学习目标/Target

掌握网站转化率统计实现思路

了解如何生成用户浏览网页数据

掌握如何创建Spark连接并读取数据集

掌握利用Spark SQL统计每个页面访问次数

掌握利用Spark SQL获取每个用户浏览网页的顺序

掌握利用Spark SQL合并同一用户浏览的网页

掌握利用Spark SQL统计每个单跳的次数

掌握利用Spark SQL计算页面单跳转化率

掌握将数据持久化到HBase数据库

熟悉通过Spark On YARN运行程序

概述

       网站转化率（conversion rate）是指用户进行了相应目标行动的访问次数与总访问次数的比率。这里所指的相应目标行动可以是用户登录、用户注册、用户浏览、用户购买等一系列用户行为，因此网站转化率是一个广义的概念。页面单跳转化率是网站转化率的一种统计形式，通过统计页面单跳转化率，来优化页面布局及营销策略，使访问网站的用户可以更深层次的浏览网站。本章我们将对用户浏览网页数据进行分析，从而统计出页面单跳转化率。

1. 数据集分析

       通过编写的Java程序模拟生成用户浏览网页数据作为数据集，数据集中的每一行数据代表一个用户的浏览行为，所有浏览行为都与页面-和用户有关。

{ "actionTime":"2020-07-22 06:34:02", "sessionid":"98ac879b5a0a4a4eb117dffd84da1ff4", "pageid":3, "userid":8 }

actionTime： 用户访问页面的时间；

sessionid：用于标识用户行为的唯一值；

pageid：用户浏览网页的ID；

userid：用户ID；

2.实现思路分析

       当用户浏览网页时，通过当前浏览页面（A）跳转到另一个页面（B），此用户行为被称为一次A→B的单跳。如计算A→B的页面单跳转化率，则计算公式如下。

A→B页面单跳转化率=A→B的单跳总数/A总访问次数

计算页面单跳转化率需要两部分数据，分别是A→B的单跳总数和A总访问次数。

A总访问次数可以通过聚合操作获取，A→B的单跳总数实现思路如下。

根据用户ID和访问时间对数据集进行排序操作，获取每个用户浏览网页的顺序。

根据用户ID对排序后的数据进行分组操作，将同一用户浏览的网页进行合并。

对分组后的数据进行转换操作，将同一用户浏览的网页按照浏览顺序转换为单跳形式。

对转换后的数据进行聚合操作统计每个单跳的总数，其中包括A→B的单跳总数。

页面单跳转化率统计实现过程。

3.实现网站转化率统计

3.1  生成用户浏览网页数据

       在项目SparkProject的 java目录新建Package包“cn.itcast.conversion”，用于存放实现网站转化率统计的Java文件。在包“cn.itcast.conversion”中创建文件GenerateData.java，用于模拟生成用户浏览网页数据。

       选中文件GenerateData.java并单击右键，在弹出的菜单栏选择“Run.GenerateData.main()”运行程序，生成用户浏览网页数据。

       程序运行完成后在“D:\\sparkdata”目录中会生成JSON文件user_conversion.json，该文件包含用户浏览网页数据。

3.2  修改pom.xml文件

       由于实现网站转化率统计是通过Spark SQL程序实现，所以需要在项目SparkProject的pom.xml文件中添加Spark SQL依赖。

<dependency>

    <groupId>org.apache.spark</groupId>

    <artifactId>spark-sql_2.11</artifactId>

    <version>2.3.2</version>

</dependency>

3.3  创建Spark连接并读取数据集

       在项目SparkProject的包“cn.itcast.conversion”中创建文件PageConversion.java，用于实现网站转化率统计。

public class PageConversion {

   public static void main(String[] arg){

   //实现Spark SQL程序

   }

       在文件PageConversion.java的main()方法中创建SparkSession对象，用于实现Spark SQL程序。

SparkSession spark = SparkSession

   .builder()

   //设置Application名称为page_conversion

   .appName("page_conversion")

   .getOrCreate();

       在文件PageConversion.java的main()方法中，调用SparkSession对象的read().json()方法读取外部JSON文件，将JSON文件中的数据加载到userConversionDS。

Dataset<Row> userConversionDS = spark.read().json(arg[0]);

       在文件PageConversion.java的main()方法中，调用DataSet的createOrReplaceTempView()方法，将userConversionDS创建为全局临时视图conversion_table。        

userConversionDS.createOrReplaceTempView("conversion_table");

3.4  统计每个页面访问次数

在文件PageConversion.java的main()方法中，调用SparkSession的sql()方法统计每个页面访问次数，将统计结果加载到pageIdPvDS。

Dataset<Row> pageIdPvDS = spark

   .sql("select pageid,count(*) as pageid_count " +

           "from conversion_table " +

           "group by pageid");

3.5  获取每个用户浏览网页的顺序\

       在文件PageConversion.java的main()方法中，调用SparkSession的sql()方法对每个用户浏览网页的顺序进行排序，将排序结果加载到useridGroupSortDS。

Dataset<Row> useridGroupSortDS = spark

   .sql("select userid,actionTime,pageid " +

           "from conversion_table " +

           "order by userid,actionTime");

       在文件PageConversion.java的main()方法中，调用DataSet的createOrReplaceTempView()方法，将useridGroupSortDS创建为全局临时视图conversion_group_sort_table。

useridGroupSortDS.createOrReplaceTempView("conversion_group_sort_table");

3.6  合并同一用户浏览的网页

       在文件PageConversion.java的main()方法中，调用SparkSession的sql()方法对同一用户浏览的网页进行合并，将合并结果加载到pageConversionRDD。为了后续使用flatMap()算子对合并后的数据进行扁平化处理，这里通过SparkSession的toJavaRDD()方法将DataSet转为JavaRDD。

JavaRDD<Row> pageConversionRDD = spark.sql("select userid," +     "concat_ws(',',collect_list(pageid)) as column2s " +     "from conversion_group_sort_table " +     "group by userid").toJavaRDD();

3.7  统计每个单跳的次数

       在文件PageConversion.java的main()方法中，使用flatMap()算子对pageConversionRDD进行扁平化处理，根据用户浏览网页的顺序将相邻网页拼接为单跳，将处理结果加载到rowRDD。

JavaRDD<Row> rowRDD = pageConversionRDD.flatMap(new FlatMapFunction<Row, Row>() {     @Override     public Iterator<Row> call(Row row) throws Exception {

       List<Row> list = new ArrayList<>();

       String[] page = row.get(1).toString().split(",");

       String pageConversionStr = "";  

     for (int i = 0;i<page.length-1;i++){

       if (!page[i].equals(page[i+1])){

           pageConversionStr = page[i]+"_"+page[i+1];

           list.add(RowFactory.create(pageConversionStr));

       }

   }

       return list.iterator();

   }

});

       在文件PageConversion.java的main()方法中，调用SparkSession的createDataFrame()方法和 registerTempTable()方法，将存储单跳数据的rowRDD注册临时表page_conversion_table。

StructType schema = DataTypes.createStructType(new StructField[]{     DataTypes.createStructField( "page_conversion",DataTypes.StringType,true)     }); spark.createDataFrame(rowRDD, schema).registerTempTable("page_conversion_table");

       在文件PageConversion.java的main()方法中，使用SparkSession的sql()方法统计每个单跳的次数，根据统计结果创建全局临时视图page_conversion_count_table。

spark.sql(

   "select page_conversion," +

   "count(*) as page_conversion_count " +

   "from page_conversion_table " +

   "group by page_conversion")

   .createOrReplaceTempView("page_conversion_count_table");

3.8  计算页面单跳转化率

       通过页面单跳转化率的计算公式得知，若要计算单跳A→B的页面单跳转化率，首先需要获取页面A的访问次数，然后需要获取单跳A→B的次数，最终将这两部分数据代入页面单跳转化率的计算公式中计算单跳A→B的页面单跳转化率。 在计算每个单跳的页面单跳转化率之前，需要将每个页面与每个单跳进行一一对应，也就是说如果计算单跳A→B的页面单跳转化率，那么代入页面单跳转化率计算公式中的一定是页面A的访问次数，而不能是页面B或C的访问次数。

       在文件PageConversion.java的main()方法中，使用SparkSession的sql()方法拆分单跳为起始页面和结束页面，将拆分后的数据加载到pageConversionCountDS。

Dataset<Row> pageConversionCountDS = spark

   .sql("select page_conversion_count," +

       "split(page_conversion,'_')[0] as start_page," +

       "split(page_conversion,'_')[1] as last_page " +

       "from page_conversion_count_table");

       在文件PageConversion.java的main()方法中，使用join()算子对pageIdPvDS（存储每个页面访问的次数）和pageConversionCountDS（存储每个单跳拆分后的数据）进行连接，根据连接结果创建全局临时视图page_conversion_join。

pageConversionCountDS.join(

           pageIdPvDS,

           new Column("start_page").equalTo(new Column("pageid")),             "left").createOrReplaceTempView("page_conversion_join");

       在文件PageConversion.java的main()方法中，使用SparkSession的sql()计算页面单跳转化率，将计算结果加载到resultDS。

Dataset<Row> resultDS = spark .sql("select " +

   "concat(pageid,'_',last_page) as conversion," +

   "round(" +

   "CAST(page_conversion_count AS DOUBLE)/CAST(pageid_count AS DOUBLE)" +

   ",3) as rage " +

  "from page_conversion_join");

3.9  数据持久化

       在PageConversion类中添加方法conversionToHBase()，用于将页面单跳转化率统计结果持久化到HBase数据库中，该方法包含参数dataset，表示需要向方法中传递页面单跳转化率统计结果数据。

public static void conversionToHBase(Dataset<Row> dataset) throws IOException {     HbaseUtils.createTable("conversion","page_conversion");

   String[] column = {"convert_page","convert_rage"};

   dataset.foreach(new ForeachFunction<Row>() {

       @Override

       public void call(Row row) throws Exception {

           String conversion = row.get(0).toString();

           String rage = row.get(1).toString();

           String[] value ={conversion,rage};

           HbaseUtils.putsToHBase("conversion",conversion+rage,"page_conversion",column,value);

       }

   });

}

       在文件PageConversion.java的main()方法中，调用conversionToHBase()方法并传入参数resultDS，用于在Spark SQL程序中实现conversionToHBase()方法，将页面单跳转化率统计结果数据持久化到HBase数据库中的数据表conversion。

try {

     conversionToHBase(resultDS);

} catch (IOException e) {  

   e.printStackTrace(); }

HbaseConnect.closeConnection();

spark.close();

4.运行程序

       在IntelliJ IDEA中将页面单跳转化率统计程序封装成jar包，并上传到集群环境中，通过spark-submit将程序提交到YARN中运行。

封装jar包:

由于在封装各区域热门商品Top3分析程序jar包时，将程序主类指向了“cn.itcast.top3.AreaProductTop3”，因此这里需要将pom.xml文件中的程序主类修改为“cn.itcast.conversion.PageConversion”。根据封装热门品类Top10分析程序jar包的方式封装页面单跳转化率统计程序。将封装完成的jar包重命名为“PageConversion”，通过远程连接工具SecureCRT将PageConversion.jar上传到虚拟机Spark01的/export/SparkJar/目录下。

将数据集上传到本地文件系统:

       使用远程连接工具SecureCRT连接虚拟机Spark01，在存放数据文件的目录/export/data/SparkData/（该目录需提前创建）下执行“rz”命令，将数据集user_conversion.json上传至本地文件系统。

在HDFS创建存放数据集的目录:

将数据集上传到HDFS前，需要在HDFS的根目录创建目录page_conversion，用于存放数据集user_conversion.json。

hdfs dfs -mkdir /page_conversion

上传数据集到HDFS:

将目录/export/data/SparkData/下的数据集user_conversion.json上传到HDFS的page_conversion目录下，具体命令如下。

hdfs dfs -put /export/data/SparkData/user_conversion.json /page_conversion

提交页面单跳转化率统计程序到YARN集群:

       通过Spark安装目录中bin目录下的shell脚本文件spark-submit提交页面单跳转化率统计程序到YARN集群运行。

spark-submit \

--master yarn \

--deploy-mode cluster \

--num-executors 3 \

--executor-memory 2G \

--class cn.itcast.conversion.PageConversion \

/export/SparkJar/PageConversion.jar /page_conversion/user_conversion.json

查看程序运行结果:

在虚拟机Spark01执行“hbase shell”命令，进入HBase命令行工具。

在HBase命令行工具中执行“list”命令，查看HBase数据库中的所有数据表。

> list

TABLE                                                                                                                                       conversion

查看程序运行结果

在HBase命令行工具执行“scan 'conversion'”命令，查看数据表conversion中所有数据。

       本文主要讲解了如何通过用户浏览网页数据实现网站转化率统计，首先我们对数据集进行分析，使读者了解用户浏览网页数据的数据结构。接着通过实现思路分析，使读者了解网站转化率统计的实现流程。然后通过IntelliJ IDEA开发工具实现网站转化率统计程序并将统计结果存储到HBase数据库，使读者掌握运用Java语言编写Spark SQL和HBase程序的能力。最后封装网站转化率统计程序并提交到集群运行，使读者掌握运用IntelliJ IDEA开发工具封装Spark SQL程序以及Spark ON YARN模式运行Spark SQL程序的方法。