跳到内容

arrow 包提供了将单个数据文件读取到内存中的函数,支持多种常见格式。默认情况下,调用任何这些函数都会返回一个 R 数据框。要返回 Arrow 表,请设置参数 as_data_frame = FALSE

对于将数据写入单个文件,arrow 包提供了以下函数,这些函数可用于 R 数据框和 Arrow 表

所有这些函数都可以读取和写入本地文件系统或云存储中的文件。有关 arrow 中云存储支持的更多信息,请参阅 云存储文章

arrow 包还支持读取大于内存的单个数据文件,以及读取和写入多文件数据集。这使得能够分析和处理大于内存的数据,并提供了将数据划分为较小块的能力,而无需将完整数据加载到内存中。有关此主题的更多信息,请参阅 数据集文章

Parquet 格式

Apache Parquet 是存储分析数据的流行选择;它是一种二进制格式,针对减少文件大小和快速读取性能进行了优化,特别是对于基于列的访问模式。使用 arrow 读取和写入 Parquet 数据的最简单方法是使用 read_parquet()write_parquet() 函数。为了说明这一点,我们将 dplyr 中包含的 starwars 数据写入一个 Parquet 文件,然后将其读回。首先加载 arrow 和 dplyr 包

library(arrow, warn.conflicts = FALSE)
library(dplyr, warn.conflicts = FALSE)

接下来我们将数据框写入位于 file_path 的 Parquet 文件

file_path <- tempfile()
write_parquet(starwars, file_path)

Parquet 文件的大小通常比相应的 CSV 文件要小得多。这部分归因于使用了文件压缩:默认情况下,使用 arrow 包写入的 Parquet 文件使用 Snappy 压缩,但也支持 gzip 等其他选项。有关更多信息,请参见 help("write_parquet", package = "arrow")

在写入 Parquet 文件后,我们现在可以使用 read_parquet() 读取它

read_parquet(file_path)
## # A tibble: 87 x 14
##    name     height  mass hair_color skin_color eye_color birth_year sex   gender
##    <chr>     <int> <dbl> <chr>      <chr>      <chr>          <dbl> <chr> <chr> 
##  1 Luke Sk~    172    77 blond      fair       blue            19   male  mascu~
##  2 C-3PO       167    75 NA         gold       yellow         112   none  mascu~
##  3 R2-D2        96    32 NA         white, bl~ red             33   none  mascu~
##  4 Darth V~    202   136 none       white      yellow          41.9 male  mascu~
##  5 Leia Or~    150    49 brown      light      brown           19   fema~ femin~
##  6 Owen La~    178   120 brown, gr~ light      blue            52   male  mascu~
##  7 Beru Wh~    165    75 brown      light      blue            47   fema~ femin~
##  8 R5-D4        97    32 NA         white, red red             NA   none  mascu~
##  9 Biggs D~    183    84 black      light      brown           24   male  mascu~
## 10 Obi-Wan~    182    77 auburn, w~ fair       blue-gray       57   male  mascu~
## # i 77 more rows
## # i 5 more variables: homeworld <chr>, species <chr>, films <list<character>>,
## #   vehicles <list<character>>, starships <list<character>>

默认情况下是返回数据框或 tibble。如果我们想要 Arrow 表,我们将设置 as_data_frame = FALSE

read_parquet(file_path, as_data_frame = FALSE)
## Table
## 87 rows x 14 columns
## $name <string>
## $height <int32>
## $mass <double>
## $hair_color <string>
## $skin_color <string>
## $eye_color <string>
## $birth_year <double>
## $sex <string>
## $gender <string>
## $homeworld <string>
## $species <string>
## $films: list<element <string>>
## $vehicles: list<element <string>>
## $starships: list<element <string>>

Parquet 文件的一个有用功能是它们按列存储数据,并包含元数据,这些元数据允许文件读取器跳到文件的相关部分。这意味着可以仅加载部分列,而无需读取完整文件。read_parquet()col_select 参数支持此功能

read_parquet(file_path, col_select = c("name", "height", "mass"))
## # A tibble: 87 x 3
##    name               height  mass
##    <chr>               <int> <dbl>
##  1 Luke Skywalker        172    77
##  2 C-3PO                 167    75
##  3 R2-D2                  96    32
##  4 Darth Vader           202   136
##  5 Leia Organa           150    49
##  6 Owen Lars             178   120
##  7 Beru Whitesun Lars    165    75
##  8 R5-D4                  97    32
##  9 Biggs Darklighter     183    84
## 10 Obi-Wan Kenobi        182    77
## # i 77 more rows

可以使用 props 参数对 Parquet 读取器进行细粒度的控制。有关详细信息,请参见 help("ParquetArrowReaderProperties", package = "arrow")

将数据写入 Parquet 或 Arrow/Feather 文件以及将这些文件读回 R 时,会保留 R 对象属性。这使得能够对 sf::sf 对象、带有 haven::labelled 列的 R 数据框以及带有其他自定义属性的数据框进行往返写入和读取。要了解有关 arrow 如何处理元数据的更多信息,请参阅 元数据文章

Arrow/Feather 格式

Arrow 文件格式的开发是为了为数据框提供二进制列式序列化,以使读取和写入数据框更加高效,并使跨数据分析语言共享数据变得容易。这种文件格式有时被称为 Feather,因为它起源于最初的 Feather 项目,现在已移入 Arrow 项目本身。您可以在 Arrow 规范页面上找到 Arrow 格式版本 2 的详细规范 - 正式称为 Arrow IPC 文件格式

write_feather() 函数默认写入版本 2 Arrow/Feather 文件,并支持多种文件压缩。基本用法如下所示

file_path <- tempfile()
write_feather(starwars, file_path)

read_feather() 函数提供了一个熟悉的接口来读取 feather 文件

read_feather(file_path)
## # A tibble: 87 x 14
##    name     height  mass hair_color skin_color eye_color birth_year sex   gender
##    <chr>     <int> <dbl> <chr>      <chr>      <chr>          <dbl> <chr> <chr> 
##  1 Luke Sk~    172    77 blond      fair       blue            19   male  mascu~
##  2 C-3PO       167    75 NA         gold       yellow         112   none  mascu~
##  3 R2-D2        96    32 NA         white, bl~ red             33   none  mascu~
##  4 Darth V~    202   136 none       white      yellow          41.9 male  mascu~
##  5 Leia Or~    150    49 brown      light      brown           19   fema~ femin~
##  6 Owen La~    178   120 brown, gr~ light      blue            52   male  mascu~
##  7 Beru Wh~    165    75 brown      light      blue            47   fema~ femin~
##  8 R5-D4        97    32 NA         white, red red             NA   none  mascu~
##  9 Biggs D~    183    84 black      light      brown           24   male  mascu~
## 10 Obi-Wan~    182    77 auburn, w~ fair       blue-gray       57   male  mascu~
## # i 77 more rows
## # i 5 more variables: homeworld <chr>, species <chr>, films <list<character>>,
## #   vehicles <list<character>>, starships <list<character>>

与 Parquet 读取器一样,此读取器支持仅读取部分列,并且可以生成 Arrow 表输出

read_feather(
  file = file_path,
  col_select = c("name", "height", "mass"),
  as_data_frame = FALSE
)
## Table
## 87 rows x 3 columns
## $name <string>
## $height <int32>
## $mass <double>

CSV 格式

arrow 包的读写功能还包括对 CSV 和其他文本分隔文件的支持。read_csv_arrow()read_tsv_arrow()read_delim_arrow() 函数都使用 Arrow C++ CSV 读取器来读取数据文件,其中 Arrow C++ 选项已映射到参数,方式类似于 readr::read_delim() 中使用的约定,并且有一个受 vroom::vroom() 启发的 col_select 参数。

下面展示了使用 arrow 写入和读取 CSV 文件的简单示例

file_path <- tempfile()
write_csv_arrow(mtcars, file_path)
read_csv_arrow(file_path, col_select = starts_with("d"))
## # A tibble: 32 x 2
##     disp  drat
##    <dbl> <dbl>
##  1  160   3.9 
##  2  160   3.9 
##  3  108   3.85
##  4  258   3.08
##  5  360   3.15
##  6  225   2.76
##  7  360   3.21
##  8  147.  3.69
##  9  141.  3.92
## 10  168.  3.92
## # i 22 more rows

除了 readr 风格的参数(delimquoteescape_doubleescape_backslash 等)提供的选项外,您还可以使用 schema 参数来指定列类型:有关详细信息,请参见 schema() 帮助。还可以选择使用 parse_optionsconvert_optionsread_options 对 arrow csv 读取器进行细粒度的控制:有关详细信息,请参见 help("CsvReadOptions", package = "arrow")

JSON 格式

arrow 包支持使用 read_json_arrow() 函数从行分隔的 JSON 中读取(但不写入)表格数据。下面是一个最小示例

file_path <- tempfile()
writeLines('
    { "hello": 3.5, "world": false, "yo": "thing" }
    { "hello": 3.25, "world": null }
    { "hello": 0.0, "world": true, "yo": null }
  ', file_path, useBytes = TRUE)
read_json_arrow(file_path)
## # A tibble: 3 x 3
##   hello world yo   
##   <dbl> <lgl> <chr>
## 1  3.5  FALSE thing
## 2  3.25 NA    NA   
## 3  0    TRUE  NA

进一步阅读