MapReduce 案例之Top N

1. Top N

Top-N 分析法是指从研究对象中得到所需的 N 个数据，并对这 N 个数据进行重点分析的方法。

2. 实例描述

对数据文件中的数据取最大 top-n。数据文件中的每个都是一个数据。

原始输入数据为：
10 3 8 7 6 5 1 2 9 4
11 12 17 14 15 20
19 18 13 16

输出结果为（最大的前 5 个）：
20
19
18
17
16

3. 设计思路

要找出 top N, 核心是能够想到 reduce k Task 个数 一定只有一个。

因为一个 map task 就是一个进程,有几个 map task 就有几个中间文件，有几个 reduce task 就有几个最终输出文件。我们要找的 top N 是指的全局的前 N 条数据，那么不管中间有几个 map, reduce 最终只能有一个 reduce 来汇总数据，输出 top N。

• Mapper 过程
  使用默认的 mapper 数据，一个 input split（输入分片）由一个 mapper 来处理。
  在每一个 map task 中，我们找到这个 input split 的前 n 个记录。这里我们用 TreeMap这个数据结构来保存 top n 的数据，TreeMap 默认按键的自然顺序升序进行排序。下一步，我们来加入新记录到 TreeMap 中去。在 map 中，我们对每一条记录都尝试去更新 TreeMap，最后我们得到的就是这个分片中的 local top n 的 n 个值。
  以往的 mapper 中，我们都是处理一条数据之后就 context.write 一次。而在这里是把所有这个 input split 的数据处理完之后再进行写入。所以，我们可以把这个 context.write放在 cleanup 里执行。cleanup 就是整个 mapper task 执行完之后会执行的一个函数。
  TreeMap 是一个有序的 key-value 集合，默认会根据其键的自然顺序进行排序，也可根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序。其 firstKey()方法用于返回当前这个集合第一个(最低)键。

• Reducer 过程
  只有一个 reducer，就是对 mapper 输出的数据进行再一次汇总，选出其中的 top n，即可达到我们的目的。注意的是，Treemap 默认是正序排列数据，要想满足求取 top n 倒序最大的 n 个，需要实现自己的 Comparator（）方法。

4. 程序代码

• pom文件参考MapReduce 案例之倒排索引
  http://blog.csdn.net/qq_41455420/article/details/79294951

• Map程序

package cn.itcast.hadoop.topn;

import java.util.StringTokenizer;
import java.util.TreeMap;

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

public class TopNMapper extends Mapper<LongWritable, Text, NullWritable, IntWritable> {

    private TreeMap<Integer, String> repToRecordMap = new TreeMap<Integer, String>();

    @Override
    public void map(LongWritable key, Text value, Context context) {

        String line = value.toString();
        String[] nums = line.split(" ");
        for (String num : nums) {
            repToRecordMap.put(Integer.parseInt(num), " ");
            if (repToRecordMap.size() > 5) {
                repToRecordMap.remove(repToRecordMap.firstKey());
            }
        }

    }

    @Override
    protected void cleanup(Context context) {
        for (Integer i : repToRecordMap.keySet()) {
            try {
                context.write(NullWritable.get(), new IntWritable(i));
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

• reduce程序

package cn.itcast.hadoop.topn;

import java.io.IOException;
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeMap;

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

public class TopNReducer extends Reducer<NullWritable, IntWritable, NullWritable, IntWritable> {
    private TreeMap<Integer, String> repToRecordMap = new TreeMap<Integer, String>(new Comparator<Integer>() {
        /*  
        * int compare(Object o1, Object o2) 返回一个基本类型的整型，  
        * 返回负数表示：o1 小于o2，  
        * 返回0 表示：o1和o2相等，  
        * 返回正数表示：o1大于o2。  
        * 谁大谁排后面
        */ 
        public int compare(Integer a, Integer b) {
            return b - a;
        }
    });

    public void reduce(NullWritable key, Iterable<IntWritable> values, Context context)
            throws IOException, InterruptedException {
        for (IntWritable value : values) {
            repToRecordMap.put(value.get(), " ");
            if (repToRecordMap.size() > 5) {
                repToRecordMap.remove(repToRecordMap.firstKey());
            }
        }
        for (Integer i : repToRecordMap.keySet()) {
            context.write(NullWritable.get(), new IntWritable(i));
        }
    }
}

• 主程序

package cn.itcast.hadoop.topn;

import org.apache.hadoop.conf.Configuration;
import org.apache.hadoop.fs.Path;
import org.apache.hadoop.io.IntWritable;
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;

public class TopNRunner {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Configuration conf = new Configuration();

        Job job = Job.getInstance(conf);

        job.setJarByClass(TopNRunner.class);
        job.setMapperClass(TopNMapper.class);
        job.setReducerClass(TopNReducer.class);

        job.setNumReduceTasks(1);

        job.setMapOutputKeyClass(NullWritable.class);// map阶段的输出的key
        job.setMapOutputValueClass(IntWritable.class);// map阶段的输出的value

        job.setOutputKeyClass(NullWritable.class);// reduce阶段的输出的key
        job.setOutputValueClass(IntWritable.class);// reduce阶段的输出的value

        FileInputFormat.setInputPaths(job, new Path("D:\\topN\\input"));
        FileOutputFormat.setOutputPath(job, new Path("D:\\topN\\output"));

        boolean res = job.waitForCompletion(true);
        System.exit(res ? 0 : 1);
    }
}