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#150 在 Rust 模式
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arrow_convert
在 arrow-rs
上提供 API,用于在 Rust 类型与 Arrow 之间进行转换。此仓库是从 arrow2-convert
库直接移植过来的,用于与 arrow-rs
一起使用。
Arrow 生态系统提供了许多方法,可以在 Arrow 和多种语言中的其他流行格式之间进行转换。此项目旨在满足以 Rust 为主的数据管道轻松在 Arrow 之间进行转换的需求,具有强类型和任意嵌套。
示例
以下示例执行了一个具有单个字段的结构的往返转换。
请参阅 complex_example.rs 以了解功能齐全的用法。
/// Simple example
use arrow::array::{Array, ArrayRef};
use arrow_convert::{deserialize::TryIntoCollection, serialize::TryIntoArrow, ArrowField, ArrowSerialize, ArrowDeserialize};
#[derive(Debug, Clone, PartialEq, ArrowField, ArrowSerialize, ArrowDeserialize)]
pub struct Foo {
name: String,
}
fn main() {
// an item
let original_array = [
Foo { name: "hello".to_string() },
Foo { name: "one more".to_string() },
Foo { name: "good bye".to_string() },
];
// serialize to an arrow array. try_into_arrow() is enabled by the TryIntoArrow trait
let arrow_array: ArrayRef = original_array.try_into_arrow().unwrap();
// which can be cast to an Arrow StructArray and be used for all kinds of IPC, FFI, etc.
// supported by `arrow`
let struct_array= arrow_array.as_any().downcast_ref::<arrow::array::StructArray>().unwrap();
assert_eq!(struct_array.len(), 3);
// deserialize back to our original vector via TryIntoCollection trait.
let round_trip_array: Vec<Foo> = arrow_array.try_into_collection().unwrap();
assert_eq!(round_trip_array, original_array);
}
API
实现 ArrowField
、ArrowSerialize
和 ArrowDeserialize
特性的类型可以通过 try_into_arrow
和 try_into_collection
方法在 Arrow 之间进行转换。
可以使用 ArrowField
、ArrowSerialize
和 ArrowDeserialize
derive 宏为结构和枚举生成这些特性的实现。也可以通过手动实现这些特性为任何需要转换为 Arrow 或从 Arrow 转换的类型定义自定义实现。
要将数据序列化为arrow格式,可以使用TryIntoArrow::try_into_arrow
将任何可迭代对象序列化为arrow::Array
或arrow::Chunk
。其中,arrow::Array
代表内存中的Arrow布局,而arrow::Chunk
代表列组,可以与arrow
API结合使用,例如转换为parquet格式和arrow flight RPC。
要从arrow反序列化,可以使用TryIntoCollection::try_into_collection
将arrow::Array
表示形式反序列化为实现了FromIterator
的任何容器。
默认实现
以下类型提供了上述特质的默认实现:
- 数值类型
- 其他类型
- 时间类型
- 如果T实现了
ArrowField
,则为Option - 如果T实现了
ArrowField
,则为Vec [T; SIZE]
如果T实现了ArrowField
- 支持大型Arrow类型
LargeBinary
、LargeString
、LargeList
,可通过type
属性实现。请参阅complex_example.rs以获取用法。 - 支持固定大小类型
FixedSizeBinary
、FixedSizeList
,可通过FixedSizeVec
类型覆盖实现。- 注意:不支持
FixedSizeList
的嵌套。
- 注意:不支持
枚举
枚举仍是一个实验性功能,需要进行集成测试。Rust枚举数组会被转换为Arrow::UnionArray
。关于枚举的一些额外说明
- Rust单元变体使用
bool
数据类型来表示。
i128
i128
表示一个十进制数字,需要指定精度和比例才能作为Arrow数据类型使用。可以通过使用I128
类型覆盖来指定精度和比例。
例如,要将i128
用作结构体的字段
use arrow_convert::field::I128;
use arrow_convert::ArrowField;
#[derive(Debug, ArrowField)]
struct S {
#[arrow_field(type = "I128<32, 32>")]
field: i128,
}
可以使用arrow_serialize_to_mutable_array
和arrow_array_deserialize_iterator_as_type
方法将vec<i128>
转换为/从arrow进行转换。
use arrow::array::{Array, ArrayBuilder, ArrayRef};
use arrow_convert::serialize::arrow_serialize_to_mutable_array;
use arrow_convert::deserialize::arrow_array_deserialize_iterator_as_type;
use arrow_convert::field::I128;
use std::borrow::Borrow;
use std::sync::Arc;
fn convert_i128() {
let original_array = vec![1 as i128, 2, 3];
let b: ArrayRef = Arc::new(arrow_serialize_to_mutable_array::<_, I128<32,32>, _>(
&original_array).unwrap().finish());
let round_trip: Vec<i128> = arrow_array_deserialize_iterator_as_type::<_, I128<32,32>>(
b.borrow()).unwrap().collect();
assert_eq!(original_array, round_trip);
}
嵌套Option类型
由于Arrow格式只支持一层有效性,嵌套Option类型,如Option<Option<T>>
,在序列化到Arrow之后,将丢失任何中间嵌套的None值。例如,Some(None)
将被序列化为None
,
缺少的功能
- 目前不支持泛型、切片和引用。
这不是一个详尽的列表。如果您需要功能,请提出问题。
内存
透传转换执行单个内存复制。反序列化执行从arrow到目标位置的复制。序列化执行从源到arrow的复制。就地反序列化在理论上可行,但目前不支持。
内部结构
与Serde的相似之处
设计灵感来自Serde。`ArrowSerialize`和`ArrowDeserialize`分别是Serde的`Serialize`和`Deserialize`的对应物。
然而,与Serde的特质提供对Serde数据模型的详尽且灵活的映射不同,arrow_convert的特质提供对Arrow数据结构的更窄映射。
具体来说,`ArrowSerialize`特质提供了将类型序列化到相应的`arrow::array::ArrayBuilder`的逻辑。`ArrowDeserialize`特质从相应的`arrow::array::ArrowArray`反序列化类型。
解决方案
诸如部分实现特殊化和泛型关联类型(目前仅在nightly构建中可用)等特性可以极大地简化底层实现。
例如,自定义类型需要显式通过在原始类型上使用`arrow_enable_vec_for_type`宏来启用Vec序列化。这是必要的,因为Vec是Arrow中的特殊类型,但没有实现特殊化,就无法为它编写特殊案例。
通用的关联类型的存在将简化大型和固定类型实现,因为可以定义一个通用的ArrayBuilder。理想情况下,为了代码的重用性,我们不必重新实现ArrowSerialize
和ArrowDeserialize
对于大型和固定大小的类型,因为这些类型的原始数据类型是相同的。然而,这要求特质的函数将一个通用的有界可变数组作为参数,而不是单个数组类型。这要求ArrowSerialize
和ArrowDeserialize
实现能够将界限作为关联类型的一部分指定,而没有泛型关联类型这是不可能的。
因此,我们不得不牺牲代码的重用性,并通过提供分离的ArrowSerialize
和ArrowDeserialize
实现来引入一些复杂性,这些实现是通过占位符结构为大型和固定大小类型提供的。这也要求引入Type
关联类型到ArrowField
,这样箭头类型可以通过宏字段属性来覆盖,而不会影响实际类型。
许可证
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- Apache许可证,版本2.0 (LICENSE-APACHE 或 https://apache.ac.cn/licenses/LICENSE-2.0)
- MIT许可证 (LICENSE-MIT 或 http://opensource.org/licenses/MIT)
任选其一。
贡献
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