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Flink Java API接口介绍

更新时间:2024-06-29 GMT+08:00
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由于Flink开源版本升级,为避免出现API兼容性或可靠性问题,建议用户使用配套版本的API。

Flink常用接口

Flink主要使用到如下这几个类:

  • StreamExecutionEnvironment:是Flink流处理的基础,提供了程序的执行环境。
  • DataStream:Flink用类DataStream来表示程序中的流式数据。用户可以认为它们是含有重复数据的不可修改的集合(collection),DataStream中元素的数量是无限的。
  • KeyedStream:DataStream通过keyBy分组操作生成流,通过设置的key值对数据进行分组。
  • WindowedStream:KeyedStream通过window窗口函数生成的流,设置窗口类型并且定义窗口触发条件,然后在窗口数据上进行一些操作。
  • AllWindowedStream:DataStream通过window窗口函数生成的流,设置窗口类型并且定义窗口触发条件,然后在窗口数据上进行一些操作。
  • ConnectedStreams:将两条DataStream流连接起来并且保持原有流数据的类型,然后进行map或者flatMap操作。
  • JoinedStreams:在窗口上对数据进行等值join操作(等值就是判断两个值相同的join,比如a.id = b.id),join操作是coGroup操作的一种特殊场景。
  • CoGroupedStreams:在窗口上对数据进行coGroup操作,可以实现流的各种join类型。
图1 Flink Stream的各种流类型转换

流数据输入

表1 流数据输入的相关接口

API

说明

public final <OUT> DataStreamSource<OUT> fromElements(OUT... data)

获取用户定义的多个元素的数据,作为输入流数据。

  • type为元素的数据类型。
  • data为多个元素的具体数据。

public final <OUT> DataStreamSource<OUT> fromElements(Class<OUT> type, OUT... data)

public <OUT> DataStreamSource<OUT> fromCollection(Collection<OUT> data)

获取用户定义的集合数据,作为输入流数据。

  • type为集合中元素的数据类型。
  • typeInfo为集合中根据元素数据类型获取的类型信息。
  • data为集合数据或者可迭代的数据体。

public <OUT> DataStreamSource<OUT> fromCollection(Collection<OUT> data, TypeInformation<OUT> typeInfo)

public <OUT> DataStreamSource<OUT> fromCollection(Iterator<OUT> data, Class<OUT> type)

public <OUT> DataStreamSource<OUT> fromCollection(Iterator<OUT> data, TypeInformation<OUT> typeInfo)

public <OUT> DataStreamSource<OUT> fromParallelCollection(SplittableIterator<OUT> iterator, Class<OUT> type)

获取用户定义的集合数据,作为输入并行流数据。

  • type为集合中元素的数据类型。
  • typeInfo为集合中根据元素数据类型获取的类型信息。
  • iterator为可被分割成多个partition的迭代数据体。

public <OUT> DataStreamSource<OUT> fromParallelCollection(SplittableIterator<OUT> iterator, TypeInformation<OUT> typeInfo)

private <OUT> DataStreamSource<OUT> fromParallelCollection(SplittableIterator<OUT> iterator, TypeInformation<OUT> typeInfo, String operatorName)

public DataStreamSource<Long> generateSequence(long from, long to)

获取用户定义的一串序列数据,作为输入流数据。

  • from是指数值串的起点。
  • to是指数值串的终点。

public DataStreamSource<String> readTextFile(String filePath)

获取用户定义的某路径下的文本文件数据,作为输入流数据。

  • filePath是指文本文件的路径。
  • charsetName是编码格式的名字。

public DataStreamSource<String> readTextFile(String filePath, String charsetName)

public <OUT> DataStreamSource<OUT> readFile(FileInputFormat<OUT> inputFormat, String filePath)

获取用户定义的某路径下的文件数据,作为输入流数据。

  • filePath是指文件的路径。
  • inputFormat是指文件的格式。
  • watchType指的是文件的处理模式“PROCESS_ONCE”或者“PROCESS_CONTINUOUSLY”。
  • interval指的是多长时间判断目录或文件变化进行处理。

public <OUT> DataStreamSource<OUT> readFile(FileInputFormat<OUT> inputFormat, String filePath, FileProcessingMode watchType, long interval)

public <OUT> DataStreamSource<OUT> readFile(FileInputFormat<OUT> inputFormat, String filePath, FileProcessingMode watchType, long interval, TypeInformation<OUT> typeInformation)

public DataStreamSource<String> socketTextStream(String hostname, int port, String delimiter, long maxRetry)

获取用户定义的Socket数据,作为输入流数据。

  • hostname是指Socket的服务器端的主机名称。
  • port指的是服务器的监测端口。
  • delimiter指的是消息之间的分隔符。
  • maxRetry指的是由于连接异常可以触发的最大重试次数。

public DataStreamSource<String> socketTextStream(String hostname, int port, String delimiter)

public DataStreamSource<String> socketTextStream(String hostname, int port)

public <OUT> DataStreamSource<OUT> addSource(SourceFunction<OUT> function)

用户自定义SourceFunction,addSource方法可以添加Kafka等数据源,主要实现方法为SourceFunction的run。

  • function指的是用户自定义的SourceFunction函数。
  • sourceName指的是定义该数据源的名称。
  • typeInfo则是根据元素数据类型获取的类型信息。

public <OUT> DataStreamSource<OUT> addSource(SourceFunction<OUT> function, String sourceName)

public <OUT> DataStreamSource<OUT> addSource(SourceFunction<OUT> function, TypeInformation<OUT> typeInfo)

public <OUT> DataStreamSource<OUT> addSource(SourceFunction<OUT> function, String sourceName, TypeInformation<OUT> typeInfo)

数据输出

表2 数据输出的相关接口

API

说明

public DataStreamSink<T> print()

数据输出以标准输出流打印出来。

public DataStreamSink<T> printToErr()

数据输出以标准error输出流打印出来。

public DataStreamSink<T> writeAsText(String path)

数据输出写入到某个文本文件中。

  • path指的是文本文件的路径。
  • writeMode为文本文件写入模式“OVERWRITE”或者“NO_OVERWRITE”。

public DataStreamSink<T> writeAsText(String path, WriteMode writeMode)

public DataStreamSink<T> writeAsCsv(String path)

数据输出写入到某个csv格式的文件中。

  • path指的是文本文件的路径。
  • writeMode为文本文件写入模式“OVERWRITE”或者“NO_OVERWRITE”。
  • rowDelimiter为行分隔符。
  • fieldDelimiter为列分隔符。

public DataStreamSink<T> writeAsCsv(String path, WriteMode writeMode)

public <X extends Tuple> DataStreamSink<T> writeAsCsv(String path, WriteMode writeMode, String rowDelimiter, String fieldDelimiter)

public DataStreamSink<T> writeToSocket(String hostName, int port, SerializationSchema<T> schema)

数据输出写入到Socket连接中。

  • hostName为主机名称。
  • port为端口。

public DataStreamSink<T> writeUsingOutputFormat(OutputFormat<T> format)

数据输出到普通文件中,例如二进制文件。

public DataStreamSink<T> addSink(SinkFunction<T> sinkFunction)

用户自定义的数据输出,addSink方法可以添加Kafka等数据输出,主要实现方法为SinkFunction的invoke方法。

过滤和映射能力

表3 过滤和映射能力的相关接口

API

说明

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> map(MapFunction<T, R> mapper)

输入一个元素,生成另一个元素,元素类型不变。

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> flatMap(FlatMapFunction<T, R> flatMapper)

输入一个元素,生成零个、一个或者多个元素。

public SingleOutputStreamOperator<T> filter(FilterFunction<T> filter)

对每个元素执行一个布尔函数,只保留返回true的元素。

聚合能力

表4 聚合能力的相关接口

API

说明

public KeyedStream<T, Tuple> keyBy(int... fields)

将流逻辑分区成不相交的分区,每个分区包含相同key的元素。内部是用hash分区来实现的。这个转换返回了一个KeyedStream。

KeyBy操作之后返回KeyedStream,然后再调用KeyedStream的函数(例如reduce/fold/min/minby/max/maxby/sum/sumby等)进行相应操作。

  • fields为数据某几列的序号或者成员变量的名称。
  • key则为用户自定义的指定分区依据的方法。

public KeyedStream<T, Tuple> keyBy(String... fields)

public <K> KeyedStream<T, K> keyBy(KeySelector<T, K> key)

public SingleOutputStreamOperator<T> reduce(ReduceFunction<T> reducer)

在一个KeyedStream上“滚动”reduce。合并当前元素与上一个被reduce的值,然后输出新的值。注意三者的类型是一致的。

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> fold(R initialValue, FoldFunction<T, R> folder)

在一个KeyedStream上基于一个初始值“滚动”折叠。合并当前元素和上一个被折叠的值,然后输出新值。注意Fold的输入值与返回值类型可以不一致。

public SingleOutputStreamOperator<T> sum(int positionToSum)

在一个KeyedStream上滚动求和操作。

positionToSum和field代表对某一列求和。

public SingleOutputStreamOperator<T> sum(String field)

public SingleOutputStreamOperator<T> min(int positionToMin)

在一个KeyedStream上滚动求最小值。min返回了最小值,不保证非最小值列的准确性。

positionToMin和field代表对某一列求最小值。

public SingleOutputStreamOperator<T> min(String field)

public SingleOutputStreamOperator<T> max(int positionToMax)

在一个KeyedStream上滚动求最大值。max返回了最大值,不保证非最大值列的准确性。

positionToMax和field代表对某一列求最大值。

public SingleOutputStreamOperator<T> max(String field)

public SingleOutputStreamOperator<T> minBy(int positionToMinBy)

在一个KeyedStream上求某一列最小值所在的该行数据,minBy返回了该行数据的所有元素。

  • positionToMinBy代表对哪一列做minBy操作。
  • first表示是否按最先遇到的最小值输出还是最后遇到的最小值输出。

public SingleOutputStreamOperator<T> minBy(String positionToMinBy)

public SingleOutputStreamOperator<T> minBy(int positionToMinBy, boolean first)

public SingleOutputStreamOperator<T> minBy(String field, boolean first)

public SingleOutputStreamOperator<T> maxBy(int positionToMaxBy)

在一个KeyedStream上求某一列最大值所在的该行数据,maxBy返回了该行数据的所有元素。

  • positionToMaxBy代表对哪一列做maxBy操作。
  • first表示是否按最先遇到的最大值输出还是最后遇到的最大值输出。

public SingleOutputStreamOperator<T> maxBy(String positionToMaxBy)

public SingleOutputStreamOperator<T> maxBy(int positionToMaxBy, boolean first)

public SingleOutputStreamOperator<T> maxBy(String field, boolean first)

数据流分发能力

表5 数据流分发能力的相关接口

API

说明

public <K> DataStream<T> partitionCustom(Partitioner<K> partitioner, int field)

使用一个用户自定义的Partitioner对每一个元素选择目标task。

  • partitioner指的是用户自定义的分区类重写partition方法。
  • field指的是partitioner的输入参数。
  • keySelector指的是用户自定义的partitioner的输入参数。

public <K> DataStream<T> partitionCustom(Partitioner<K> partitioner, String field)

public <K> DataStream<T> partitionCustom(Partitioner<K> partitioner, KeySelector<T, K> keySelector)

public DataStream<T> shuffle()

以均匀分布的形式将元素随机地进行分区。

public DataStream<T> rebalance()

基于round-robin对元素进行分区,使得每个分区负责均衡。对于存在数据倾斜的性能优化是很有用的。

public DataStream<T> rescale()

以round-robin的形式将元素分区到下游操作的子集中。

public DataStream<T> broadcast()

广播每个元素到所有分区。

提供project的能力

表6 提供project的能力的相关接口

API

说明

public <R extends Tuple> SingleOutputStreamOperator<R> project(int... fieldIndexes)

从元组中选择了一部分字段子集。

fieldIndexes指的是需要选择的元组中的某几个序列。

说明:

只支持Tuple数据类型的project投影。

提供设置eventtime属性的能力

表7 提供设置eventtime属性的能力的相关接口

API

说明

public SingleOutputStreamOperator<T> assignTimestampsAndWatermarks(AssignerWithPeriodicWatermarks<T> timestampAndWatermarkAssigner)

为了能让event time窗口可以正常触发窗口计算操作,需要从记录中提取时间戳。

public SingleOutputStreamOperator<T> assignTimestampsAndWatermarks(AssignerWithPunctuatedWatermarks<T> timestampAndWatermarkAssigner)

根据接口参数不同可以分为以上两种,AssignerWithPeriodicWatermarks和AssignerWithPunctuatedWatermarks的区别如表8所示。

表8 接口参数区别

参数

说明

AssignerWithPeriodicWatermarks

根据StreamExecutionEnvironment类的getConfig().setAutoWatermarkInterval(200L)时间戳生成Watermark。

AssignerWithPunctuatedWatermarks

每接收到一个元素,都会生成一个Watermark,而且可以根据接收到的元素生成不同的Watermark。

提供迭代的能力

表9 提供迭代的能力的相关接口

API

说明

public IterativeStream<T> iterate()

在流(flow)中创建一个带反馈的循环,通过重定向一个operator的输出到之前的operator。

说明:
  • 对于定义一些需要不断更新模型的算法是非常有帮助的。
  • long maxWaitTimeMillis:该超时时间指的是每一轮迭代体执行的超时时间。

public IterativeStream<T> iterate(long maxWaitTimeMillis)

提供分流能力

表10 提供分流能力的相关接口

API

说明

public SplitStream<T> split(OutputSelector<T> outputSelector)

传入OutputSelector,重写select方法确定分流的依据(即打标记),构建SplitStream流。即对每个元素做一个字符串的标记,作为选择的依据,打好标记之后就可以通过标记选出并新建某个标记的流。

public DataStream<OUT> select(String... outputNames)

从一个SplitStream中选出一个或多个流。

outputNames指的是使用split方法对每个元素做的字符串标记的序列。

窗口能力

窗口分为跳跃窗口和滑动窗口。

  • 支持Window、TimeWindow、CountWindow以及WindowAll、TimeWindowAll、CountWindowAll API窗口生成。
  • 支持Window Apply、Window Reduce、Window Fold、Aggregations on windows API窗口操作。
  • 支持多种Window Assigner(TumblingEventTimeWindows、TumblingProcessingTimeWindows、SlidingEventTimeWindows、SlidingProcessingTimeWindows、EventTimeSessionWindows、ProcessingTimeSessionWindows、GlobalWindows)。
  • 支持三种时间ProcessingTime、EventTime和IngestionTime。
  • 支持两种EventTime时间戳方式:AssignerWithPeriodicWatermarks和AssignerWithPunctuatedWatermarks。

窗口生成类API如表11所示。

表11 窗口生成类的相关接口

API

说明

public <W extends Window> WindowedStream<T, KEY, W> window(WindowAssigner<? super T, W> assigner)

窗口可以被定义在已经被分区的KeyedStreams上。窗口会对数据的每一个key根据一些特征(例如在最近5秒钟内到达的数据)进行分组。

public <W extends Window> AllWindowedStream<T, W> windowAll(WindowAssigner<? super T, W> assigner)

窗口可以被定义在DataStream上。

public WindowedStream<T, KEY, TimeWindow> timeWindow(Time size)

时间窗口定义在已经被分区的KeyedStreams上,根据environment.getStreamTimeCharacteristic()参数选择是ProcessingTime还是EventTime,根据参数个数确定是TumblingWindow还是SlidingWindow。

  • size指的是窗口时间的大小。
  • slide指的是窗口的滑动时间。
说明:
  • WindowedStream和AllWindowedStream代表不同的两种流。
  • 接口中只有一个参数则是TumblingWindow;有两个或两个以上的参数则是SlidingWindow。

public WindowedStream<T, KEY, TimeWindow> timeWindow(Time size, Time slide)

public AllWindowedStream<T, TimeWindow> timeWindowAll(Time size)

时间窗口定义在DataStream上,根据environment.getStreamTimeCharacteristic()参数选择是ProcessingTime还是EventTime,根据参数个数确定是TumblingWindow还是SlidingWindow。

  • size指的是窗口时间的大小。
  • slide指的是窗口的滑动时间。

public AllWindowedStream<T, TimeWindow> timeWindowAll(Time size, Time slide)

public WindowedStream<T, KEY, GlobalWindow> countWindow(long size)

按照元素个数区分窗口,定义在已经被分区的KeyedStreams上。

  • size指的是窗口时间的大小。
  • slide指的是窗口的滑动时间。
说明:
  • WindowedStream和AllWindowedStream代表不同的两种流。
  • 接口中只有一个参数则是TumblingWindow;有两个或两个以上的参数则是SlidingWindow。

public WindowedStream<T, KEY, GlobalWindow> countWindow(long size, long slide)

public AllWindowedStream<T, GlobalWindow> countWindowAll(Time size)

按照元素个数区分窗口,定义在DataStream上。

  • size指的是窗口时间的大小。
  • slide指的是窗口的滑动时间。

public AllWindowedStream<T, GlobalWindow> countWindowAll(Time size, Time slide)

窗口操作类API如表12所示。

表12 窗口操作类的相关接口

方法

API

说明

Window

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> apply(WindowFunction<T, R, K, W> function)

应用一个一般的函数到窗口上,窗口中的数据会作为一个整体被计算。

  • function指的是执行的窗口函数。
  • resultType为返回的数据的类型信息。

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> apply(WindowFunction<T, R, K, W> function, TypeInformation<R> resultType)

public SingleOutputStreamOperator<T> reduce(ReduceFunction<T> function)

应用一个reduce函数到窗口上,返回reduce后的值。

  • reduceFunction指的是执行的reduce函数。
  • WindowFunction的function指的是在经过reduce操作之后再触发一次窗口操作。
  • resultType为返回的数据的类型信息。

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> reduce(ReduceFunction<T> reduceFunction, WindowFunction<T, R, K, W> function)

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> reduce(

ReduceFunction<T> reduceFunction,

WindowFunction<T, R, K, W> function,

TypeInformation<R> resultType)

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> fold(R initialValue, FoldFunction<T, R> function)

应用一个fold函数到窗口上,然后返回折叠后的值。

  • initialValue指的是初始值。
  • foldFunction指的是折叠函数。
  • WindowFunction的function指的是在经过fold操作之后再触发一次窗口操作。
  • resultType为返回的数据的类型信息。

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> fold(R initialValue, FoldFunction<T, R> function, TypeInformation<R> resultType)

public <ACC, R> SingleOutputStreamOperator<R> fold(ACC initialValue, FoldFunction<T, ACC> foldFunction, WindowFunction<ACC, R, K, W> function)

public <ACC, R> SingleOutputStreamOperator<R> fold(ACC initialValue, FoldFunction<T, ACC> foldFunction, WindowFunction<ACC, R, K, W> function, TypeInformation<ACC> foldAccumulatorType, TypeInformation<R> resultType)

WindowAll

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> apply(AllWindowFunction<T, R, W> function)

应用一个一般的函数到窗口上,窗口中的数据会作为一个整体被计算。

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> apply(AllWindowFunction<T, R, W> function, TypeInformation<R> resultType)

public SingleOutputStreamOperator<T> reduce(ReduceFunction<T> function)

应用一个reduce函数到窗口上,返回reduce后的值。

  • reduceFunction指的是执行的reduce函数。
  • AllWindowFunction的function指的是在经过reduce操作之后再触发一次窗口操作。
  • resultType为返回的数据的类型信息。

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> reduce(ReduceFunction<T> reduceFunction, AllWindowFunction<T, R, W> function)

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> reduce(ReduceFunction<T> reduceFunction, AllWindowFunction<T, R, W> function, TypeInformation<R> resultType)

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> fold(R initialValue, FoldFunction<T, R> function)

应用一个fold函数到窗口上,然后返回折叠后的值。

  • initialValue指的是初始值。
  • foldFunction指的是折叠函数。
  • WindowFunction的function指的是在经过fold操作之后再触发一次窗口操作。
  • resultType为返回的数据的类型信息。

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> fold(R initialValue, FoldFunction<T, R> function, TypeInformation<R> resultType)

public <ACC, R> SingleOutputStreamOperator<R> fold(ACC initialValue, FoldFunction<T, ACC> foldFunction, AllWindowFunction<ACC, R, W> function)

public <ACC, R> SingleOutputStreamOperator<R> fold(ACC initialValue,

FoldFunction<T, ACC> foldFunction,

AllWindowFunction<ACC, R, W> function,

TypeInformation<ACC> foldAccumulatorType,

TypeInformation<R> resultType)

Window和WindowAll

public SingleOutputStreamOperator<T> sum(int positionToSum)

对窗口数据的某一列求和。

positionToSum和field代表数据的某一列。

public SingleOutputStreamOperator<T> sum(String field)

public SingleOutputStreamOperator<T> min(int positionToMin)

对窗口数据的某一列求最小值。min返回了最小值,不保证非最小值列的准确性。

positionToMin和field代表对某一列求最小值。

public SingleOutputStreamOperator<T> min(String field)

public SingleOutputStreamOperator<T> minBy(int positionToMinBy)

对窗口数据的某一列求最小值所在的该行数据,minBy返回了该行数据的所有元素。

  • positionToMinBy代表对哪一列做minBy操作。
  • first表示是否按最先遇到的最小值输出还是最后遇到的最小值输出。

public SingleOutputStreamOperator<T> minBy(String positionToMinBy)

public SingleOutputStreamOperator<T> minBy(int positionToMinBy, boolean first)

public SingleOutputStreamOperator<T> minBy(String field, boolean first)

public SingleOutputStreamOperator<T> max(int positionToMax)

对窗口数据的某一列求最大值。max返回了最大值,不保证非最大值列的准确性。

positionToMax和field代表对某一列求最大值。

public SingleOutputStreamOperator<T> max(String field)

public SingleOutputStreamOperator<T> maxBy(int positionToMaxBy)//默认true

对窗口数据的某一列求最大值所在的该行数据,maxBy返回了在这个字段上是最大值的所有元素。

  • positionToMaxBy代表对哪一列做maxBy操作。
  • first表示是否按最先遇到的最大值输出还是最后遇到的最大值输出。

public SingleOutputStreamOperator<T> maxBy(String positionToMaxBy)//默认true

public SingleOutputStreamOperator<T> maxBy(int positionToMaxBy, boolean first)

public SingleOutputStreamOperator<T> maxBy(String field, boolean first)

提供多流合并的能力

表13 提供多流合并的能力的相关接口

API

说明

public final DataStream<T> union(DataStream<T>... streams)

Union两个或多个数据流,生成一个新的包含了来自所有流的所有数据的数据流。

说明:

如果你将一个数据流与其自身进行了合并,在结果流中对于每个元素你都会拿到两份。

public <R> ConnectedStreams<T, R> connect(DataStream<R> dataStream)

“连接”两个数据流并保持原先的类型。Connect可以让两条流之间共享状态。产生ConnectedStreams之后,调用map或者flatmap进行操作计算。

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> map(CoMapFunction<IN1, IN2, R> coMapper)

在ConnectedStreams上做元素映射,类似DataStream的map操作,元素映射之后流数据类型统一。

public <R> SingleOutputStreamOperator<R> flatMap(CoFlatMapFunction<IN1, IN2, R> coFlatMapper)

在ConnectedStreams上做元素映射,类似DataStream的flatMap操作,元素映射之后流数据类型统一。

提供Join能力

表14 提供Join能力的相关接口

API

说明

public <T2> JoinedStreams<T, T2> join(DataStream<T2> otherStream)

通过给定的key在一个窗口范围内join两条数据流。

public <T2> CoGroupedStreams<T, T2> coGroup(DataStream<T2> otherStream)

通过给定的key在一个窗口范围内co-group两条数据流。

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