雖然spark已經提供了大量簡單易用的API，但要想編寫出高效能的spark應用，必須要對整體框架有一定的瞭解，對於Spark初學者來說是比較困難的。

針對這個這個問題，其實在spark1.6中，已經加入了dataset，官方已經對其進行了一系列的優化，使用者可以將rdd轉化為dataset操作，減少學習成本。不過目前(1.6版本)依舊存在一些bug。

下文講解了使用RDD程式設計時，常用的幾種程式碼優化方法。

1. repartition和coalesce

這兩個方法都可以用在對資料的重新分割槽中，其中repartition是一個代價很大的操作，它會將所有的資料進行一次shuffle，然後重新分割槽。

如果你僅僅只是想減少分割槽數，從而達到減少碎片任務或者碎片資料的目的。使用coalesce就可以實現，該操作預設不會進行shuffle。其實repartition只是coalesce的shuffle版本。

一般我們會在filter運算元過濾了大量資料後使用它。比如將 partition 數從1000減少到100。這可以減少碎片任務，降低啟動task的開銷。

note1: 如果想檢視當前rdd的分割槽數，在java/scala中可以使用rdd.partitions.size()，在python中使用rdd.getNumPartitions()。

note2: 如果要增加分割槽數，只能使用repartition,或者把partition縮減為一個非常小的值，比如說“1”，也建議使用repartition。

2. mapPartitions和foreachPartitions

適當使用mapPartitions和foreachPartitions代替map和foreach可以提高程式執行速度。這類操作一次會處理一個partition中的所有資料，而不是一條資料。

mapPartition - 因為每次操作是針對partition的，那麼操作中的很多物件和變數都將可以複用，比如說在方法中使用廣播變數等。

foreachPartition - 在和外部資料庫互動操作時使用，比如 redis , mysql 等。通過該方法可以避免頻繁的建立和銷燬連結，每個partition使用一個數據庫連結，對效率的提升還是非常明顯的。

note: 此類方法也存在缺陷，因為一次處理一個partition中的所有資料，在記憶體不足的時候，將會遇到OOM的問題。

3.reduceByKey和aggregateByKey

使用reduceByKey/aggregateByKey代替groupByKey。

reduceByKey/aggregateByKey會先在map端對本地資料按照使用者定義的規則進行一次聚合，之後再將計算的結果進行shuffle，而groupByKey則會將所以的計算放在reduce階段進行（全量資料在各個節點中進行了分發和傳輸）。所以前者的操作大量的減少shuffle的資料，減少了網路IO，提高執行效率。

4. mapValues

針對k,v結構的rdd，mapValues直接對value進行操作，不對Key造成影響，可以減少不必要的分割槽操作。

5. broadcast

Spark中廣播變數有幾個常見的用法。

1. 實現map-side join

   在需要join操作時，將較小的那份資料轉化為普通的集合（陣列）進行廣播，然後在大資料集中使用小資料進行相應的查詢操作，就可以實現map-side join的功能，避免了join操作的shuffle過程。在我之前的文章中對此用法有詳細說明和過程圖解。

2. 使用較大的外部變數

   如果存在較大的外部變數（外部變數可以理解為在driver中定義的變數），比如說字典資料等。在運算過程中，會將這個變數複製出多個副本，傳輸到每個task之中進行執行。如果這個變數的大小有100M或者更大，將會浪費大量的網路IO，同時，executor也會因此被佔用大量的記憶體，造成頻繁GC，甚至引發OOM。

   因此在這種情況下，我最好提前對該變數進行廣播，它會被事先將副本分發到每個executor中，同一executor中的task則在執行時共享該變數。很大程度的減少了網路IO開銷以及executor的記憶體使用。

6. 複用RDD

避免建立一些用處不大的中間RDD(比如從父RDD抽取了某幾個欄位形成新的RDD)，這樣可以減少一些運算元操作。

對多次使用的RDD進行快取操作，減少重複計算，在下文有說明。

7. cache和persist

cache方法等價於persist(StorageLevel.MEMORY_ONLY)

不要濫用快取操作。快取操作非常消耗記憶體，快取前考慮好是否還可以對一些無關資料進行過濾。如果你的資料在接下來的操作中只使用一次，則不要進行快取。

如果需要複用RDD，則可以考慮使用快取操作，將大幅度提高執行效率。快取也分幾個級別。

• MEMORY_ONLY

  如果快取的資料量不大或是記憶體足夠，可以使用這種方式，該策略效率是最高的。但是如果記憶體不夠，之前快取的資料則會被清出記憶體。在spark1.6中，則會直接提示OOM。

• MEMORY_AND_DISK

  優先將資料寫入記憶體，如果記憶體不夠則寫入硬碟。較為穩妥的策略，但是如果不是很複雜的計算，可能重算的速度比從磁碟中讀取還要快。

• MEMORY_ONLY_SER

  會將RDD中的資料序列化後存入記憶體，佔用更小的記憶體空間，減少GC頻率，當然，取出資料時需要反序列化，同樣會消耗資源。

• MEMORY_AND_DISK_SER

  不再贅述。

• DISK_ONLY

  該策略類似於checkPoint方法，把所有的資料存入了硬碟，再使用的時候從中讀出。適用於資料量很大，重算代價也非常高的操作。

• 各種_2結尾的儲存策略

  實際上是對快取的資料做了一個備份，代價非常高，一般不建議使用。

結語

spark的優化方法還有很多，這篇文章主要從使用的角度講解了常用的優化方法，具體的使用方法可以參考博主的其他優化文章。