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hive学习笔记之十一：UDTF

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本篇概览

本文是《hive学习笔记》系列的第十一篇，截至目前，一进一出的UDF、多进一出的UDAF咱们都学习过了，最后还有一进多出的UDTF留在本篇了，这也是本篇的主要内容；
一进多出的UDTF，名为用户自定义表生成函数（User-Defined Table-Generating Functions， UDTF）；
前面的文章中，咱们曾经体验过explode就是hive内置的UDTF：

hive> select explode(address) from t3;
OK
province	guangdong
city	shenzhen
province	jiangsu
city	nanjing
Time taken: 0.081 seconds, Fetched: 4 row(s)

本篇的UDTF一共有两个实例：把一列拆成多列、把一列拆成多行(每行多列)；
接下来开始实战；

源码下载

如果您不想编码，可以在GitHub下载所有源码，地址和链接信息如下表所示：

名称	链接	备注
项目主页	github.com/zq2599/blog_demos	该项目在GitHub上的主页
git仓库地址(https)	github.com/zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，https协议
git仓库地址(ssh)	git@github.com:zq2599/blog_demos.git	该项目源码的仓库地址，ssh协议

这个git项目中有多个文件夹，本章的应用在hiveudf文件夹下，如下图红框所示：

准备工作

为了验证UDTF的功能，咱们要先把表和数据都准备好：

新建名为t16的表：

create table t16(
person_name  string,
string_field string
)
row format delimited 
fields terminated by '|'
stored as textfile;

本地新建文本文件016.txt，内容如下：

tom|1:province:guangdong
jerry|2:city:shenzhen
john|3

导入数据：

load data 
local inpath '/home/hadoop/temp/202010/25/016.txt' 
overwrite into table t16;

数据准备完毕，开始编码；

UDTF开发的关键点

需要继承GenericUDTF类；
重写initialize方法，该方法的入参只有一个，类型是StructObjectInspector，从这里可以取得UDTF作用了几个字段，以及字段类型；
initialize的返回值是StructObjectInspector类型，UDTF生成的每个列的名称和类型都设置到返回值中；
重写process方法，该方法中是一进多出的逻辑代码，把每个列的数据准备好放在数组中，执行一次forward方法，就是一行记录；
close方法不是必须的，如果业务逻辑执行完毕，可以将释放资源的代码放在这里执行；
接下来，就按照上述关键点开发UDTF；

一列拆成多列

接下来要开发的UDTF，名为udf_wordsplitsinglerow，作用是将入参拆分成多个列；
下图红框中是t16表的一条原始记录的string_field字段，会被udf_wordsplitsinglerow处理：

上面红框中的字段被UDTF处理处理后，一列变成了三列，每一列的名称如下图黄框所示，每一列的值如红框所示：

以上就是咱们马上就要开发的功能；
打开前文创建的hiveudf工程，新建WordSplitSingleRow.java：

package com.bolingcavalry.hiveudf.udtf;

import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.apache.hadoop.hive.ql.exec.UDFArgumentException;
import org.apache.hadoop.hive.ql.exec.UDFArgumentLengthException;
import org.apache.hadoop.hive.ql.metadata.HiveException;
import org.apache.hadoop.hive.ql.udf.generic.GenericUDTF;
import org.apache.hadoop.hive.serde2.objectinspector.*;
import org.apache.hadoop.hive.serde2.objectinspector.ObjectInspector.Category;
import org.apache.hadoop.hive.serde2.objectinspector.primitive.PrimitiveObjectInspectorFactory;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @Description: 把指定字段拆成多列
 * @author: willzhao E-mail: zq2599@gmail.com
 * @date: 2020/11/5 14:43
 */
public class WordSplitSingleRow extends GenericUDTF {

    private PrimitiveObjectInspector stringOI = null;

    private final static String[] EMPTY_ARRAY = {"NULL", "NULL", "NULL"};

    /**
     * 一列拆成多列的逻辑在此
     * @param args
     * @throws HiveException
     */
    @Override
    public void process(Object[] args) throws HiveException {

        String input = stringOI.getPrimitiveJavaObject(args[0]).toString();

        // 无效字符串
        if(StringUtils.isBlank(input)) {
            forward(EMPTY_ARRAY);
        } else {

            // 分割字符串
            String[] array = input.split(":");

            // 如果字符串数组不合法，就返回原始字符串和错误提示
            if(null==array || array.length<3) {
                String[] errRlt = new String[3];
                errRlt[0] = input;
                errRlt[1] = "can not split to valid array";
                errRlt[2] = "-";

                forward(errRlt);
            } else {
                forward(array);
            }
        }
    }

    /**
     * 释放资源在此执行，本例没有资源需要释放
     * @throws HiveException
     */
    @Override
    public void close() throws HiveException {

    }

    @Override
    public StructObjectInspector initialize(StructObjectInspector argOIs) throws UDFArgumentException {

        List<? extends StructField> inputFields = argOIs.getAllStructFieldRefs();

        // 当前UDTF只处理一个参数，在此判断传入的是不是一个参数
        if (1 != inputFields.size()) {
            throw new UDFArgumentLengthException("ExplodeMap takes only one argument");
        }

        // 此UDTF只处理字符串类型
        if(!Category.PRIMITIVE.equals(inputFields.get(0).getFieldObjectInspector().getCategory())) {
            throw new UDFArgumentException("ExplodeMap takes string as a parameter");
        }

        stringOI = (PrimitiveObjectInspector)inputFields.get(0).getFieldObjectInspector();

        //列名集合
        ArrayList<String> fieldNames = new ArrayList<String>();

        //列对应的value值
        ArrayList<ObjectInspector> fieldOIs = new ArrayList<ObjectInspector>();

        // 第一列的列名
        fieldNames.add("id");
        // 第一列的inspector类型为string型
        fieldOIs.add(PrimitiveObjectInspectorFactory.javaStringObjectInspector);

        // 第二列的列名
        fieldNames.add("key");
        // 第二列的inspector类型为string型
        fieldOIs.add(PrimitiveObjectInspectorFactory.javaStringObjectInspector);

        // 第三列的列名
        fieldNames.add("value");
        // 第三列的inspector类型为string型
        fieldOIs.add(PrimitiveObjectInspectorFactory.javaStringObjectInspector);

        return ObjectInspectorFactory.getStandardStructObjectInspector(fieldNames, fieldOIs);
    }
}

上述代码中的重点是process方法，取得入参后用冒号分割字符串，得到数组，再调用forward方法，就生成了一行记录，该记录有三列；

验证UDTF

接下来将WordSplitSingleRow.java部署成临时函数并验证；

编码完成后，在pom.xml所在目录执行命令mvn clean package -U；
在target目录得到文件hiveudf-1.0-SNAPSHOT.jar
将jar下载到hive服务器，我这里放在此目录：/home/hadoop/udf/
在hive会话模式执行以下命令添加本地jar：

add jar /home/hadoop/udf/hiveudf-1.0-SNAPSHOT.jar;

部署临时函数：

create temporary function udf_wordsplitsinglerow as 'com.bolingcavalry.hiveudf.udtf.WordSplitSingleRow';

执行以下SQL验证：

select udf_wordsplitsinglerow(string_field) from t16;

结果如下，可见每一行记录的string_field字段都被分割成了id、key、value三个字段：

hive> select udf_wordsplitsinglerow(string_field) from t16;
OK
id	key	value
1	province	guangdong
2	city	shenzhen
3	can not split to valid array	-
Time taken: 0.066 seconds, Fetched: 3 row(s)

关键点要注意

值得注意的是，UDTF不能和其他字段同时出现在select语句中，例如以下的SQL会执行失败：

select person_name,udf_wordsplitsinglerow(string_field) from t16;

错误信息如下：

hive> select person_name,udf_wordsplitsinglerow(string_field) from t16;
FAILED: SemanticException [Error 10081]: UDTF's are not supported outside the SELECT clause, nor nested in expressions

如果希望得到UDTF和其他字段的结果，可以使用LATERAL VIEW语法，完整SQL如下：

select t.person_name, udtf_id, udtf_key, udtf_value
from (
    select person_name, string_field 
    from  t16
) t LATERAL VIEW udf_wordsplitsinglerow(t.string_field) v as  udtf_id, udtf_key, udtf_value;

查询结果如下，可见指定字段和UDTF都能显示：

hive> select t.person_name, udtf_id, udtf_key, udtf_value
    > from (
    >     select person_name, string_field 
    >     from  t16
    > ) t LATERAL VIEW udf_wordsplitsinglerow(t.string_field) v as  udtf_id, udtf_key, udtf_value;
OK
t.person_name	udtf_id	udtf_key	udtf_value
tom	1	province	guangdong
jerry	2	city	shenzhen
john	3	can not split to valid array	-
Time taken: 0.122 seconds, Fetched: 3 row(s)

一列拆成多行(每行多列)

前面咱们试过了将string_field字段拆分成id、key、value三个字段，不过拆分后总行数还是不变，接下来的UDTF，是把string_field拆分成多条记录，然后每条记录都有三个字段；
需要导入新的数据到t16表，新建文本文件016_multi.txt，内容如下：

tom|1:province:guangdong,4:city:yangjiang
jerry|2:city:shenzhen
john|3

在hive会话窗口执行以下命令，会用016_multi.txt的内容覆盖t16表已有内容：

load data 
local inpath '/home/hadoop/temp/202010/25/016_multi.txt' 
overwrite into table t16;

此时的数据如下图所示，红框中是一条记录的string_field字段值，咱们接下来要开发的UDTF，会先用逗号分隔，得到的就是1:province:guangdong和4:city:yangjiang这两个字符串，接下来对每个字符串用冒号分隔，就会得到两条id、key、value这样的记录，也就是多行多列：

预期中的UDTF结果如下图所示，红框和黄框这两条记录都来自一条记录的string_field字段值：

接下来开始编码，新建WordSplitMultiRow.java，代码如下，可见和WordSplitSingleRow的差异仅在process方法，WordSplitMultiRow的process中执行了多次forward，因此有了多条记录：

package com.bolingcavalry.hiveudf.udtf;

import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.apache.hadoop.hive.ql.exec.UDFArgumentException;
import org.apache.hadoop.hive.ql.exec.UDFArgumentLengthException;
import org.apache.hadoop.hive.ql.metadata.HiveException;
import org.apache.hadoop.hive.ql.udf.generic.GenericUDTF;
import org.apache.hadoop.hive.serde2.objectinspector.*;
import org.apache.hadoop.hive.serde2.objectinspector.ObjectInspector.Category;
import org.apache.hadoop.hive.serde2.objectinspector.primitive.PrimitiveObjectInspectorFactory;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @Description: 把指定字段拆成多行，每行有多列
 * @author: willzhao E-mail: zq2599@gmail.com
 * @date: 2020/11/5 14:43
 */
public class WordSplitMultiRow extends GenericUDTF {

    private PrimitiveObjectInspector stringOI = null;


    private final static String[] EMPTY_ARRAY = {"NULL", "NULL", "NULL"};

    /**
     * 一列拆成多列的逻辑在此
     * @param args
     * @throws HiveException
     */
    @Override
    public void process(Object[] args) throws HiveException {
        String input = stringOI.getPrimitiveJavaObject(args[0]).toString();

        // 无效字符串
        if(StringUtils.isBlank(input)) {
            forward(EMPTY_ARRAY);
        } else {

            // 用逗号分隔
            String[] rowArray = input.split(",");

            // 处理异常
            if(null==rowArray || rowArray.length<1) {
                String[] errRlt = new String[3];
                errRlt[0] = input;
                errRlt[1] = "can not split to valid row array";
                errRlt[2] = "-";

                forward(errRlt);
            } else {
                // rowArray的每个元素，都是"id:key:value"这样的字符串
                for(String singleRow : rowArray) {

                    // 要确保字符串有效
                    if(StringUtils.isBlank(singleRow)) {
                        forward(EMPTY_ARRAY);
                    } else {
                        // 分割字符串
                        String[] array = singleRow.split(":");

                        // 如果字符串数组不合法，就返回原始字符串和错误提示
                        if(null==array || array.length<3) {
                            String[] errRlt = new String[3];
                            errRlt[0] = input;
                            errRlt[1] = "can not split to valid array";
                            errRlt[2] = "-";

                            forward(errRlt);
                        } else {
                            forward(array);
                        }
                    }
                }

            }
        }
    }

    /**
     * 释放资源在此执行，本例没有资源需要释放
     * @throws HiveException
     */
    @Override
    public void close() throws HiveException {

    }

    @Override
    public StructObjectInspector initialize(StructObjectInspector argOIs) throws UDFArgumentException {

        List<? extends StructField> inputFields = argOIs.getAllStructFieldRefs();

        // 当前UDTF只处理一个参数，在此判断传入的是不是一个参数
        if (1 != inputFields.size()) {
            throw new UDFArgumentLengthException("ExplodeMap takes only one argument");
        }

        // 此UDTF只处理字符串类型
        if(!Category.PRIMITIVE.equals(inputFields.get(0).getFieldObjectInspector().getCategory())) {
            throw new UDFArgumentException("ExplodeMap takes string as a parameter");
        }

        stringOI = (PrimitiveObjectInspector)inputFields.get(0).getFieldObjectInspector();

        //列名集合
        ArrayList<String> fieldNames = new ArrayList<String>();

        //列对应的value值
        ArrayList<ObjectInspector> fieldOIs = new ArrayList<ObjectInspector>();

        // 第一列的列名
        fieldNames.add("id");
        // 第一列的inspector类型为string型
        fieldOIs.add(PrimitiveObjectInspectorFactory.javaStringObjectInspector);

        // 第二列的列名
        fieldNames.add("key");
        // 第二列的inspector类型为string型
        fieldOIs.add(PrimitiveObjectInspectorFactory.javaStringObjectInspector);

        // 第三列的列名
        fieldNames.add("value");
        // 第三列的inspector类型为string型
        fieldOIs.add(PrimitiveObjectInspectorFactory.javaStringObjectInspector);

        return ObjectInspectorFactory.getStandardStructObjectInspector(fieldNames, fieldOIs);
    }
}

验证UDTF

接下来将WordSplitMultiRow.java部署成临时函数并验证；

编码完成后，在pom.xml所在目录执行命令mvn clean package -U；
在target目录得到文件hiveudf-1.0-SNAPSHOT.jar
将jar下载到hive服务器，我这里放在此目录：/home/hadoop/udf/
如果还在同一个hive会话模式，需要先清理掉之前的jar和函数：

drop temporary function if exists udf_wordsplitsinglerow;
delete jar /home/hadoop/udf/hiveudf-1.0-SNAPSHOT.jar;

在hive会话模式执行以下命令添加本地jar：

add jar /home/hadoop/udf/hiveudf-1.0-SNAPSHOT.jar;

部署临时函数：

create temporary function udf_wordsplitmultirow as 'com.bolingcavalry.hiveudf.udtf.WordSplitMultiRow';

执行以下SQL验证：

select udf_wordsplitmultirow(string_field) from t16;

结果如下，可见每一行记录的string_field字段都被分割成了id、key、value三个字段：

hive> select udf_wordsplitmultirow(string_field) from t16;
OK
id	key	value
1	province	guangdong
4	city	yangjiang
2	city	shenzhen
3	can not split to valid array	-
Time taken: 0.041 seconds, Fetched: 4 row(s)

用LATERAL VIEW语法尝试将其他字段也查出来，SQL如下：

select t.person_name, udtf_id, udtf_key, udtf_value
from (
    select person_name, string_field 
    from  t16
) t LATERAL VIEW udf_wordsplitmultirow(t.string_field) v as  udtf_id, udtf_key, udtf_value;

结果如下，符合预期：

hive> select t.person_name, udtf_id, udtf_key, udtf_value
    > from (
    >     select person_name, string_field 
    >     from  t16
    > ) t LATERAL VIEW udf_wordsplitmultirow(t.string_field) v as  udtf_id, udtf_key, udtf_value;
OK
t.person_name	udtf_id	udtf_key	udtf_value
tom	1	province	guangdong
tom	4	city	yangjiang
jerry	2	city	shenzhen
john	3	can not split to valid array	-
Time taken: 0.056 seconds, Fetched: 4 row(s)

至此，HIVE的三种用户自定义函数咱们都学习和实践完成了，希望这些内容能给您的实践带来一些参考；

我是欣宸，期待与您一同畅游Java世界…

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