概述

Apache Flink是一个面向分布式数据流处理和批量数据处理的开源计算平台，它能够基于同一个Flink运行时（Flink Runtime），提供支持流
处理和批处理两种类型应用的功能。

第一部分：基础概念

01-基础概念【DataStream】

​ 在Flink计算引擎中，将数据当做：数据流DataStream，分为有界数据流和无界数据流。

​ [任何类型的数据都可以形成一种事件流，如信用卡交易、传感器测量、机器日志、网站或移动应用程序上的用户交互记录，所有这些数据都形成一种流。]

• 1）、有边界流（bounded stream）：==有定义流的开始，也有定义流的结束。==有界流可以在摄取所有数据后再进行计算。有界流所有数据可以被排序，所以并不需要有序摄取。有界流处理通常被称为批处理。
• 2）、无边界流（unbounded stream）：有定义流的开始，但没有定义流的结束。它们会无休止地产生数据。无界流的数据必须持续处理，即数据被摄取后需要立刻处理。不能等到所有数据都到达再处理，因为输入是无限的，在任何时候输入都不会完成。处理无界数据通常要求以特定顺序摄取事件，例如事件发生的顺序，以便能够推断结果的完整性。

DataStream（数据流）官方定义：

DataStream（数据流）源码中定义：

DataStream有如下几个子类：

• 1）、DataStreamSource：

  • 表示从数据源直接获取数据流DataStream，比如从Socket或Kafka直接消费数据

• 2）、KeyedStream：

  • 当DataStream数据流进行分组时（调用keyBy），产生流称为KeyedStream，按照指定Key分组；
  • 通常情况下数据流被分组以后，需要进行窗口window操作或聚合操作。

• 3）、SingleOutputStreamOperator：

  • 当DataStream数据流没有进行keyBy分组，而是使用转换函数，产生的流称为SingleOutputStreamOperator。
  • 比如使用filter、map、flatMap等函数，产生的流就是SingleOutputStreamOperator

• 4）、IterativeStream：迭代流，表示对流中数据进行迭代计算，比如机器学习，图计算等。

DataStream类是泛型（类型参数），数据类型支持如下所示：

在Flink计算引擎中，提供4个层次API，如下所示：

Flink中流计算DataStream层次API在使用时，还是包括三个方面：Source/Transformation/Sink

基于Flink开发流式计算程序五个步骤：

# 1）、Obtain an execution environment,
	执行环境-env：StreamExecutionEnvironment
	
# 2）、Load/create the initial data,
    数据源-source：DataStream
    
# 3）、Specify transformations on this data,
    数据转换-transformation：DataStream API（算子，Operator）
    
# 4）、Specify where to put the results of your computations,
    数据接收器-sink
	
# 5）、Trigger the program execution
	触发执行-execute

在IDEA中创建Flink Stream流计算编程模板：FlinkClass

模块中内容：FlinkClass

#if (${PACKAGE_NAME} && ${PACKAGE_NAME} != "") package ${PACKAGE_NAME};#end

import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;

/**
 * 
 * @author xuanyu
 */
public class ${NAME} {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		
		// 2. 数据源-source
		
		// 3. 数据转换-transformation
		
		// 4. 数据终端-sink
		
		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("${NAME}") ;
	}

}  

依据上述定义FlinkStream模块Template，创建Flink Stream编程类：StreamDemo

02-基础概念【并行度设置】

一个Flink程序由多个Operator组成(source、transformation和 sink)。

​ 一个Operator由多个并行的SubTask（以线程方式）来执行， 一个Operator的并行SubTask(数目就被称为该Operator(任务)的并行度(Parallelism)。

在Flink 中，并行度设置可以从4个层次级别指定，具体如下所示：

• 1）、Operator Level（算子级别）(可以使用)

一个operator、source和sink的并行度可以通过调用 setParallelism()方法来指定。

• 2）、Execution Environment Level（Env级别，可以使用)

执行环境并行度可以通过调用setParallelism()方法指定。

• 3）、Client Level(客户端级别，推荐使用)

并行度可以在客户端将job提交到Flink时设定，对于CLI客户端，可以通过-p参数指定并行度

• 4）、System Level（系统默认级别，尽量不使用）

​ 在系统级可以通过设置flink-conf.yaml文件中的parallelism.default属性来指定所有执行环境的默认并行度。

package cn.itqzd.flink.parallelism;

import org.apache.flink.api.common.functions.FlatMapFunction;
import org.apache.flink.api.common.functions.MapFunction;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.api.java.utils.ParameterTool;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.SingleOutputStreamOperator;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.util.Collector;

/**
 * 使用Flink计算引擎实现实时流计算：词频统计WordCount，从TCP Socket消费数据，结果打印控制台。
		1.执行环境-env
		2.数据源-source
		3.数据转换-transformation
		4.数据接收器-sink
		5.触发执行-execute
 * @author xuyuan
 */
public class WordCountParallelism {

	/**
	 * 当运行Flink 程序时，传递参数，获取对应host和port值
	 * 		todo:  WordCount --host node1 --port 9999
	 */
	public static void main(String[] args) throws Exception {

		// 构建参数解析工具类ParameterTool
		ParameterTool parameterTool = ParameterTool.fromArgs(args);
		if(parameterTool.getNumberOfParameters() != 2){
			System.out.println("Usage: WordCount --host <host> --port <port> ............");
			System.exit(-1);
		}
		String host = parameterTool.get("host");
		int port = parameterTool.getInt("port", 9999) ;

		// 1.执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment() ;
		// todo: 执行环境级别并行度
		env.setParallelism(2) ;

		// 2.数据源-source
		DataStreamSource<String> inputDataStream = env.socketTextStream(host, port);

		// 3.数据转换-transformation
		/*
			流中每条数据： flink spark flink
							|
				词频统计，步骤与批处理完全一致
		 */
		// 3-1. 分割单词
		SingleOutputStreamOperator<String> wordDataStream = inputDataStream.flatMap(
			new FlatMapFunction<String, String>() {
				@Override
				public void flatMap(String value, Collector<String> out) throws Exception {
					String[] words = value.split("\\s+");
					for (String word : words) {
						out.collect(word);
					}
				}
			}
		);
		// 3-2. 转换为二元组
		SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> tupleDataStream = wordDataStream.map(
			new MapFunction<String, Tuple2<String, Integer>>() {
				@Override
				public Tuple2<String, Integer> map(String value) throws Exception {
					return Tuple2.of(value, 1);
				}
			}
		);
		// 3-3. 按照单词分组，并且组求和
		SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> resultDataStream = tupleDataStream
				.keyBy(0)
				.sum(1);

		// 4.数据接收器-sink, todo: 算子级别设置并行度，优先级最高
		resultDataStream.print().setParallelism(1);

		// 5.触发执行-execute
		env.execute("StreamWordCount");
	}

}

总结：并行度的优先级：算子级别 > env级别 > Client级别 > 系统默认级别

• 1）、如果source不可以被并行执行，即使指定了并行度为多个，也不会生效
• 2）、实际生产中，推荐在算子级别显示指定各自的并行度，方便进行显示和精确的资源控制。
• 3）、slot是静态的概念，是指taskmanager具有的并发执行能力； parallelism是动态的概念，是指程序运行时实际使用的并发能力。

03-基础概念【资源槽Slot】

Flink中运行Task任务（SubTask）在Slot资源槽中：
[Slot为子任务SubTask运行资源抽象，每个TaskManager运行时设置Slot个数。]

官方建议：
	Slot资源槽个数  =  CPU Core核数
	
也就是说，
    分配给TaskManager多少CPU Core核数，可以等价为Slot个数

每个TaskManager运行时设置内存大小：[TaskManager中内存平均划分给Slot]。

举例说明：
	假设TaskManager中分配内存为：4GB，Slot个数为4个，此时每个Slot分配内存就是 4GB / 4 = 1GB 内存	

每个Slot中运行SubTask子任务，以线程Thread方式运行。

• 1个Job中不同类型SubTask任务，可以运行在同一个Slot中，称为：[Slot Sharded 资源槽共享]
• 1个Job中相同类型SubTask任务必须运行在不同Slot中

第二部分：Data Source & Data Sink

DataStream API 编程
	https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.13/docs/dev/datastream/overview
	
# 1、Data Sources 数据源
	https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.13/docs/dev/datastream/overview/#data-sources

# 2、DataStream Transformations
	https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.13/docs/dev/datastream/operators/overview/
	
# 3、Data Sinks 数据接收器
	https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.13/docs/dev/datastream/overview/#data-sinks

04-Data Source【基本数据源】

​ 针对Flink 流计算来说，数据源可以是有界数据源（静态数据），也可以是无界数据源（流式数据），原因在于Flink框架中，将数据统一封装称为DataStream数据流。

https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.13/docs/dev/datastream/overview/#data-sources

1、基于File文件数据源
	readTextFile(path)

2、Sockect 数据源
	socketTextStream 
	
3、基于Collection数据源
	fromCollection(Collection)
	fromElements(T ...)
	fromSequence(from, to)，相当于Python中range

4、自定义Custom数据源
	env.addSource()
	官方提供接口：
		SourceFunction			非并行
		RichSourceFunction 
		
		ParallelSourceFunction  并行
		RichParallelSourceFunction 

① 集合Collection数据源

---

基于集合Collection数据源Source，一般用于学习测试。

package cn.itqzd.flink.source;

import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;

import java.util.Arrays;

/**
 * Flink 流计算数据源：基于集合的Source，分别为可变参数、集合和自动生成数据
 *      TODO: 基于集合数据源Source构建DataStream，属于有界数据流，当数据处理完成以后，应用结束
 */
public class StreamSourceCollectionDemo {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		env.setParallelism(1) ;

		// 2. 数据源-source
		// 方式一：可变参数
		DataStreamSource<String> dataStream01 = env.fromElements("spark", "flink", "mapreduce");
		dataStream01.print();

		// 方式二：集合对象
		DataStreamSource<String> dataStream02 = env.fromCollection(Arrays.asList("spark", "flink", "mapreduce"));
		dataStream02.printToErr();

		// 方式三：自动生成序列数字
		DataStreamSource<Long> dataStream03 = env.fromSequence(1, 10);
		dataStream03.print();

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("StreamSourceCollectionDemo") ;
	}

}

② 文件File数据源

---

基于文件数据源， 一般用于学习测试，演示代码如下所示：

从文本文件加载数据时，可以是压缩文件，支持压缩格式如下图。

案例演示代码：StreamSourceFileDemo

package cn.itqzd.flink.source;

import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;

/**
 * Flink 流计算数据源：基于文件的Source
 */
public class StreamSourceFileDemo {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		env.setParallelism(1) ;

		// 2. 数据源-source
		// 方式一：读取文本文件
		DataStreamSource<String> dataStream01 = env.readTextFile("datas/words.txt");
		dataStream01.printToErr();

		// 方式二：读取压缩文件
		DataStreamSource<String> dataStream02 = env.readTextFile("datas/words.txt.gz");
		dataStream02.print();

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("StreamSourceFileDemo") ;
	}

}

05-Data Source【自定义数据源】

在Flink 流计算中，提供数据源Source接口，用户实现自定义数据源，可以从任何地方获取数据。

1、SourceFunction：
	非并行数据源(并行度parallelism=1)

2、RichSourceFunction：
	多功能非并行数据源(并行度parallelism=1)

3、ParallelSourceFunction：
	并行数据源(并行度parallelism>=1)

4、RichParallelSourceFunction：
	多功能并行数据源(parallelism>=1)，Kafka数据源使用该接口

实际项目中，如果自定义数据源，实现接口：RichSourceFunction或RichParallelSourceFunction。

查看SourceFunction接口中方法：

# 第一个方法：run
	实时从数据源端加载数据，并且发送给下一个Operator算子，进行处理
	实时产生数据

# 第二个方法：cancel
	字面意思：取消
	当将Job作业取消时，不在从数据源端读取数据
	
# 总结：当基于数据源接口自定义数据源时，只要实现上述2个 方法即可。

需求：每隔1秒随机生成一条订单信息(订单ID、用户ID、订单金额、时间戳)

创建类：OrderSource，实现接口【RichParallelSourceFunction】，实现其中run和cancel方法。

编程实现自定义数据源：StreamSourceOrderDemo，实时产生交易订单数据。

package cn.itqzd.flink.source;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.source.RichParallelSourceFunction;

import java.util.Random;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 每隔1秒随机生成一条订单信息(订单ID、用户ID、订单金额、时间戳)
	 * - 随机生成订单ID：UUID
	 * - 随机生成用户ID：0-2
	 * - 随机生成订单金额：0-100
	 * - 时间戳为当前系统时间：current_timestamp
 */
public class StreamSourceOrderDemo {

	@Data
	@NoArgsConstructor
	@AllArgsConstructor
	public static class Order {
		private String id;
		private Integer userId;
		private Double money;
		private Long orderTime;
	}

	/**
	 * 自定义数据源，继承抽象类：RichParallelSourceFunction，并行的和富有的
	 */
	private static class OrderSource extends RichParallelSourceFunction<Order> {
		// 定义变量，用于标识是否产生数据
		private boolean isRunning = true ;

		// 表示产生数据，从数据源Source源源不断加载数据
		@Override
		public void run(SourceContext<Order> ctx) throws Exception {
			Random random = new Random();
			while (isRunning){
				// 产生交易订单数据
				Order order = new Order(
					UUID.randomUUID().toString(), //
					random.nextInt(2), //
					(double)random.nextInt(100), //
					System.currentTimeMillis()
				);
				// 发送交易订单数据
				ctx.collect(order);

				// 每隔1秒产生1条数据，休眠1秒钟
				TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
			}
		}

		// 取消从数据源加载数据
		@Override
		public void cancel() {
			isRunning = false ;
		}
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment() ;
		env.setParallelism(1);

		// 2. 数据源-source
		DataStreamSource<Order> orderDataStream = env.addSource(new OrderSource());

		// 3. 数据转换-transformation
		// 4. 数据接收器-sink
		orderDataStream.printToErr();

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("StreamSourceOrderDemo") ;
	}

}

运行流式计算程序，查看模拟产生订单数据：

06-Data Source【MySQL Source】

需求：从MySQL中实时加载数据，要求MySQL中的数据有变化，也能被实时加载出来

• 1）、数据准备

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS db_flink ;


CREATE TABLE IF NOT EXISTS db_flink.t_student (
                             id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
                             name varchar(255) DEFAULT NULL,
                             age int(11) DEFAULT NULL,
                             PRIMARY KEY (id)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO db_flink.t_student VALUES ('1', 'jack', 18);
INSERT INTO db_flink.t_student VALUES ('2', 'tom', 19);
INSERT INTO db_flink.t_student VALUES ('3', 'rose', 20);
INSERT INTO db_flink.t_student VALUES ('4', 'tom', 19);

INSERT INTO db_flink.t_student VALUES ('5', 'jack', 18);
INSERT INTO db_flink.t_student VALUES ('6', 'rose', 20);

• 2）、自定义数据源：MysqlSource

实现run方法，实现每隔1秒加载1次数据库表数据，此时数据有更新都会即使查询。

package cn.itqzd.flink.source;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import org.apache.flink.configuration.Configuration;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.source.RichSourceFunction;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 从MySQL中实时加载数据：要求MySQL数据的数据有变化，也能被实时加载出来（每隔几秒钟加载一次数据）
 * @author xuyuan
 */
public class StreamSourceMysqlDemo {

	@Data
	@AllArgsConstructor
	@NoArgsConstructor
	static class Student{
		private Integer id ;
		private String name ;
		private Integer age ;
	}


	/**
	 * 自定义数据源，从MySQL表中加载数据，并且实时增量加载，每隔5秒钟加载一次
	 */
	private static class MysqlSource extends RichSourceFunction<Student> {
		// 定义变量，标识是否加载数据
		private boolean isRunning = true ;

		// 定义变量
		private Connection conn = null ;
		private PreparedStatement pstmt = null ;
		private ResultSet result = null ;

		// todo: 在运行run方法之前初始化操作，比如获取连接
		@Override
		public void open(Configuration parameters) throws Exception {
			// step1. 加载驱动
			Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver") ;
			// step2. 获取连接
			conn = DriverManager.getConnection(
				"jdbc:mysql://node1:3306/?useSSL=false", "root", "123456"
			);
			// step3. 创建Statement对象
			pstmt = conn.prepareStatement("SELECT id, name, age FROM db_flink.t_student") ;
		}

		@Override
		public void run(SourceContext<Student> ctx) throws Exception {
			while (isRunning){
				// step4. 执行操作
				result = pstmt.executeQuery();
				// step5. 获取数据
				while (result.next()){
					// 获取每条数据
					int stuId = result.getInt("id");
					String stuName = result.getString("name");
					int stuAge = result.getInt("age");
					// todo: 封装数据到实体类对象中
					Student student = new Student(stuId, stuName, stuAge);
					// 发送数据到下游
					ctx.collect(student);
				}

				// 每隔5秒加载一次数据
				TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
			}
		}

		@Override
		public void cancel() {
			isRunning = false ;
		}

		// todo: 当run方法运行结束以后，收尾工作，比如释放资源，关闭连接
		@Override
		public void close() throws Exception {
			// step6. 关闭连接
			if(null != result) {
				result.close();
			}
			if(null != pstmt ) {
				pstmt.close();
			}
			if(null != conn) {
				conn.close();
			}
		}
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		env.setParallelism(1) ;

		// 2. 数据源-source
		MysqlSource mysqlSource = new MysqlSource();
		DataStreamSource<Student> studentDataStream = env.addSource(mysqlSource);

		// 3. 数据转换-transformation

		// 4. 数据终端-sink
		studentDataStream.printToErr();

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("StreamSourceMySQLDemo");
	}

}  

07-Data Sink【MySQL Sink】

Flink 流计算中数据接收器Sink，基本数据保存和自定义Sink保存。

https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.13/docs/dev/datastream/overview/#data-sinks

# 1、写入文件，API已经过时，不推荐使用
	writeAsText
	writeAsCsv
	
# 2、打印控制台，开发测试使用
	print，标准输出
	printToErr,错误输出
	
# 3、写入Socket
	很少使用
	
# 4、自定义数据接收器Sink
	Sink接口：SinkFunction、RichSinkFunction
	datastream.addSink 添加流式数据输出Sink
	
	# 需求：Flink 流式计算程序，实时从Kafka消费数据（保险行业），将数据ETL转换，存储到HBase表
		Flink 1.10版本中，DataStream未提供与HBase集成Connector连接器
		自定实现SinkFunction接口，向HBase表写入数据即可
		https://www.jianshu.com/p/1c29750ed814

将数据写入文件方法：writeAsText和writeAsCsv全部过时，提供新的Connector：StreamingFileSink

需求：将Flink集合中的数据集DataStream，通过自定义Sink保存到MySQL。

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS db_flink ;

CREATE TABLE IF NOT EXISTS db_flink.t_student (
    id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    name varchar(255) DEFAULT NULL,
    age int(11) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (id)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

INSERT INTO db_flink.t_student VALUES ('100', 'zhangsan', 24);

[当自定义Flink中Sink时，需要实现接口：SinkFunction或RichSinkFunction]

package cn.itqzd.flink.sink;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import org.apache.flink.configuration.Configuration;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.sink.RichSinkFunction;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;

/**
 * 案例演示：自动Sink，将数据保存到MySQL表中，实现类RichSinkFunction
 * @author xuyuan
 */
public class StreamSinkMysqlDemo {

	@Data
	@AllArgsConstructor
	@NoArgsConstructor
	public static class Student{
		private Integer id ;
		private String name ;
		private Integer age ;
	}

	/**
	 * 自定义Sink接收器，将DataStream中数据写入到MySQL数据库表中
	 */
	private static class MysqlSink extends RichSinkFunction<Student> {

		// 定义变量
		private Connection conn = null ;
		private PreparedStatement pstmt = null ;

		// todo: 初始化操作，比如获取连接
		@Override
		public void open(Configuration parameters) throws Exception {
			// step1. 加载驱动
			Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver") ;
			// step2. 获取连接
			conn = DriverManager.getConnection(
				"jdbc:mysql://node1:3306/?useSSL=false", "root", "123456"
			);
			// step3. 创建Statement对象
			pstmt = conn.prepareStatement("INSERT INTO db_flink.t_student(id, name, age) VALUES (?, ?, ?)") ;

		}

		// todo： 数据流中每条数据进行输出操作，调用invoke方法
		@Override
		public void invoke(Student student, Context context) throws Exception {
			// step4、执行操作，先设置占位符值
			pstmt.setInt(1, student.id);
			pstmt.setString(2, student.name);
			pstmt.setInt(3, student.age);
			pstmt.execute();
		}

		// todo： 收尾工作，比如关闭连接，释放资源
		@Override
		public void close() throws Exception {
			// step5. 关闭连接
			if(null != pstmt) {
				pstmt.close();
			}
			if(null != conn) {
				conn.close();
			}
		}
	}


	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		env.setParallelism(1) ;

		// 2. 数据源-source
		DataStreamSource<Student> inputDataStream = env.fromElements(
			new Student(21, "wangwu", 20),
			new Student(22, "zhaoliu", 19),
			new Student(23, "laoda", 25),
			new Student(24, "laoer", 23),
			new Student(25, "laosan", 21)
		);

		// 3. 数据转换-transformation

		// 4. 数据终端-sink
		MysqlSink mysqlSink = new MysqlSink() ;
		inputDataStream.addSink(mysqlSink) ;

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("StreamSinkMySQLDemo");
	}

}  

第三部分：DataStream Transformations

08-Transformation【算子概述】

从DataStream数据流转换角度看Transformation算子（函数），有如下四类操作：

文档：https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.13/docs/dev/datastream/operators/overview/

• 1）、第一类是对于单条记录的操作，比如筛除掉不符合要求的记录（Filter 操作），或者将每条记录都做一个转换（Map 操作）

• 2）、第二类是对多条记录的操作。比如说统计一个小时内的订单总成交量，就需要将一个小时内的所有订单记录的成交量加到一起。为了支持这种类型的操作，就得通过 Window 将需要的记录关联到一起进行处理

• 3）、第三类是对多个流进行操作合并转换为单个流。例如，多个流可以通过 Union、Join 或Connect 等操作合到一起。这些操作合并的逻辑不同，但是它们最终都会产生了一个新的统一的流，从而可以进行一些跨流的操作。

• 4）、第四类是DataStream支持与合并对称的拆分操作，即把一个流按一定规则拆分为多个流（Split 操作），每个流是之前流的一个子集，这样我们就可以对不同的流作不同的处理。

先讲解一些DataStream中最基本Operator算子使用，也是使用比较多。

09-Transformation【map 算子】

map函数使用说明：

需求：将读取文本文件数据，每行JSON格式数据，转换为ClickLog对象，使用map函数完成。

​ [将JSON格式字符串，解析转换为JavaBean对象，使用库：fastJson库]

package cn.itqzd.flink.transformation;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import lombok.Data;
import org.apache.commons.lang3.time.DateFormatUtils;
import org.apache.flink.api.common.functions.FilterFunction;
import org.apache.flink.api.common.functions.FlatMapFunction;
import org.apache.flink.api.common.functions.MapFunction;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.util.Collector;

/**
 * Flink中流计算DataStream转换函数：map、flatMap和filter
 */
public class TransformationBasicDemo {

	@Data
	private static class ClickLog {
		//频道ID
		private long channelId;
		//产品的类别ID
		private long categoryId;

		//产品ID
		private long produceId;
		//用户的ID
		private long userId;
		//国家
		private String country;
		//省份
		private String province;
		//城市
		private String city;
		//网络方式
		private String network;
		//来源方式
		private String source;
		//浏览器类型
		private String browserType;
		//进入网站时间
		private Long entryTime;
		//离开网站时间
		private Long leaveTime;
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		env.setParallelism(1);

		// 2. 数据源-source
		DataStream<String> inputDataStream = env.readTextFile("datas/click.log");

		// 3. 数据转换-transformation
		// TODO: 函数一【map函数】，将JSON转换为JavaBean对象
		DataStream<ClickLog> clickDataStream = inputDataStream.map(new MapFunction<String, ClickLog>() {
			@Override
			public ClickLog map(String line) throws Exception {
				return JSON.parseObject(line, ClickLog.class);
			}
		});
		clickDataStream.printToErr();

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("TransformationBasicDemo") ;
	}

}

10-Transformation【flatMap 算子】

flatMap：将集合中的每个元素变成一个或多个元素，并返回扁平化之后的结果，flatMap = map + flattern

案例演示说明：依据访问网站时间戳转换为不同时间日期格式数据

Long类型日期时间：	1577890860000  
				|
				|进行格式
				|
String类型日期格式
		yyyy-MM-dd-HH
		yyyy-MM-dd
		yyyy-MM

		// TODO: 函数二【flatMap】，每条数据转换为日期时间格式
		/*
		Long类型日期时间：	1577890860000
							|
							|进行格式
							|
		String类型日期格式
				yyyy-MM-dd-HH
				yyyy-MM-dd
				yyyy-MM
		 */
		DataStream<String> flatMapDataStream = clickDataStream.flatMap(new FlatMapFunction<ClickLog, String>() {
			@Override
			public void flatMap(ClickLog clickLog, Collector<String> out) throws Exception {
				// 获取访问数据
				Long entryTime = clickLog.getEntryTime();
				// 格式一：yyyy-MM-dd-HH
				String hour = DateFormatUtils.format(entryTime, "yyyy-MM-dd-HH");
				out.collect(hour);

				// 格式二：yyyy-MM-dd
				String day = DateFormatUtils.format(entryTime, "yyyy-MM-dd");
				out.collect(day);

				// 格式三：yyyy-MM
				String month = DateFormatUtils.format(entryTime, "yyyy-MM");
				out.collect(month);
			}
		});
		//flatMapDataStream.printToErr();

11-Transformation 【filter 算子 】

filter：按照指定的条件对集合中的元素进行过滤，过滤出返回true/符合条件的元素

需求：过滤出clickLog中使用谷歌浏览器访问的日志

		// TODO: 函数三【filter函数】，过滤使用谷歌浏览器数据
		DataStream<ClickLog> filterDataStream = clickDataStream.filter(new FilterFunction<ClickLog>() {
			@Override
			public boolean filter(ClickLog clickLog) throws Exception {
				return "谷歌浏览器".equals(clickLog.getBrowserType());
			}
		});
		//filterDataStream.printToErr();

12-Transformation【keyBy 算子 】

​ keyBy算子表示：按照指定的key来对流中的数据进行分组，分组后流称为KeyedStream，要么聚合操作（调用reduce、fold或aggregate函数等等），要么进行窗口操作window。

​ 在Flink中如果是批处理，分组使用函数：groupBy，从Flink 1.12以后开始，由于流批一体，无论是流计算还是批处理，分组函数：keyBy。

​ 在使用keyBy函数时，可以指定下标索引（数据类型为元组）、指定属性名称（数据类型为JavaBean）或指定KeySelector选择器。

案例代码演示：从TCP Socket消费数据，进行词频统计，先过滤和分词，再分组和聚合。

package cn.itqzd.flink.transformation;

import org.apache.flink.api.common.functions.FilterFunction;
import org.apache.flink.api.common.functions.FlatMapFunction;
import org.apache.flink.api.common.functions.MapFunction;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.SingleOutputStreamOperator;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.util.Collector;

/**
 * Flink中流计算DataStream转换算子：keyBy和sum 算子
 * @author xuyuan
 */
public class TransformationKeyByDemo {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		env.setParallelism(1) ;

		// 2. 数据源-source
		DataStreamSource<String> inputDataStream = env.socketTextStream("node1", 9999);

		// 3. 数据转换-transformation
		/*
			flink spark flink
				|flatMap
			flink, spark, flink
				|map
			(flink, 1), (spark, 1), (flink, 1)
				|keyBy(0)
			flink -> [(flink, 1), (flink, 1)]   spark -> [(spark, 1)]
				|sum(1): todo -> 分组后，对每个组内数据求和操作
			flink -> 1 + 1 = 2,   spark -> 1 = 1
		 */
		// 3-0. 过滤掉空字符串
		SingleOutputStreamOperator<String> lineDataStream = inputDataStream.filter(new FilterFunction<String>() {
			@Override
			public boolean filter(String line) throws Exception {
				return line.trim().length() > 0;
			}
		});

		// 3-1. 分割单词，使用map算子
		SingleOutputStreamOperator<String> wordDataStream = lineDataStream.flatMap(new FlatMapFunction<String, String>() {
			@Override
			public void flatMap(String line, Collector<String> out) throws Exception {
				String[] words = line.split("\\s+");
				for (String word : words) {
					out.collect(word);
				}
			}
		});

		// 3-2. 转换为二元组
		SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> tupleDataStream = wordDataStream.map(new MapFunction<String, Tuple2<String, Integer>>() {

			@Override
			public Tuple2<String, Integer> map(String word) throws Exception {
				return Tuple2.of(word, 1);
			}
		});

		// 3-3. 按照单词分组，并且组内求和
		/*
		.keyBy(new KeySelector<Tuple2<String, Integer>, String>() {
				@Override
				public String getKey(Tuple2<String, Integer> tuple) throws Exception {
					return tuple.f0;
				}
			})
		 */
		SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> resultDataStream = tupleDataStream
			// lambda 表达式写法
			.keyBy(tuple -> tuple.f0)
			.sum(1);

		// 4. 数据终端-sink
		resultDataStream.printToErr();

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("TransformationKeyByDemo");
	}

}  

13-Transformation【reduce 算子】

[reduce：对Key分组中的元素进行聚合]，有2个参数 （x, y)，其中 x ：tmp为聚合中间临时变量， y：item为聚合中每个元素。

​ [reduce 算子，仅仅针对DataStream被keyBy分组后KeyedStream数据进行聚合]

案例代码演示：修改词频统计WordCount程序，使用reduce代替 进行组内数据求和。

package cn.itqzd.flink.transformation;

import org.apache.flink.api.common.functions.FlatMapFunction;
import org.apache.flink.api.common.functions.ReduceFunction;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.SingleOutputStreamOperator;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.util.Collector;

/**
 * Flink中流计算DataStream转换函数：reduce聚合函数
 */
public class TransformationReduceDemo {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		env.setParallelism(2);

		// 2. 数据源-source
		DataStream<String> inputDataStream = env.socketTextStream("node1", 9999);

		// 3. 数据转换-transformation
		// todo: 过滤脏数据和转换为单词而源自
		SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> tupleDataStream = inputDataStream
			// 3-1. 过滤脏数据，todo：Java 8 提供Lambda表达式
			.filter(line -> line.trim().length() > 0)
			// 3-2. 每行数据分割为单词，并转换为二元组
			.flatMap(new FlatMapFunction<String, Tuple2<String, Integer>>() {
				@Override
				public void flatMap(String line, Collector<Tuple2<String, Integer>> out) throws Exception {
					String[] words = line.trim().split("\\s+");
					for (String word : words) {
						out.collect(Tuple2.of(word, 1));
					}
				}
			});
		// todo: 3-3. 使用reduce算子，对keyBy分组后流数据进行聚合操作（组内求和）
		SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> outputDataStream = tupleDataStream
			.keyBy(tuple -> tuple.f0)
			.reduce(new ReduceFunction<Tuple2<String, Integer>>() {
				// todo： sc.parallisize([1, 2, 3, 4, 5]).reduce(lambda tmp, item: tmp + item)), tmp 初始值为分区第一个元素
				@Override
				public Tuple2<String, Integer> reduce(Tuple2<String, Integer> tmp,
				                                      Tuple2<String, Integer> item) throws Exception {
					System.out.println("tmp = " + tmp + ", item = " + item);
					/*
						tmp：表示keyBy分组中每个Key对应结果值
							key -> spark,  tmp -> (spark, 10)
							todo： 如果第一次对key数据聚合，直接将数据赋值给tmp
						item: 表示使用keyBy分组后组内数据
							(spark, 1)
					 */
					// 获取以前计算你只
					Integer historyValue = tmp.f1;
					// 获取现在传递值
					Integer currentValue = item.f1;

					// 计算最新值
					int latestValue = historyValue + currentValue ;

					//返回结果
					return Tuple2.of(tmp.f0, latestValue);
				}
			});

		// 4. 数据接收器-sink
		outputDataStream.printToErr();

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("TransformationReduceDemo");
	}

}

14-Transformation【max和min 算子 】

在DataStream API中，对数据按照keyBy分组，直接获取最大或最小值函数：min与minBy，及max与maxBy。

• max或min：只会求出最大或最小的那个字段，其他的字段不管
• maxBy或minBy：会求出最大或最小的那个字段和对应的其他的字段

package cn.itqzd.flink.transformation;

import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple3;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;

/**
 * Flink 中流计算DataStream转换算子：max或maxBy、min或minBy
 * @author xuyuan
 */
public class TransformationMaxMinDemo {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		env.setParallelism(1);

		// 2. 数据源-source
		DataStream<Tuple3<String, String, Integer>> inputDataStream = env.fromElements(
			Tuple3.of("上海", "浦东新区", 777),
			Tuple3.of("上海", "闵行区", 999),
			Tuple3.of("上海", "杨浦区", 666),
			Tuple3.of("北京", "东城区", 567),
			Tuple3.of("北京", "西城区", 987),
			Tuple3.of("上海", "静安区", 888),
			Tuple3.of("北京", "海淀区", 9999)
		);

		// 3. 数据转换-transformation
		// todo: max 最大值, 只关心指定字段最大值，其他字段不关心
		DataStream<Tuple3<String, String, Integer>> maxDataStream = inputDataStream
			.keyBy(tuple -> tuple.f0)
			.max(2);
		maxDataStream.printToErr("max>");

		// todo: maxBy 最大值，关心其他字段
		DataStream<Tuple3<String, String, Integer>> maxByDataStream = inputDataStream
			.keyBy(tuple -> tuple.f0)
			.maxBy(2);
		maxByDataStream.printToErr("maxBy>");

		// 4. 数据终端-sink
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/034dddc7b02b4b428baea6f3d953b3fb.png#pic_center)

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("TransformationMaxMinDemo");
	}

}  

15-Transformation【union和connect 算子 】

• 1）union函数：可以合并多个同类型的数据流，并生成同类型的数据流，即可以将多个DataStream[T]合并为一个新的DataStream[T]。

​ [数据将按照先进先出（First In First Out）的模式合并，且不去重。]

• 2）、connect函数：与union函数功能类似，用来连接两个数据流，且2个数据流数据类型可不一样。

1. connect只能连接两个数据流，union可以连接多个数据流；
2. connect所连接的两个数据流的数据类型可以不一致，union所连接的两个数据流的数据类型必须一致；

案例演示，分别对2个流DataStream进行union和connect操作：

• 将两个String类型的流进行union；
• 将一个String类型和一个Long类型的流进行connect；

package cn.itqzd.flink.transformation;

import org.apache.flink.streaming.api.datastream.ConnectedStreams;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.SingleOutputStreamOperator;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.co.CoMapFunction;

/**
 * Flink中流计算DataStream转换算子：合并union和连接connect
 * @author xuyuan
 */
public class TransformationUnionConnectDemo {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		env.setParallelism(1) ;

		// 2. 数据源-source
		DataStream<String> dataStream01 = env.fromElements("A", "B", "C", "D");
		DataStream<String> dataStream02 = env.fromElements("aa", "bb", "cc", "dd");
		DataStream<Integer> dataStream03 = env.fromElements(1, 2, 3, 4);

		// 3. 数据转换-transformation
		// todO: 2个流进行union，要求流中数据类型必须相同
		DataStream<String> unionDataStream = dataStream01.union(dataStream02);
		// unionDataStream.printToErr() ;

		// todo: 2个流进行连接，connect 应用场景 -> 大表与小表维度关联
		ConnectedStreams<String, Integer> connectDataStream = dataStream01.connect(dataStream03);
		// 对连接流中数据必须进行处理，才可以输出，需要调用转换算子：比如map、flatMap都可以
		SingleOutputStreamOperator<String> mapDataStream = connectDataStream.map(
			// interface CoMapFunction<IN1, IN2, OUT>
			new CoMapFunction<String, Integer, String>() {
				// 连接流时，左边数据流中数据操作
				@Override
				public String map1(String value) throws Exception {
					return "map1: left -> " + value;
				}

				// 连接流时，右边数据流中数据操作
				@Override
				public String map2(Integer value) throws Exception {
					return "map2: right -> " + value;
				}
			}
		);
		mapDataStream.printToErr();

		// 4. 数据终端-sink

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("TransformationUnionConnectDemo");
	}

}  

16-Transformation 【Side Outputs】

---

在Flink流计算中，提供API函数，将1个流分割为多个流，使用split算子和select算子。

Split就是将一个流分成多个流，Select就是获取分流后对应的数据。

​ [DataStream中split函数，分割流的本质：给DataStream流中每条数据打上标签Tag，最后依据标签Tag获取具体分割的流数据。]

​ 分割流函数split已经过时，并且在新版本中已经被删除，Flink提供：侧边输出SideOutput方式，可以将1个流进行侧边输出多个流。

https://nightlies.apache.org/flink/flink-docs-release-1.13/docs/dev/datastream/side_output/

• 第1步、定义输出标签OutputTag

  • OutputTag<String> outputTag = new OutputTag<String>("side-output") {};
  • 比如需要输出2个流，定义2个OutputTag标签

• 第2步、调用DataStream中process底层处理函数，进行判断，划分OutputTag。

案例演示：对流中的数据按照奇数和偶数进行分流，并获取分流后的数据

package cn.itqzd.flink.transformation;

import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.SingleOutputStreamOperator;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.ProcessFunction;
import org.apache.flink.util.Collector;
import org.apache.flink.util.OutputTag;

/**
 * Flink 流计算中转换算子：使用侧边流SideOutputs
 */
public class TransformationSideOutputsDemo {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 执行环境-env
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		env.setParallelism(1);

		// 2. 数据源-source
		DataStreamSource<Integer> inputStream = env.fromElements(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);

		// 3. 数据转换-transformation
		/*
			对数据流进行分割，使用sideOutput侧边输出算子实现，将奇数数字放在一个流，将偶数数字放在一个流，todo：原来数据流中数据平方处理
		 */
		// step1、定义分割流标签
		OutputTag<Integer> oddTag = new OutputTag<Integer>("side-odd") {};
		OutputTag<Integer> evenTag = new OutputTag<Integer>("side-even") {};
		
		// step2、调用process函数，对流中数据处理及打标签
		SingleOutputStreamOperator<String> mainStream = inputStream.process(new ProcessFunction<Integer, String>() {
			// 表示对流中每条数据处理
			@Override
			public void processElement(Integer value, Context ctx, Collector<String> out) throws Exception {
				// todo: 流中每条数据原来该怎么计算依然如何计算，比如值平方
				int squareValue = value * value ;
				out.collect(squareValue + "");

				// step3、判断数据是奇数还是偶数，打上对应标签
				if(value % 2 == 0){
					ctx.output(evenTag, value);
				}else{
					ctx.output(oddTag, value);
				}
			}
		});

		// 4. 数据终端-sink
		mainStream.printToErr();

		// step4、获取侧边流，依据标签
		DataStream<Integer> oddStream = mainStream.getSideOutput(oddTag);
		oddStream.print("odd>");

		DataStream<Integer> evenStream = mainStream.getSideOutput(evenTag);
		evenStream.print("even>");

		// 5. 触发执行-execute
		env.execute("TransformationSideOutputsDemo");
	}

}

运行上述流式计算程序，可以发现，原来数据流继续处理数据，依据OutputTag衍生侧边流，各自单独处理数据。