    在这里插入图片描述

3、创建日志属性文件

  • 在resources目录里创建log4j.properties文件
    在这里插入图片描述
log4j.rootLogger=ERROR, stdout, logfile
log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m%n
log4j.appender.logfile=org.apache.log4j.FileAppender
log4j.appender.logfile.File=target/sortstudent.log
log4j.appender.logfile.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.logfile.layout.ConversionPattern=%d %p [%c] - %m%n

4、创建学生实体类

  • 创建net.huawei.mr包，在包里创建Student类
    在这里插入图片描述

  • 为了让学生按照年龄排序，需要让学生实体类实现一个序列化可比较接口 - WritableComparable，这个接口有三个抽象方法要我们去实现。

  • 查看WritableComparable接口的继承关系图
    在这里插入图片描述

  • 实现WritableComparable接口
    在这里插入图片描述

package net.huawei.mr;

import org.apache.hadoop.io.WritableComparable;

import java.io.DataInput;
import java.io.DataOutput;
import java.io.IOException;

/**
 * 功能：学生实体类
 * 作者：华卫
 * 日期：2023年12月29日
 */
public class Student implements WritableComparable<Student> {
    private String name;
    private String gender;
    private int age;
    private String phone;
    private String major;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getGender() {
        return gender;
    }

    public void setGender(String gender) {
        this.gender = gender;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getPhone() {
        return phone;
    }

    public void setPhone(String phone) {
        this.phone = phone;
    }

    public String getMajor() {
        return major;
    }

    public void setMajor(String major) {
        this.major = major;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", gender='" + gender + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", phone='" + phone + '\'' +
                ", major='" + major + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        // 按年龄降序排列
        return o.getAge() - this.getAge();
    }

    @Override
    public void write(DataOutput out) throws IOException {
        out.writeUTF(name);
        out.writeUTF(gender);
        out.writeInt(age);
        out.writeUTF(phone);
        out.writeUTF(major);
    }

    @Override
    public void readFields(DataInput in) throws IOException {
        name = in.readUTF();
        gender = in.readUTF();
        age = in.readInt();
        phone = in.readUTF();
        major = in.readUTF();
    }
}
  • 说明：该Java类Student表示学生对象，实现WritableComparable接口以供Hadoop处理。它包含姓名、性别、年龄、电话和专业属性的getter和setter方法。compareTo方法用于按年龄降序比较学生对象。write和readFields方法实现了序列化与反序列化，使得Student对象可在Hadoop数据流中读写传输。

5、创建学生映射器类

  • 在net.huawei.mr里创建StudentMapper类
    在这里插入图片描述
package net.huawei.mr;

import org.apache.hadoop.io.LongWritable;
import org.apache.hadoop.io.NullWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Mapper;

import java.io.IOException;

/**
 * 功能：学生映射器类
 * 作者：华卫
 * 日期：2023年12月29日
 */
public class StudentMapper extends Mapper<LongWritable, Text, Student, NullWritable> {
    @Override
    protected void map(LongWritable key, Text value, Context context)
            throws IOException, InterruptedException {
        // 获取行数据
        String line = value.toString();
        // 按空格拆分得到字段数组
        String[] fields = line.split(" ");
        // 获取学生信息
        String name = fields[0];
        String gender = fields[1];
        int age = Integer.parseInt(fields[2]);
        String phone = fields[3];
        String major = fields[4];
        // 创建学生对象
        Student student = new Student();
        // 设置学生对象属性
        student.setName(name);
        student.setGender(gender);
        student.setAge(age);
        student.setPhone(phone);
        student.setMajor(major);
        // 将<student,null>键值对写入中间结果
        context.write(student, NullWritable.get());
    }
}
  • 说明：该Java类StudentMapper是Hadoop MapReduce作业的映射器，用于处理学生信息文本数据。它从输入行中解析出学生各项属性，并封装成Student对象student，然后将<student,null>键值对写入中间结果，以供后续Reducer阶段进一步处理。

6、创建学生归并器类

  • 在net.huawei.mr包里创建StudentReducer类
    在这里插入图片描述
package net.huawei.mr;

import org.apache.hadoop.io.NullWritable;
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.mapreduce.Reducer;

import java.io.IOException;

/**
 * 功能：学生归并器类
 * 作者：华卫
 * 日期：2023年12月29日
 */
public class StudentReducer extends Reducer<Student, NullWritable, Text, NullWritable> {
    @Override
    protected void reduce(Student key, Iterable<NullWritable> values, Context context)
            throws IOException, InterruptedException {
        // 获取学生对象
        Student student = key;
        // 拼接学生信息
        String studentInfo = student.getName() + "\t"
                + student.getGender() + "\t"
                + student.getAge() + "\t"
                + student.getPhone() + "\t"
                + student.getMajor();
        // 将键值对<studentInfo,null>写入结果文件
        context.write(new Text(studentInfo), NullWritable.get());
    }
}
  • 说明：该Java类StudentReducer是Hadoop MapReduce的归并器，继承自Reducer。在reduce方法中，获取学生对象并拼接其各项属性信息为字符串studentInfo，然后将<studentInfo,null>键值对写入输出文件，实现对学生数据的收集与整合。

7、创建学生驱动器类

  • 在net.huawei.mr包里创建StudentDriver类
    在这里插入图片描述
package net.huawei.mr;

import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.FSDataInputStream;
import org.apache.hadoop.fs.FileStatus;
import org.apache.hadoop.fs.FileSystem;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.IOUtils;
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 java.net.URI;

/**
 * 功能：学生驱动器类
 * 作者：华卫
 * 日期：2023年12月29日
 */
public class StudentDriver {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建配置对象
        Configuration conf = new Configuration();
        // 设置客户端使用数据节点主机名属性
        conf.set("dfs.client.use.datanode.hostname", "true");

        // 获取作业实例
        Job job = Job.getInstance(conf);
        // 设置作业启动类
        job.setJarByClass(StudentDriver.class);

        // 设置Mapper类
        job.setMapperClass(StudentMapper.class);
        // 设置map任务输出键类型
        job.setMapOutputKeyClass(Student.class);
        // 设置map任务输出值类型
        job.setMapOutputValueClass(NullWritable.class);

        // 设置Reducer类
//        job.setReducerClass(StudentReducer.class);
//        // 设置reduce任务输出键类型
//        job.setOutputKeyClass(Text.class);
//        // 设置reduce任务输出值类型
//        job.setOutputValueClass(NullWritable.class);

        // 定义uri字符串
        String uri = "hdfs://master:9000";

        // 创建输入目录
        Path inputPath = new Path(uri + "/sortstudent/input");
        // 创建输出目录
        Path outputPath = new Path(uri + "/sortstudent/output");

        // 获取文件系统
        FileSystem fs = FileSystem.get(new URI(uri), conf);
        // 删除输出目录（第二个参数设置是否递归）
        fs.delete(outputPath, true);

        // 给作业添加输入目录（允许多个）
        FileInputFormat.addInputPath(job, inputPath);
        // 给作业设置输出目录（只能一个）
        FileOutputFormat.setOutputPath(job, outputPath);

        // 等待作业完成
        job.waitForCompletion(true);

        // 输出统计结果
        System.out.println("======统计结果======");
        FileStatus[] fileStatuses = fs.listStatus(outputPath);
        for (int i = 1; i < fileStatuses.length; i++) {
            // 输出结果文件路径
            System.out.println(fileStatuses[i].getPath());
            // 获取文件系统数据字节输入流
            FSDataInputStream in = fs.open(fileStatuses[i].getPath());
            // 将结果文件显示在控制台
            IOUtils.copyBytes(in, System.out, 4096, false);
        }
    }
}
  • 注意：暂时将Reducer类的设置注释掉

8、启动应用，查看结果

  • 运行StudentDriver 类，看到输出的学生对象确实按按年龄降序排列
    在这里插入图片描述
  • 恢复对Reducer类的设置
    在这里插入图片描述
  • 运行StudentDriver 类，输出格式没问题，学生信息也按年龄降序排列了
    在这里插入图片描述
  • 但是做了一件我们不需要的去重，少了3条记录，那就需要修改学生归并器代码

9、修改学生归并器类

  • 修改学生归并器类，遍历值迭代器，这样就不会按“年龄”去重了
    在这里插入图片描述

10、启动应用，查看结果

  • 运行StudentDriver 类，结果符合要求
    在这里插入图片描述

四、拓展练习

任务1：学生信息按年龄升序排列

  • 运行结果，如下图所示
    在这里插入图片描述

任务2：学生信息排序，先按性别升序，再按年龄降序

  • 运行结果，如下图所示
    在这里插入图片描述
# mr
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