10、Flink教程 – Flink批流一体API（其它）-小郑聊编程

01 引言

在前面的博客，我们已经对Flink的程序模型里的Connectors使用有了一定的了解了。

到此，我们把Flink批流一体的API大致学完了，还剩余一些其它API没有讲，本文来讲解下。

02 累加器

2.1 相关API

Flink累加器：Flink中的累加器，与Mapreduce counter的应用场景类似，可以很好地观察task在运行期间的数据变化，如在Flink job任务中的算子函数中操作累加器，在任务执行结束之后才能获得累加器的最终结果。

Flink有以下内置累加器，每个累加器都实现了Accumulator接口。

IntCounter
LongCounter
DoubleCounter

编码步骤:

1、创建累加器；

private IntCounter numLines = new IntCounter();

2、注册累加器；

getRuntimeContext().addAccumulator("num-lines", this.numLines);

3、使用累加器；

this.numLines.add(1);

4、获取累加器的结果；

myJobExecutionResult.getAccumulatorResult("num-lines")

2.2 示例代码

/**
 * 累加器
 *
 * @author : YangLinWei
 * @createTime: 2022/3/7 5:36 下午
 */
public class Accumulator {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //1.env
        ExecutionEnvironment env = ExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

        //2.Source
        DataSource<String> dataDS = env.fromElements("aaa", "bbb", "ccc", "ddd");

        //3.Transformation
        MapOperator<String, String> result = dataDS.map(new RichMapFunction<String, String>() {

            //-1.创建累加器
            private IntCounter elementCounter = new IntCounter();
            Integer count = 0;

            @Override
            public void open(Configuration parameters) throws Exception {

                super.open(parameters);
                //-2注册累加器
                getRuntimeContext().addAccumulator("elementCounter", elementCounter);
            }

            @Override
            public String map(String value) throws Exception {

                //-3.使用累加器
                this.elementCounter.add(1);
                count += 1;
                System.out.println("不使用累加器统计的结果:" + count);
                return value;
            }
        }).setParallelism(2);

        //4.Sink
        result.writeAsText("data/output/test", FileSystem.WriteMode.OVERWRITE);

        //5.execute
        //-4.获取加强结果
        JobExecutionResult jobResult = env.execute();
        int nums = jobResult.getAccumulatorResult("elementCounter");
        System.out.println("使用累加器统计的结果:" + nums);
    }
}

运行结果：

03 广播变量

3.1 原理

Flink支持广播：可以将数据广播到TaskManager上就可以供TaskManager中的SubTask/task去使用，数据存储到内存中，这样可以减少大量的shuffle操作，而不需要多次传递给集群节点；

比如：在数据join阶段，不可避免的就是大量的shuffle操作，我们可以把其中一个dataSet广播出去，一直加载到taskManager的内存中，可以直接在内存中拿数据，避免了大量的shuffle，导致集群性能下降；

图解：

可以理解广播就是一个公共的共享变量
将一个数据集广播后，不同的Task都可以在节点上获取到
每个节点只存一份
如果不使用广播，每一个Task都会拷贝一份数据集，造成内存资源浪费

注意：

广播变量是要把dataset广播到内存中，所以广播的数据量不能太大，否则会出现OOM；
广播变量的值不可修改，这样才能确保每个节点获取到的值都是一致的。

编码步骤:

1、广播数据：.withBroadcastSet(DataSet,"name");；
2、获取广播的数据：Collection<>broadcastSet=getRuntimeContext().getBroadcastVariable("name");；
3、使用广播数据；

3.2 示例代码

需求：将studentDS(学号,姓名)集合广播出去(广播到各个TaskManager内存中)
然后使用scoreDS(学号,学科,成绩)和广播数据(学号,姓名)进行关联,得到这样格式的数据:(姓名,学科,成绩)

/**
 * Broadcast
 *
 * @author : YangLinWei
 * @createTime: 2022/3/7 5:43 下午
 */
public class Broadcast {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //1.env
        ExecutionEnvironment env = ExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

        //2.Source
        //学生数据集(学号,姓名)
        DataSource<Tuple2<Integer, String>> studentDS = env.fromCollection(
                Arrays.asList(Tuple2.of(1, "张三"), Tuple2.of(2, "李四"), Tuple2.of(3, "王五"))
        );

        //成绩数据集(学号,学科,成绩)
        DataSource<Tuple3<Integer, String, Integer>> scoreDS = env.fromCollection(
                Arrays.asList(Tuple3.of(1, "语文", 50), Tuple3.of(2, "数学", 70), Tuple3.of(3, "英文", 86))
        );

        //3.Transformation
        //将studentDS(学号,姓名)集合广播出去(广播到各个TaskManager内存中)
        //然后使用scoreDS(学号,学科,成绩)和广播数据(学号,姓名)进行关联,得到这样格式的数据:(姓名,学科,成绩)
        MapOperator<Tuple3<Integer, String, Integer>, Tuple3<String, String, Integer>> result = scoreDS.map(
                new RichMapFunction<Tuple3<Integer, String, Integer>, Tuple3<String, String, Integer>>() {

                    //定义一集合用来存储(学号,姓名)
                    Map<Integer, String> studentMap = new HashMap<>();

                    //open方法一般用来初始化资源，每个subtask任务只被调用一次
                    @Override
                    public void open(Configuration parameters) throws Exception {

                        //-2.获取广播数据
                        List<Tuple2<Integer, String>> studentList = getRuntimeContext().getBroadcastVariable("studentInfo");
                        for (Tuple2<Integer, String> tuple : studentList) {

                            studentMap.put(tuple.f0, tuple.f1);
                        }
                        //studentMap = studentList.stream().collect(Collectors.toMap(t -> t.f0, t -> t.f1));
                    }

                    @Override
                    public Tuple3<String, String, Integer> map(Tuple3<Integer, String, Integer> value) throws Exception {

                        //-3.使用广播数据
                        Integer stuID = value.f0;
                        String stuName = studentMap.getOrDefault(stuID, "");
                        //返回(姓名,学科,成绩)
                        return Tuple3.of(stuName, value.f1, value.f2);
                    }
                    //-1.广播数据到各个TaskManager
                }).withBroadcastSet(studentDS, "studentInfo");

        //4.Sink
        result.print();
    }
}

运行结果：

04 分布式缓存

4.1 原理

Flink提供了一个类似于Hadoop的分布式缓存，让并行运行实例的函数可以在本地访问，这个功能可以被使用来分享外部静态的数据，例如：机器学习的逻辑回归模型等。

注意：广播变量是将变量分发到各个TaskManager节点的内存上，分布式缓存是将文件缓存到各个TaskManager节点上；

编码步骤:

1、注册一个分布式缓存文件：`env.registerCachedFile(“hdfs:///path/file”,“cachefilename”)；
2、访问分布式缓存文件中的数据：FilemyFile=getRuntimeContext().getDistributedCache().getFile("cachefilename");；
3、使用；

4.2 示例代码

需求：将scoreDS(学号, 学科, 成绩)中的数据和分布式缓存中的数据(学号,姓名)关联,得到这样格式的数据: (学生姓名,学科,成绩)

/**
 * DistributedCache
 *
 * @author : YangLinWei
 * @createTime: 2022/3/7 5:49 下午
 */
public class DistributedCache {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //1.env
        ExecutionEnvironment env = ExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

        //2.Source
        //注意:先将本地资料中的distribute_cache_student文件上传到HDFS
        //-1.注册分布式缓存文件
        //env.registerCachedFile("hdfs://node01:8020/distribute_cache_student", "studentFile");
        env.registerCachedFile("data/input/distribute_cache_student", "studentFile");

        //成绩数据集(学号,学科,成绩)
        DataSource<Tuple3<Integer, String, Integer>> scoreDS = env.fromCollection(
                Arrays.asList(Tuple3.of(1, "语文", 50), Tuple3.of(2, "数学", 70), Tuple3.of(3, "英文", 86))
        );

        //3.Transformation
        //将scoreDS(学号, 学科, 成绩)中的数据和分布式缓存中的数据(学号,姓名)关联,得到这样格式的数据: (学生姓名,学科,成绩)
        MapOperator<Tuple3<Integer, String, Integer>, Tuple3<String, String, Integer>> result = scoreDS.map(
                new RichMapFunction<Tuple3<Integer, String, Integer>, Tuple3<String, String, Integer>>() {

                    //定义一集合用来存储(学号,姓名)
                    Map<Integer, String> studentMap = new HashMap<>();

                    @Override
                    public void open(Configuration parameters) throws Exception {

                        //-2.加载分布式缓存文件
                        File file = getRuntimeContext().getDistributedCache().getFile("studentFile");
                        List<String> studentList = FileUtils.readLines(file);
                        for (String str : studentList) {

                            String[] arr = str.split(",");
                            studentMap.put(Integer.parseInt(arr[0]), arr[1]);
                        }
                    }

                    @Override
                    public Tuple3<String, String, Integer> map(Tuple3<Integer, String, Integer> value) throws Exception {

                        //-3.使用分布式缓存文件中的数据
                        Integer stuID = value.f0;
                        String stuName = studentMap.getOrDefault(stuID, "");
                        //返回(姓名,学科,成绩)
                        return Tuple3.of(stuName, value.f1, value.f2);
                    }
                });

        //4.Sink
        result.print();
    }
}

05 文末

本文主要讲解了Flink批流一体的其它API，即累加器、广播和分布式缓存，谢谢大家的阅读，本文完！

10、Flink教程 - Flink批流一体API（其它）

01 引言

02 累加器

2.1 相关API

2.2 示例代码

03 广播变量

3.1 原理

3.2 示例代码

04 分布式缓存

4.1 原理

4.2 示例代码

05 文末