Flink 快速上手（批处理+流处理）

工欲善其事，必先利其器。在进行代码的编写之前，先将我们使用的开发环境和工具介绍一下：

系统环境为 Windows 10。需提前安装 Java 8。集成开发环境（IDE）使用 IntelliJ IDEA，具体的安装流程参见 IntelliJ 官网。安装 IntelliJ IDEA 之后，还需要安装一些插件——Maven 和Git。Maven 用来管理项目依赖；通过 Git 可以轻松获取我们的示例代码，并进行本地代码的版本控制。 二、创建项目

在准备好所有的开发环境之后，我们就可以开始开发自己的第一个 Flink 程序了。首先我们要做的，就是在 IDEA 中搭建一个 Flink 项目的骨架。我们会使用 Java 项目中常见的 Maven 来进行依赖管理。

打开 IntelliJ IDEA，创建一个 Maven 工程，如图所示。

  在项目的 pom 文件中，增加标签设置属性，然后增加标签引入需要的依赖。我们需要添加的依赖最重要的就是 Flink 的相关组件，包括 flink-java、flink-streaming-java，以及 flink-clients（客户端，也可以省略）。另外，为了方便查看运行日志， 我们引入 slf4j 和 log4j进行日志管理。

	1.13.0
	1.8
	2.12
	1.7.30



	
	
		org.apache.flink
		flink-java
		${flink.version}
	
	
	
		org.apache.flink
		flink-streaming-java_${scala.binary.version}
		${flink.version}
	
	
	
		org.apache.flink
		flink-clients_${scala.binary.version}
		${flink.version}
	
	
	
	
		org.slf4j
		slf4j-api
		${slf4j.version}
	
	
	
		org.slf4j
		slf4j-log4j12
		${slf4j.version}
	
	
	
		org.apache.logging.log4j
		log4j-to-slf4j
		2.14.0
	

这里做一点解释：
  在属性中，我们定义了，这指代的是所依赖的 Scala 版本。这有一点奇怪：Flink 底层是 Java，而且我们也只用 Java API，为什么还会依赖 Scala 呢？这是因为 Flink 的架构中使用了Akka 来实现底层的分布式通信，而 Akka 是用 Scala 开发的。

在目录 src/main/resources 下添加文件:log4j.properties，内容配置如下：

log4j.rootLogger=error, stdout log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.ConsoleAppender log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.stdout.layout.ConversionPattern=%-4r [%t] %-5p %c %x - %m%n

对于批处理而言，输入的应该是收集好的数据集。这里我们可以将要统计的文字，写入一个文本文档，然后读取这个文件处理数据就可以了。
（1）在工程根目录下新建一个 input 文件夹，并在下面创建文本文件 words.txt
（2）在 words.txt 中输入一些文字，例如：

hello world
hello flink
hello java

（3 ) 新建 Java 类 BatchWordCount，在静态 main 方法中编写测试代码。

  我们进行单词频次统计的基本思路是：先逐行读入文件数据，然后将每一行文字拆分成单词；接着按照单词分组，统计每组数据的个数，就是对应单词的频次。
具体代码实现如下：

import org.apache.flink.api.common.typeinfo.Types; 
import org.apache.flink.api.java.ExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.api.java.operators.AggregateOperator; 
import org.apache.flink.api.java.operators.DataSource;
import org.apache.flink.api.java.operators.FlatMapOperator; 
import org.apache.flink.api.java.operators.UnsortedGrouping; 
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.util.Collector;

public class BatchWordCount {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 创建执行环境
		ExecutionEnvironment env = ExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		// 2. 从文件读取数据 按行读取(存储的元素就是每行的文本)
		DataSource lineDS = env.readTextFile("input/words.txt");
		// 3. 转换数据格式
		FlatMapOperator> wordAndOne = lineDS
		.flatMap((String line, Collector> out) -> { 
			String[] words = line.split(" ");
			for (String word : words) {
				out.collect(Tuple2.of(word, 1L));
			}
		})
		.returns(Types.TUPLE(Types.STRING, Types.LONG)); //当 Lambda 表达式使用 Java 泛型的时候, 由于泛型擦除的存在, 需要显示的声明类型信息
		// 4. 按照 word 进行分组
		UnsortedGrouping> wordAndoneUG =
		wordAndOne.groupBy(0);
		// 5. 分组内聚合统计
		AggregateOperator> sum = wordAndOneUG.sum(1);
		// 6. 打印结果
		sum.print();
	}
}

代码说明和注意事项：
① Flink 在执行应用程序前应该获取执行环境对象，也就是运行时上下文环境。
② Flink 同时提供了 Java 和 Scala 两种语言的 API，有些类在两套 API 中名称是一样的。所以在引入包时，如果有 Java 和 Scala 两种选择，要注意选用 Java 的包。
③ 直接调用执行环境的 readTextFile 方法，可以从文件中读取数据。
④我们的目标是将每个单词对应的个数统计出来，所以调用 flatmap 方法可以对一行文字进行分词转换。将文件中每一行文字拆分成单词后，要转换成(word,count)形式的二元组，初始 count 都为 1。returns 方法指定的返回数据类型Tuple2，就是 Flink 自带的二元组数据类型。注意不要导错包，要导入的是Flink的，不是Scala的。
⑤ 在分组时调用了groupBy 方法，它不能使用分组选择器，只能采用位置索引或属性名称进行分组。

// 使用索引定位
dataStream.groupBy(0)
// 使用类属性名称
dataStream.groupBy("id")

⑤ 在分组之后调用sum 方法进行聚合，同样只能指定聚合字段的位置索引或属性名称。

（4） 运行程序，控制台会打印出结果：

(java,1)
(flink,1)
(world,1)
(hello,3)

  可以看到，我们将文档中的所有单词的频次，全部统计出来，以二元组的形式在控制台打印输出了。
  需要注意的是，这种代码的实现方式，是基于 DataSet API 的，也就是我们对数据的处理转换，是看作数据集来进行操作的。事实上 Flink 本身是流批统一的处理架构，批量的数据集本质上也是流，没有必要用两套不同的API 来实现。所以从 Flink 1.12 开始，官方推荐的做法是直接使用 DataStream API，在提交任务时通过将执行模式设为 BATCH来进行批处理：

$ bin/flink run -Dexecution.runtime-mode=BATCH BatchWordCount.jar	

  这样，DataSet API 就已经处于软弃用的状态，在实际应用中我们只要维护一套 DataStream API 就可以了。这里只是为了方便大家理解，我们依然用 DataSet API 做了批处理的实现。

  对于流而言，我们会在获取输入数据后立即处理，这个过程是连续不断的。当然，有时我们的输入数据可能会有尽头，这看起来似乎就成了一个有界流；但是它跟批处理是截然不同的,在输入结束之前，我们依然会认为数据是无穷无尽的，处理的模式也仍旧是连续逐个处理。下面我们就针对不同类型的输入数据源，用具体的代码来实现流处理。

  我们同样试图读取文档 words.txt 中的数据，并统计每个单词出现的频次。这是一个有界流的处理，整体思路与之前的批处理非常类似，代码模式也基本一致
（1）新建 Java 类 BoundedStreamWordCount，在静态 main 方法中编写测试代码。具体代码实现如下：

import org.apache.flink.api.common.typeinfo.Types;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.KeyedStream;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.SingleOutputStreamOperator;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.util.Collector;
import java.util.Arrays;
public class BoundedStreamWordCount {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 创建流式执行环境
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		// 2. 读取文件
		DataStreamSource lineDSS = env.readTextFile("input/words.txt");
		// 3. 转换数据格式
		SingleOutputStreamOperator> wordAndOne = lineDSS
			.flatMap((String line, Collector words) -> {
			Arrays.stream(line.split(" ")).forEach(words::collect);
			})
			.returns(Types.STRING)
			.map(word -> Tuple2.of(word, 1L))
			.returns(Types.TUPLE(Types.STRING, Types.LONG));
			// 4. 分组
			KeyedStream, String> wordAndoneKS = wordAndOne
			.keyBy(t -> t.f0);
			// 5. 求和
			SingleOutputStreamOperator> result = wordAndoneKS
			.sum(1);
		// 6. 打印
		result.print();
		// 7. 执行
		env.execute();
	}
}

主要观察与批处理程序BatchWordCount的不同：

创建执行环境的不同，流处理程序使用的是 StreamExecutionEnvironment。每一步处理转换之后，得到的数据对象类型不同。分组操作调用的是 keyBy 方法，可以传入一个匿名函数作为键选择器
（KeySelector），指定当前分组的 key 是什么。代码末尾需要调用 env 的execute 方法，开始执行任务。

运行程序，控制台输出结果如下：

3> (world,1)
2> (hello,1)
4> (flink,1)
2> (hello,2)
2> (hello,3)
1> (java,1)

  我们可以看到，这与批处理的结果是完全不同的。批处理针对每个单词，只会输出一个最终的统计个数；而在流处理的打印结果中，“hello”这个单词每出现一次，都会有一个频次统计数据输出。这就是流处理的特点，数据逐个处理，每来一条数据就会处理输出一次。我们通过打印结果，可以清晰地看到单词“hello”数量增长的过程。

  在实际的生产环境中，真正的数据流其实是无界的，有开始却没有结束，这就要求我们需要保持一个监听事件的状态，持续地处理捕获的数据。
  为了模拟这种场景，我们就不再通过读取文件来获取数据了，而是监听数据发送端主机的指定端口，统计发送来的文本数据中出现过的单词的个数。具体实现上，我们只要对BoundedStreamWordCount 代码中读取数据的步骤稍做修改，就可以实现对真正无界流的处理。
（1） 新建一个 Java 类 StreamWordCount，将 BoundedStreamWordCount 代码中读取文件数据的 readTextFile 方法，替换成读取 socket 文本流的方法 socketTextStream。具体代码实现如下：

import org.apache.flink.api.common.typeinfo.Types;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.KeyedStream;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.SingleOutputStreamOperator;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.util.Collector;
import java.util.Arrays;
public class StreamWordCount {
public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1. 创建流式执行环境
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		// 2. 读取文本流
		DataStreamSource lineDSS = env.socketTextStream("hadoop102",7777);
		// 3. 转换数据格式
		SingleOutputStreamOperator> wordAndOne = lineDSS
		.flatMap((String line, Collector words) -> {
			Arrays.stream(line.split(" ")).forEach(words::collect);
		})
		.returns(Types.STRING)27
		.map(word -> Tuple2.of(word, 1L))
		.returns(Types.TUPLE(Types.STRING, Types.LONG));
		// 4. 分组
		KeyedStream, String> wordAndoneKS = wordAndOne.keyBy(t -> t.f0);
		// 5. 求和
		SingleOutputStreamOperator> result = wordAndOneKS.sum(1);
		// 6. 打印
		result.print();
		// 7. 执行
		env.execute();
	}
}

代码说明和注意事项：

socket 文本流的读取需要配置两个参数：发送端主机名和端口号。这里代码中指定了主机hadoop102的 7777 端口作为发送数据的 socket 端口，读者可以根据测试环境自行配置。在实际项目应用中，主机名和端口号这类信息往往可以通过配置文件，或者传入程序运行参数的方式来指定。socket 文本流数据的发送，可以通过Linux 系统自带的netcat工具进行模拟。

（2） 在 Linux 环境的主机hadoop102 上，执行下列命令，发送数据进行测试：

nc -lk 7777

（3） 启动 StreamWordCount 程序
我们会发现程序启动之后没有任何输出、也不会退出。这是正常的——因为 Flink 的流处理是事件驱动的，当前程序会一直处于监听状态，只有接收到数据才会执行任务、输出统计结果。
（4） 从 hadoop102 发送数据：

hello flink
hello world 
hello java

可以看到控制台输出结果如下：

4> (flink,1)
2> (hello,1)
3> (world,1)
2> (hello,2)
2> (hello,3)
1> (java,1)

  我们会发现，输出的结果与之前读取文件的流处理非常相似。而且可以非常明显地看到， 每输入一条数据，就有一次对应的输出。具体对应关系是：输入“hello flink”，就会输出两条统计结果（flink，1）和（hello，1）；之后再输入“hello world”，同样会将 hello 和world 的个数统计输出，hello 的个数会对应增长为 2。

Word版：https://download.csdn.net/download/mengxianglong123/85035166
PDF版：https://download.csdn.net/download/mengxianglong123/85035172

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