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文章目录
01 引言
在前面的博客，我们学习了Flink的一些API了，有兴趣的同学可以参阅下：
- 《Flink教程（01）- Flink知识图谱》
- 《Flink教程（02）- Flink入门》
- 《Flink教程（03）- Flink环境搭建》
- 《Flink教程（04）- Flink入门案例》
- 《Flink教程（05）- Flink原理简单分析》
- 《Flink教程（06）- Flink批流一体API（Source示例）》
- 《Flink教程（07）- Flink批流一体API（Transformation示例）》
- 《Flink教程（08）- Flink批流一体API（Sink示例）》
- 《Flink教程（09）- Flink批流一体API（Connectors示例）》
- 《Flink教程（10）- Flink批流一体API（其它）》
- 《Flink教程（11）- Flink高级API（Window）》
- 《Flink教程（12）- Flink高级API（Time与Watermaker）》
- 《Flink教程（13）- Flink高级API（状态管理）》
- 《Flink教程（14）- Flink高级API（容错机制）》
- 《Flink教程（15）- Flink高级API（并行度）》
- 《Flink教程（16）- Flink Table与SQL》
- 《Flink教程（17）- Flink Table与SQL（案例与SQL算子）》
本文主要是整理一下之前学习的API，然后再使用几个案例来加深印象。
02 脑图整理
2.1 Flink 程序模型
2.2 Flink 四大基石
2.3 Flink Table&SQL
03 案例
3.1 实时大屏统计
3.1.1 需求
需求如下：
- 实时计算出当天零点截止到当前时间的销售总额
- 计算出各个分类的销售top3
- 每秒钟更新一次统计结果
3.1.2 数据
首先我们通过自定义source模拟订单的生成，生成了一个Tuple2，第一个元素是分类，第二个元素表示这个分类下产生的订单金额，金额我们通过随机生成。
/** * 自定义数据源实时产生订单数据Tuple2<分类, 金额> */
public static class MySource implements SourceFunction<Tuple2<String, Double>>{
private boolean flag = true;
private String[] categorys = {
"女装", "男装","图书", "家电","洗护", "美妆","运动", "游戏","户外", "家具","乐器", "办公"};
private Random random = new Random();
@Override
public void run(SourceContext<Tuple2<String, Double>> ctx) throws Exception {
while (flag){
//随机生成分类和金额
int index = random.nextInt(categorys.length);//[0~length) ==> [0~length-1]
String category = categorys[index];//获取的随机分类
double price = random.nextDouble() * 100;//注意nextDouble生成的是[0~1)之间的随机数,*100之后表示[0~100)
ctx.collect(Tuple2.of(category,price));
Thread.sleep(20);
}
}
@Override
public void cancel() {
flag = false;
}
}
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3.1.3 编码步骤
step1：env
step2：source
step3：transformation
- 3.1 定义大小为一天的窗口,第二个参数表示中国使用的UTC+08:00时区比UTC时间早：.keyBy(0) window(TumblingProcessingTimeWindows.of(Time.days(1), Time.hours(-8))
- 3.2 定义一个1s的触发器：.trigger(ContinuousProcessingTimeTrigger.of(Time.seconds(1)))
- 3.3聚合结果：.aggregate(new PriceAggregate(), new WindowResult());
- 3.4看一下聚合的结果：CategoryPojo(category=男装, totalPrice=17225.26, dateTime=2020-10-20 08:04:12)
step4：使用上面聚合的结果,实现业务需求:result.keyBy(“dateTime”)
//每秒钟更新一次统计结果
.window(TumblingProcessingTimeWindows.of(Time.seconds(1)))
//在ProcessWindowFunction中实现该复杂业务逻辑
.process(new WindowResultProcess());
- 4.1.实时计算出当天零点截止到当前时间的销售总额
- 4.2.计算出各个分类的销售top3
- 4.3.每秒钟更新一次统计结果
step5：execute
3.1.4 代码实现
IT知识分享网/** * 模拟双11商品实时交易大屏统计分析 * * @author : YangLinWei * @createTime: 2022/3/8 10:39 下午 */
public class DoubleElevenBigScreem {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//编码步骤:
//1.env
StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
env.setParallelism(1);//学习测试方便观察
//2.source
//模拟实时订单信息
DataStreamSource<Tuple2<String, Double>> sourceDS = env.addSource(new MySource());
/* 注意:需求如下： -1.实时计算出11月11日00:00:00零点开始截止到当前时间的销售总额 -2.计算出各个分类的销售额top3 -3.每1秒钟更新一次统计结果 如果使用之前学习的简单的timeWindow(Time size窗口大小, Time slide滑动间隔)来处理, 如xxx.timeWindow(24小时,1s),计算的是需求中的吗? 不是!如果使用之前的做法那么是完成不了需求的,因为: 如11月11日00:00:01计算的是11月10号[00:00:00~23:59:59s]的数据 而我们应该要计算的是:11月11日00:00:00~11月11日00:00:01 所以不能使用之前的简单做法!*/
//3.transformation
//.keyBy(0)
SingleOutputStreamOperator<CategoryPojo> tempAggResult = sourceDS.keyBy(0)
//3.1定义大小为一天的窗口,第二个参数表示中国使用的UTC+08:00时区比UTC时间早
/* of(Time 窗口大小, Time 带时间校准的从哪开始)源码中有解释: 如果您居住在不使用UTC±00：00时间的地方，例如使用UTC + 08：00的中国，并且您需要一个大小为一天的时间窗口， 并且窗口从当地时间的每00:00:00开始，您可以使用of(Time.days(1)，Time.hours(-8)) 注意:该代码如果在11月11日运行就会从11月11日00:00:00开始记录直到11月11日23:59:59的1天的数据 注意:我们这里简化了没有把之前的Watermaker那些代码拿过来,所以直接ProcessingTime */
.window(TumblingProcessingTimeWindows.of(days(1), hours(-8)))//仅仅只定义了一个窗口大小
//3.2定义一个1s的触发器
.trigger(ContinuousProcessingTimeTrigger.of(seconds(1)))
//上面的3.1和3.2相当于自定义窗口的长度和触发时机
//3.3聚合结果.aggregate(new PriceAggregate(), new WindowResult());
//.sum(1)//以前的写法用的默认的聚合和收集
//现在可以自定义如何对price进行聚合,并自定义聚合结果用怎样的格式进行收集
.aggregate(new PriceAggregate(), new WindowResult());
//3.4看一下初步聚合的结果
tempAggResult.print("初步聚合结果");
//CategoryPojo(category=运动, totalPrice=118.69, dateTime=2020-10-20 08:04:12)
//上面的结果表示:当前各个分类的销售总额
/* 注意:需求如下： -1.实时计算出11月11日00:00:00零点开始截止到当前时间的销售总额 -2.计算出各个分类的销售额top3 -3.每1秒钟更新一次统计结果 */
//4.使用上面初步聚合的结果,实现业务需求,并sink
tempAggResult.keyBy("dateTime")//按照时间分组是因为需要每1s更新截至到当前时间的销售总额
//每秒钟更新一次统计结果
//Time size 为1s,表示计算最近1s的数据
.window(TumblingProcessingTimeWindows.of(seconds(1)))
//在ProcessWindowFunction中实现该复杂业务逻辑,一次性将需求1和2搞定
//-1.实时计算出11月11日00:00:00零点开始截止到当前时间的销售总额
//-2.计算出各个分类的销售额top3
//-3.每1秒钟更新一次统计结果
.process(new WindowResultProcess());//window后的process方法可以处理复杂逻辑
//5.execute
env.execute();
}
/** * 自定义数据源实时产生订单数据Tuple2<分类, 金额> */
public static class MySource implements SourceFunction<Tuple2<String, Double>> {
private boolean flag = true;
private String[] categorys = {
"女装", "男装", "图书", "家电", "洗护", "美妆", "运动", "游戏", "户外", "家具", "乐器", "办公"};
private Random random = new Random();
@Override
public void run(SourceContext<Tuple2<String, Double>> ctx) throws Exception {
while (flag) {
//随机生成分类和金额
int index = random.nextInt(categorys.length);//[0~length) ==> [0~length-1]
String category = categorys[index];//获取的随机分类
double price = random.nextDouble() * 100;//注意nextDouble生成的是[0~1)之间的随机数,*100之后表示[0~100)
ctx.collect(Tuple2.of(category, price));
Thread.sleep(20);
}
}
@Override
public void cancel() {
flag = false;
}
}
/** * 自定义价格聚合函数,其实就是对price的简单sum操作 * AggregateFunction<IN, ACC, OUT> * AggregateFunction<Tuple2<String, Double>, Double, Double> */
private static class PriceAggregate implements AggregateFunction<Tuple2<String, Double>, Double, Double> {
//初始化累加器为0
@Override
public Double createAccumulator() {
return 0D; //D表示Double,L表示long
}
//把price往累加器上累加
@Override
public Double add(Tuple2<String, Double> value, Double accumulator) {
return value.f1 + accumulator;
}
//获取累加结果
@Override
public Double getResult(Double accumulator) {
return accumulator;
}
//各个subTask的结果合并
@Override
public Double merge(Double a, Double b) {
return a + b;
}
}
/** * 用于存储聚合的结果 */
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public static class CategoryPojo {
private String category;//分类名称
private double totalPrice;//该分类总销售额
private String dateTime;// 截止到当前时间的时间,本来应该是EventTime,但是我们这里简化了直接用当前系统时间即可
}
/** * 自定义WindowFunction,实现如何收集窗口结果数据 * interface WindowFunction<IN, OUT, KEY, W extends Window> * interface WindowFunction<Double, CategoryPojo, Tuple的真实类型就是String就是分类, W extends Window> */
private static class WindowResult implements WindowFunction<Double, CategoryPojo, Tuple, TimeWindow> {
//定义一个时间格式化工具用来将当前时间(双十一那天订单的时间)转为String格式
SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
@Override
public void apply(Tuple tuple, TimeWindow window, Iterable<Double> input, Collector<CategoryPojo> out) throws Exception {
String category = ((Tuple1<String>) tuple).f0;
Double price = input.iterator().next();
//为了后面项目铺垫,使用一下用Bigdecimal来表示精确的小数
BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(price);
//setScale设置精度保留2位小数,
double roundPrice = bigDecimal.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();//四舍五入
long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
String dateTime = df.format(currentTimeMillis);
CategoryPojo categoryPojo = new CategoryPojo(category, roundPrice, dateTime);
out.collect(categoryPojo);
}
}
/** * 实现ProcessWindowFunction * abstract class ProcessWindowFunction<IN, OUT, KEY, W extends Window> * abstract class ProcessWindowFunction<CategoryPojo, Object, Tuple就是String类型的dateTime, TimeWindow extends Window> * <p> * 把各个分类的总价加起来，就是全站的总销量金额， * 然后我们同时使用优先级队列计算出分类销售的Top3， * 最后打印出结果，在实际中我们可以把这个结果数据存储到hbase或者redis中，以供前端的实时页面展示。 */
private static class WindowResultProcess extends ProcessWindowFunction<CategoryPojo, Object, Tuple, TimeWindow> {
@Override
public void process(Tuple tuple, Context context, Iterable<CategoryPojo> elements, Collector<Object> out) throws Exception {
String dateTime = ((Tuple1<String>) tuple).f0;
//Java中的大小顶堆可以使用优先级队列来实现
//https://blog.csdn.net/hefenglian/article/details/81807527
//注意:
// 小顶堆用来计算:最大的topN
// 大顶堆用来计算:最小的topN
Queue<CategoryPojo> queue = new PriorityQueue<>(3,//初识容量
//正常的排序,就是小的在前,大的在后,也就是c1>c2的时候返回1,也就是小顶堆
(c1, c2) -> c1.getTotalPrice() >= c2.getTotalPrice() ? 1 : -1);
//在这里我们要完成需求:
// * -1.实时计算出11月11日00:00:00零点开始截止到当前时间的销售总额,其实就是把之前的初步聚合的price再累加!
double totalPrice = 0D;
double roundPrice = 0D;
Iterator<CategoryPojo> iterator = elements.iterator();
for (CategoryPojo element : elements) {
double price = element.totalPrice;//某个分类的总销售额
totalPrice += price;
BigDecimal bigDecimal = new BigDecimal(totalPrice);
roundPrice = bigDecimal.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();//四舍五入
// * -2.计算出各个分类的销售额top3,其实就是对各个分类的price进行排序取前3
//注意:我们只需要top3,也就是只关注最大的前3个的顺序,剩下不管!所以不要使用全局排序,只需要做最大的前3的局部排序即可
//那么可以使用小顶堆,把小的放顶上
// c:80
// b:90
// a:100
//那么来了一个数,和最顶上的比,如d,
//if(d>顶上),把顶上的去掉,把d放上去,再和b,a比较并排序,保证顶上是最小的
//if(d<=顶上),不用变
if (queue.size() < 3) {
//小顶堆size<3,说明数不够,直接放入
queue.add(element);
} else {
//小顶堆size=3,说明,小顶堆满了,进来一个需要比较
//"取出"顶上的(不是移除)
CategoryPojo top = queue.peek();
if (element.totalPrice > top.totalPrice) {
//queue.remove(top);//移除指定的元素
queue.poll();//移除顶上的元素
queue.add(element);
}
}
}
// * -3.每1秒钟更新一次统计结果,可以直接打印/sink,也可以收集完结果返回后再打印,
// 但是我们这里一次性处理了需求1和2的两种结果,不好返回,所以直接输出!
//对queue中的数据逆序
//各个分类的销售额top3
List<String> top3Result = queue.stream()
.sorted((c1, c2) -> c1.getTotalPrice() > c2.getTotalPrice() ? -1 : 1)//逆序
.map(c -> "(分类：" + c.getCategory() + " 销售总额：" + c.getTotalPrice() + ")")
.collect(Collectors.toList());
System.out.println("时间 ： " + dateTime + " 总价 : " + roundPrice + " top3:\n" + StringUtils.join(top3Result, ",\n"));
System.out.println("-------------");
}
}
}
运行结果：
3.2 Flink实现订单自动好评
3.2.1 需求
在电商领域会有这么一个场景，如果用户买了商品，在订单完成之后，一定时间之内没有做出评价，系统自动给与五星好评，我们今天主要使用Flink的定时器来简单实现这一功能。
3.2.2 数据
自定义source模拟生成一些订单数据：在这里，我们生了一个最简单的二元组Tuple3,包含用户id,订单id和订单完成时间三个字段。
/** * 自定义source实时产生订单数据Tuple3<用户id,订单id, 订单生成时间> */
public static class MySource implements SourceFunction<Tuple3<String, String, Long>> {
private boolean flag = true;
@Override
public void run(SourceContext<Tuple3<String, String, Long>> ctx) throws Exception {
Random random = new Random();
while (flag) {
String userId = random.nextInt(5) + "";
String orderId = UUID.randomUUID().toString();
long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
ctx.collect(Tuple3.of(userId, orderId, currentTimeMillis));
Thread.sleep(500);
}
}
@Override
public void cancel() {
flag = false;
}
}
3.2.3 编码步骤
step1：env
step2：source
step3：transformation
- 设置经过interval毫秒用户未对订单做出评价，自动给与好评.为了演示方便，设置5s的时间，long interval = 5000L;分组后使用自定义KeyedProcessFunction完成定时判断超时订单并自动好评，dataStream.keyBy(0).process(new TimerProcessFuntion(interval));
- 3.1 定义MapState类型的状态：key是订单号，value是订单完成时间
- 3.2 创建MapState
IT知识分享网MapStateDescriptor<String, Long> mapStateDesc =
new MapStateDescriptor<>("mapStateDesc", String.class, Long.class);
mapState = getRuntimeContext().getMapState(mapStateDesc);
- 3.3 注册定时器：
mapState.put(value.f0, value.f1);
ctx.timerService().registerProcessingTimeTimer(value.f1 + interval);
- 3.4 定时器被触发时执行并输出结果
step4：sink
step5：execute
3.2.4 代码实现
/** * 定时间之内没有做出评价，系统自动给与五星好评， * * @author : YangLinWei * @createTime: 2022/3/8 10:47 下午 */
public class OrderAutomaticFavorableComments {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1.env
StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
env.setParallelism(1);
//2.source
DataStreamSource<Tuple3<String, String, Long>> sourceDS = env.addSource(new MySource());
//这里可以使用订单生成时间作为事件时间,代码和之前的一样
//这里不作为重点,所以简化处理!
//3.transformation
//设置经过interval用户未对订单做出评价，自动给与好评.为了演示方便，设置5000ms的时间
long interval = 5000L;
//分组后使用自定义KeyedProcessFunction完成定时判断超时订单并自动好评
sourceDS.keyBy(0) //实际中可以对用户id进行分组
//KeyedProcessFunction:进到窗口的数据是分好组的
//ProcessFunction:进到窗口的数据是不区分分组的
.process(new TimerProcessFuntion(interval));
//4.execute
env.execute();
}
/** * 自定义source实时产生订单数据Tuple2<订单id, 订单生成时间> */
public static class MySource implements SourceFunction<Tuple3<String, String, Long>> {
private boolean flag = true;
@Override
public void run(SourceContext<Tuple3<String, String, Long>> ctx) throws Exception {
Random random = new Random();
while (flag) {
String userId = random.nextInt(5) + "";
String orderId = UUID.randomUUID().toString();
long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
ctx.collect(Tuple3.of(userId, orderId, currentTimeMillis));
Thread.sleep(500);
}
}
@Override
public void cancel() {
flag = false;
}
}
/** * 自定义处理函数用来给超时订单做自动好评! * 如一个订单进来:<订单id, 2020-10-10 12:00:00> * 那么该订单应该在12:00:00 + 5s 的时候超时! * 所以我们可以在订单进来的时候设置一个定时器,在订单时间 + interval的时候触发! * KeyedProcessFunction<K, I, O> * KeyedProcessFunction<Tuple就是String, Tuple3<用户id, 订单id, 订单生成时间>, Object> */
public static class TimerProcessFuntion extends KeyedProcessFunction<Tuple, Tuple3<String, String, Long>, Object> {
private long interval;
public TimerProcessFuntion(long interval) {
this.interval = interval;//传过来的是5000ms/5s
}
//3.1定义MapState类型的状态，key是订单号，value是订单完成时间
//定义一个状态用来记录订单信息
//MapState<订单id, 订单完成时间>
private MapState<String, Long> mapState;
//3.2初始化MapState
@Override
public void open(Configuration parameters) throws Exception {
//创建状态描述器
MapStateDescriptor<String, Long> mapStateDesc = new MapStateDescriptor<>("mapState", String.class, Long.class);
//根据状态描述器初始化状态
mapState = getRuntimeContext().getMapState(mapStateDesc);
}
//3.3注册定时器
//处理每一个订单并设置定时器
@Override
public void processElement(Tuple3<String, String, Long> value, Context ctx, Collector<Object> out) throws Exception {
mapState.put(value.f1, value.f2);
//如一个订单进来:<订单id, 2020-10-10 12:00:00>
//那么该订单应该在12:00:00 + 5s 的时候超时!
//在订单进来的时候设置一个定时器,在订单时间 + interval的时候触发!!!
ctx.timerService().registerProcessingTimeTimer(value.f2 + interval);
}
//3.4定时器被触发时执行并输出结果并sink
@Override
public void onTimer(long timestamp, OnTimerContext ctx, Collector<Object> out) throws Exception {
//能够执行到这里说明订单超时了!超时了得去看看订单是否评价了(实际中应该要调用外部接口/方法查订单系统!,我们这里没有,所以模拟一下)
//没有评价才给默认好评!并直接输出提示!
//已经评价了,直接输出提示!
Iterator<Map.Entry<String, Long>> iterator = mapState.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry<String, Long> entry = iterator.next();
String orderId = entry.getKey();
//调用订单系统查询是否已经评价
boolean result = isEvaluation(orderId);
if (result) {
//已评价
System.out.println("订单(orderid: " + orderId + ")在" + interval + "毫秒时间内已经评价，不做处理");
} else {
//未评价
System.out.println("订单(orderid: " + orderId + ")在" + interval + "毫秒时间内未评价，系统自动给了默认好评!");
//实际中还需要调用订单系统将该订单orderId设置为5星好评!
}
//从状态中移除已经处理过的订单,避免重复处理
iterator.remove();
}
}
//在生产环境下，可以去查询相关的订单系统.
private boolean isEvaluation(String key) {
return key.hashCode() % 2 == 0;//随机返回订单是否已评价
}
}
}
运行结果：
04 总结
本文主要是对之前的Flink知识的总结以及案例的讲解，谢谢大家的阅读，本文完！
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