Hadoop中序列化与Writable接口

学习笔记，整理自《Hadoop权威指南 第3版》

一、序列化

　　序列化：序列化是将 内存 中的结构化数据 转化为 能在网络上传输 或 磁盘中进行永久保存的二进制流的过程；反序列化：序列化的逆过程；

　　应用：进程间通信、网络传输、持久化；

　　Hadoop中是使用的自己的序列化格式Writable，以及结合用Avro弥补一些Writable的不足；

二：Writable接口 相关：

　　主要是3个接口：

　　　　Writable接口

　　　　WritableComparable接口　　

　　　　RawComparator接口

Writable接口中主要是两个方法：write 和 readFields

    //Writable接口原形
    public interface Writabel{
        void write(DataOutput out)throws IOException;
        void readFields(DataInput in) throws IOException;
    }

WritableComparable接口：继承自Writable接口 和 Comparable<T>接口；即有序列功能，也有比较排序功能；　

    public interface WritableComparable<T> extends Writable,Comparable<T>{
    }

Hadoop自定义比较排序接口：RawComparator接口，该接口允许实现比较数据流中的记录，而不用把数据流反序列化为对象，从而避免了新建对象的额外开销；

　　可参考：Hadoop-2.4.1学习之RawComparator及其实现

    public interface RawComparator<T> extends Comparator<T>{
        public int compare(byte[] b1, int s1, int l1, byte[] b2, int s2, int l2);
    }

工具类WritableComparator：a. 充当RawComparator的实例工厂；b. 提供了对原始compare()方法的一个默认实现；

    RawComparator<IntWritable> comparator = WritableComparator.get(IntWritable.class);
 
    //获取的comparator 即可比较两个IntWritable对象，也可直接比较两个序列化数据：
 
    //比较两上IntWritable对象
    IntWritable w1 = new IntWritable(163);
    IntWritable w2 = new IntWritable(67):
    comparator.compare(w1, w2);
 
    //比较其序列化
    byte[] b1 = serialize(w1);
    byte[] b2 = serialize(w2);
    comparator.compare(b1, 0, b1.length, b2, 0, b2.length);

三、Writable继承图

　　以上可以看出，包含了除了char类型外 Java基本类型的封装；其中Text对应Java中的String；

四、自定义一个Writable

    import java.io.DataInput;
import java.io.DataOutput;
import java.io.IOException;
 
import org.apache.hadoop.io.Text;
import org.apache.hadoop.io.WritableComparable;
 
public class TextPair implements WritableComparable<TextPair> {
    private Text first;
    private Text second;
 
    public TextPair() {
        set(new Text(), new Text());
    }
 
    public void set(Text first, Text second) {
        this.first = first;
        this.second = second;
    }
 
    public Text getFirst() {
        return this.first;
    }
 
    public Text getSecond() {
        return this.second;
    }
 
    @Override
    public void write(DataOutput out) throws IOException {
        first.write(out);
        second.write(out);
    }
 
    @Override
    public void readFields(DataInput in) throws IOException {
        first.readFields(in);
        second.readFields(in);
    }
 
    @Override
    public int hashCode() {
        return first.hashCode() * 163 + second.hashCode();
    }
 
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o)
            return true;
 
        if (o instanceof TextPair) {
            TextPair tp = (TextPair) o;
            return first.equals(tp.first) && second.equals(tp.second);
        }
        return false;
    }
 
    @Override
    public int compareTo(TextPair tp) {
        int cmp = first.compareTo(tp.first);
        if (cmp != 0) {
            return cmp;
        }
        return second.compareTo(tp.second);
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return first + "\t" + second;
    }
 
}

　　以上可以看出，主要是要实现5个方法，都是重写方法，其中序列化的write()、readFields()2个方法，排序的compareTo()，以及hashCode()和equals()2两个基本方法。

　　

五、序列化框架Avro

　　可参考：Avro总结(RPC/序列化)

　　http://www.open-open.com/lib/view/open1369363962228.html

六、SequenceFile MapFile

SequenceFile

　　SequenceFile是一个由二进制序列化过的key/value的字节流组成的文本存储文件；在map/reduce过程中，map处理文件的临时输出就是使用SequenceFile处理过的。

　　用途：

　　　　1、纯文本不合适记录二进制类型的数据，这种情况下，Hadoop的SequenceFile类非常合适，为二进制键/值对提供一个持久数据结构。并可对key value压缩处理。

　　　　2、SequenceFile可作为小文件的容器，HDFS和MR更适合处理大文件。

　　定位文件位置的两种方法：

　　　　1、seek(long poisitiuion):poisition必须是记录的边界，否则调用next()方法时会报错

　　　　2、sync(long poisition):Poisition可以不是记录的边界，如果不是边界，会定位到下一个同步点，如果Poisition之后没有同步点了，会跳转到文件的结尾位置

　　三种压缩态：

　　　　Uncompressed – 未进行压缩的状

　　　 Record compressed - 对每一条记录的value值进行了压缩（文件头中包含上使用哪种压缩算法的信息）

　　　　Block compressed – 当数据量达到一定大小后，将停止写入一个block压缩；整体压缩的方法是把所有的keylength,key,vlength,value 分别合在一起进行整体压缩，块的压缩效率要比记录的压缩效率高；

　　

　　　写入SequenceFile：

package com.lcy.hadoop.io;
 
import java.net.URI;
 
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.FileSystem;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.IOUtils;
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
import org.apache.hadoop.io.SequenceFile;
import org.apache.hadoop.io.Text;
 
public class SequenceFileWriteDemo {
 
    private static final String [] DATA={
        "One,two,buckle my shoe",
        "Three,four,shut the door",
        "Five,six,pick up sticks",
        "Seven,eight,lay them straight",
        "Nine,ten,a big fat hen"
    };
 
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // TODO Auto-generated method stub
        String uri=args[0];
        Configuration conf=new Configuration();
        FileSystem fs=FileSystem.get(URI.create(uri),conf);
        Path path=new Path(uri);
 
        IntWritable key=new IntWritable();
        Text value=new Text();
        SequenceFile.Writer writer=null;
        try{
            writer=SequenceFile.createWriter(fs,conf,path,key.getClass(),value.getClass());
            for(int i=0;i<100;i++){
                key.set(100-i);
                value.set(DATA[i%DATA.length]);
                System.out.printf("[%s]\t%s\t%s\n",writer.getLength(),key,value);
                writer.append(key, value);
            }
        }finally{
            IOUtils.closeStream(writer);
        }
    }
}

　　　读取SequenceFile：

//从头到尾读取顺序文件就是创建SequenceFile.Reader实例后反复调用next()方法迭代读取记录
//如果next()方法返回的是非null对象，则可以从该数据流中读取键值对
 
package com.lcy.hadoop.io;
 
import java.net.URI;
 
import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.FileSystem;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.IOUtils;
import org.apache.hadoop.io.SequenceFile;
import org.apache.hadoop.io.Writable;
import org.apache.hadoop.util.ReflectionUtils;
 
public class SequenceFileReadDemo {
 
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // TODO Auto-generated method stub
        String uri=args[0];
        Configuration conf=new Configuration();
        FileSystem fs=FileSystem.get(URI.create(uri),conf);
        Path path=new     Path(uri);
        SequenceFile.Reader reader=null;
        try{
            reader=new SequenceFile.Reader(fs, path, conf);
            Writable key=(Writable)ReflectionUtils.newInstance(reader.getKeyClass(), conf);
            Writable value=(Writable)ReflectionUtils.newInstance(reader.getValueClass(), conf);
            long position=reader.getPosition();
            while(reader.next(key,value)){
                String syncSeen=reader.syncSeen()?"*":" ";
                System.out.printf("[%s%s]\t%s\t%s\n",position,syncSeen,key,value);
                position=reader.getPosition();
            }
        }finally{
            IOUtils.closeStream(reader);
        }
    }
}

　　　在命令行下，可有-text 参数来查看gzip压缩文件 和 序列文件，否则直接查看可能是乱码；

　　

　　　SequenceFile内部格式：　　

　　　　　组成：

　　　　　　SequenceFile由一个header 和 随后的 多条记录组成；

　　　　　　header包含：前三字节是SequenceFile文件代码SEQ；版本号；key value类型；压缩细节；　

　　　　　　同步标识sync：用于读取文件时能够从任意位置开始识别记录边界。同步标识位于记录和记录之间，因为额外存储开销(1%)，没必要在每个记录后都有标识

　　　　　1、 record压缩：

　　　      　

　　　　　　　　record压缩 和 无压缩基本相同，只不过是值value用文件头中定义的codec压缩过，而其它key、length都不变；

　　　

　　　　　　2、block压缩：

　　　　　　

　　　　　　

　　　　　　　　block压缩是指一次性压缩多条记录，压缩率较高；

　　　　　　　　压缩时是向一个压缩块中添加记录，直到压缩后的block大于定义的值（默认为1MB）每个新块的开始都会有一个同步标识；

　　　　　　　　压缩后的格式：首先是一个指示数据块中字节数的字段；紧接着是4个字段（键长，键；值长，值 ）　　　　　　　　　

　　　　　　　　

MapFile

　　　　MapFile是已排序过的SequenceFile，它含有索引，可快速随机读取（二分查找）；

　　　　创建一个map类型的文件，实际会合成一个文件夹，文件夹中包含两部分：

　　　　　　

　　　　　　

　　　　　MapFile的读类型SequenceFile，别外包含两个随机读取key的方法：

　　　　　　public Writable get(WritableComparable key, Writable val) throws IOException

　　　　　　public Writable getClosest(WritableComparable key, Writable val) throws IOException//返回最近的key，不会因为找不到返回null；