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Flink--API 之 Source 使用解析

article 2024/11/28 12:04:11

目录

一、Flink Data Sources 分类概览

（一）预定义 Source

（二）自定义 Source

二、代码实战演示

（一）预定义 Source 示例

基于本地集合

基于本地文件

基于网络套接字（socketTextStream）

（二）自定义 Source 示例

三、Kafka Source 应用

四、总结

        在大数据处理领域，Apache Flink 作为一款强大的流式计算框架，既能应对流处理场景，也可处理批处理任务。而数据来源（Data Sources）作为整个计算流程的 “源头活水”，其多样性与合理运用至关重要。本文将深入剖析 Flink 中 Data Sources 的相关知识，并结合丰富代码示例，助力大家透彻理解与灵活运用。

一、Flink Data Sources 分类概览

Flink 在批 / 流处理中常见的 source 主要分为两大类：预定义 Source 和自定义 Source。

（一）预定义 Source

基于本地集合的 source（Collection-based-source）

        通过env.fromElements()可传入可变参数创建 DataStream，支持如 Tuple、自定义对象等复合形式，但要注意类型需一致，不一致时虽可用Object接收但使用易报错，像env.fromElements("haha", 1)这种就会有问题；env.fromCollection()支持多种Collection具体类型（如List，Set，Queue）来构建 DataStream；env.fromSequence()可基于开始和结束值创建 DataStream（曾有env.generateSequence()方法创建基于 Sequence 的 DataStream，不过现已废弃），此类方式常应用于学习测试编造数据场景。

基于文件的 source（File-based-source）

        能读取本地文件与 HDFS 路径文件，如env.readTextFile("datas/wc.txt")可读取本地datas目录下wc.txt文件，env.readTextFile("hdfs://bigdata01:9820/home/a.txt")能获取 HDFS 特定路径文件数据。操作时要留意相对路径转绝对路径问题，避免因路径差错引发异常。

基于网络套接字（socketTextStream）

        以socketTextStream(String hostname, int port)方法从指定 Socket 读取数据创建 DataStream，其为非并行 Source，有重载方法可指定行分隔符和最大重新连接次数，默认行分隔符是\n，最大重新连接次数为 0。使用前需先启动 Socket 服务（Mac 或 Linux 可在命令行终端输入nc -lk 8888，Windows 需安装netcat命令后操作），且该方式获取的 DataStream 并行度固定为 1。

（二）自定义 Source

SourceFunction

        非并行数据源（并行度只能 = 1），作为接口定义基础数据源规范，实现run方法持续产生数据，cancel方法用于停止数据源。

RichSourceFunction

        多功能非并行数据源（并行度只能 = 1），是类形式，相比SourceFunction，额外功能体现在实例化时有open方法执行一次（多并行度会多次执行，因多实例）、销毁实例时close方法执行一次，且能通过getRuntimeContext获取当前Runtime对象（底层 API）。

ParallelSourceFunction

        并行数据源（并行度能够 >= 1），接口形式，允许创建并行处理的数据源，例如自定义类实现此接口，按设定并行度生成数据。

RichParallelSourceFunction

        多功能并行数据源（并行度能够 >= 1），类形式且功能齐全，建议使用。继承它并重写相关方法，能充分利用并行特性高效产生数据，同时享有Rich类的open、close等方法优势。

二、代码实战演示

（一）预定义 Source 示例

在flink最常见的创建DataStream方式有四种： 

l 使用env.fromElements()，这种方式也支持Tuple，自定义对象等复合形式。
注意：类型要一致，不一致可以用Object接收，但是使用会报错，比如：env.fromElements("haha", 1);

源码注释中有写：


l 使用env.fromCollection(),这种方式支持多种Collection的具体类型，如List，Set，Queue
l 使用env.generateSequence()方法创建基于Sequence的DataStream --已经废弃了
l 使用env.fromSequence()方法创建基于开始和结束的DataStream

一般用于学习测试时编造数据时使用
1.env.fromElements(可变参数);
2.env.fromColletion(各种集合);
3.env.fromSequence(开始,结束);

基于本地集合

package com.bigdata.source;

import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class _01YuDingYiSource {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

        // 各种获取数据的Source
        DataStreamSource<String> dataStreamSource = env.fromElements("hello world txt", "hello nihao kongniqiwa");
        dataStreamSource.print();
        // 演示一个错误的
        //DataStreamSource<Object> dataStreamSource2 = env.fromElements("hello", 1,3.0f);
        //dataStreamSource2.print();
        DataStreamSource<Tuple2<String, Integer>> elements = env.fromElements(
                Tuple2.of("张三", 18),
                Tuple2.of("lisi", 18),
                Tuple2.of("wangwu", 18)
        );
        elements.print();

        // 有一个方法，可以直接将数组变为集合  复习一下数组和集合以及一些非常常见的API
        String[] arr = {"hello","world"};
        System.out.println(arr.length);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        List<String> list = Arrays.asList(arr);
        System.out.println(list);

        env.fromElements(
                Arrays.asList(arr),
                Arrays.asList(arr),
                Arrays.asList(arr)
        ).print();




        // 第二种加载数据的方式
        // Collection 的子接口只有 Set 和 List
        ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add("python");
        list1.add("scala");
        list1.add("java");
        DataStreamSource<String> ds1 = env.fromCollection(list1);
        DataStreamSource<String> ds2 = env.fromCollection(Arrays.asList(arr));

        // 第三种
        DataStreamSource<Long> ds3 = env.fromSequence(1, 100);
        ds3.print();


        // execute 下面的代码不运行，所以，这句话要放在最后。
        env.execute("获取预定义的Source");
    }
}

可以在代码中指定并行度

l 指定全局并行度：

env.setParallelism(12);

l 获得全局并行度：

env.getParallelism();

指定算子设置并行度：

获取指定算子并行度：

eventSource.getParallelism();

基于本地文件

package com.bigdata.source;

import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;

import java.io.File;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class _02YuDingYiSource {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        // 获取并行度
        System.out.println(env.getParallelism());

        // 讲第二种Source File类型的
        // 给了一个相对路径，说路径不对，老闫非要写，我咋办？
        // 相对路径，转绝对路径
        File file = new File("datas/wc.txt");
        File file2 = new File("./");
        System.out.println(file.getAbsoluteFile());
        System.out.println(file2.getAbsoluteFile());
        DataStreamSource<String> ds1 = env.readTextFile("datas/wc.txt");
        ds1.print();
        // 还可以获取hdfs路径上的数据
        DataStreamSource<String> ds2 = env.readTextFile("hdfs://bigdata01:9820/home/a.txt");
        ds2.print();



        // execute 下面的代码不运行，所以，这句话要放在最后。
        env.execute("获取预定义的Source");
    }
}

基于网络套接字（socketTextStream）

socketTextStream(String hostname, int port) 方法是一个非并行的Source，该方法需要传入两个参数，第一个是指定的IP地址或主机名，第二个是端口号，即从指定的Socket读取数据创建DataStream。该方法还有多个重载的方法，其中一个是socketTextStream(String hostname, int port, String delimiter, long maxRetry)，这个重载的方法可以指定行分隔符和最大重新连接次数。这两个参数，默认行分隔符是”\n”，最大重新连接次数为0。

提示：

如果使用socketTextStream读取数据，在启动Flink程序之前，必须先启动一个Socket服务，为了方便，Mac或Linux用户可以在命令行终端输入nc -lk 8888启动一个Socket服务并在命令行中向该Socket服务发送数据。Windows用户可以在百度中搜索windows安装netcat命令。

通过网盘分享的文件：netcat-win32-1.11.zip

如果是windows平台：nc -lp 8888

import org.apache.flink.api.common.RuntimeExecutionMode;
import org.apache.flink.api.common.functions.FlatMapFunction;
import org.apache.flink.api.common.functions.MapFunction;
import org.apache.flink.api.java.functions.KeySelector;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
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;

public class SourceDemo02_Socket {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //TODO 1.env-准备环境
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        env.setRuntimeMode(RuntimeExecutionMode.AUTOMATIC);
        //TODO 2.source-加载数据
        DataStream<String> socketDS = env.socketTextStream("bigdata01", 8889);

        //TODO 3.transformation-数据转换处理
        //3.1对每一行数据进行分割并压扁
        DataStream<String> wordsDS = socketDS.flatMap(new FlatMapFunction<String, String>() {
            @Override
            public void flatMap(String value, Collector<String> out) throws Exception {
                String[] words = value.split(" ");
                for (String word : words) {
                    out.collect(word);
                }
            }
        });
        //3.2每个单词记为<单词,1>
        DataStream<Tuple2<String, Integer>> wordAndOneDS = wordsDS.map(new MapFunction<String, Tuple2<String, Integer>>() {
            @Override
            public Tuple2<String, Integer> map(String value) throws Exception {
                return Tuple2.of(value, 1);
            }
        });
        //3.3分组
        KeyedStream<Tuple2<String, Integer>, String> keyedDS = wordAndOneDS.keyBy(new KeySelector<Tuple2<String, Integer>, String>() {
            @Override
            public String getKey(Tuple2<String, Integer> value) throws Exception {
                return value.f0;
            }
        });

        //3.4聚合
        SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> result = keyedDS.sum(1);

        //TODO 4.sink-数据输出
        result.print();

        //TODO 5.execute-执行
        env.execute();
    }
}

（二）自定义 Source 示例

SourceFunction:非并行数据源(并行度只能=1) --接口

RichSourceFunction:多功能非并行数据源(并行度只能=1) --类

ParallelSourceFunction:并行数据源(并行度能够>=1) --接口

RichParallelSourceFunction:多功能并行数据源(并行度能够>=1) --类 【建议使用的】

简单自定义非并行 Source（实现 SourceFunction）

package com.bigdata.day02;


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.ParallelSourceFunction;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.source.RichParallelSourceFunction;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.source.RichSourceFunction;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.source.SourceFunction;

import java.util.Random;
import java.util.UUID;

/**
 * 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)
 * 要求:
 * - 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
 */

@Data  // set get toString
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
class OrderInfo{
    private String orderId;
    private int uid;
    private int money;
    private long timeStamp;
}
// class MySource extends RichSourceFunction<OrderInfo> {
//class MySource extends RichParallelSourceFunction<OrderInfo> {
class MySource implements SourceFunction<OrderInfo> {
    boolean flag = true;

    @Override
    public void run(SourceContext ctx) throws Exception {
        // 源源不断的产生数据
        Random random = new Random();
        while(flag){
            OrderInfo orderInfo = new OrderInfo();
            orderInfo.setOrderId(UUID.randomUUID().toString());
            orderInfo.setUid(random.nextInt(3));
            orderInfo.setMoney(random.nextInt(101));
            orderInfo.setTimeStamp(System.currentTimeMillis());
            ctx.collect(orderInfo);
            Thread.sleep(1000);// 间隔1s
        }
    }

    // source 停止之前需要干点啥
    @Override
    public void cancel() {
        flag = false;
    }
}
public class CustomSource {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

        env.setParallelism(2);
        // 将自定义的数据源放入到env中
        DataStreamSource dataStreamSource = env.addSource(new MySource())/*.setParallelism(1)*/;
        System.out.println(dataStreamSource.getParallelism());
        dataStreamSource.print();
        env.execute();
    }


}


 自定义并行 Source（实现 ParallelSourceFunction）

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

import java.util.UUID;

/**
 * 自定义多并行度Source
 */
public class CustomerSourceWithParallelDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        DataStreamSource<String> mySource = env.addSource(new MySource()).setParallelism(6);
        mySource.print();
        env.execute();
    }
    public static class MySource implements ParallelSourceFunction<String> {
        @Override
        public void run(SourceContext<String> ctx) throws Exception {
            ctx.collect(UUID.randomUUID().toString());
            /*
            如果不设置无限循环可以看出，设置了多少并行度就打印出多少条数据
             */
        }

        @Override
        public void cancel() {}
    }
}


自定义多功能并行 Source（实现 RichParallelSourceFunction）

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.UUID;

/**
 * 自定义一个RichParallelSourceFunction的实现
 */
public class CustomerRichSourceWithParallelDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();

        DataStreamSource<String> mySource = env.addSource(new MySource()).setParallelism(6);
        mySource.print();

        env.execute();
    }

    /*
    Rich 类型的Source可以比非Rich的多出有：
    - open方法，实例化的时候会执行一次，多个并行度会执行多次的哦（因为是多个实例了）
    - close方法，销毁实例的时候会执行一次，多个并行度会执行多次的哦
    - getRuntime方法可以获得当前的Runtime对象（底层API）
     */
    public static class MySource extends RichParallelSourceFunction<String> {
        @Override
        public void open(Configuration parameters) throws Exception {
            super.open(parameters);
            System.out.println("open......");
        }

        @Override
        public void close() throws Exception {
            super.close();
            System.out.println("close......");
        }

        @Override
        public void run(SourceContext<String> ctx) throws Exception {
            ctx.collect(UUID.randomUUID().toString());
        }

        @Override
        public void cancel() {}
    }
}

三、Kafka Source 应用

Kafka 作为常用消息队列，与 Flink 集成紧密。使用时需添加依赖

<dependency>
  <groupId>org.apache.flink</groupId>
  <artifactId>flink-connector-kafka_2.11</artifactId>
  <version>${flink.version}</version>
</dependency>

并配置相关属性，如下示例展示从 Kafka 主题读取数据并筛选含特定字样消息后打印。

创建一个topic1 这个主题：
 

cd /opt/installs/kafka3/

bin/kafka-topics.sh --bootstrap-server bigdata01:9092 --create --partitions 1 --replication-factor 3 --topic topic1

通过控制台向topic1发送消息：
bin/kafka-console-producer.sh  --bootstrap-server bigdata01:9092 --topic topic1

import org.apache.flink.api.common.functions.FilterFunction;
import org.apache.flink.api.common.serialization.SimpleStringSchema;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStreamSource;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.connectors.kafka.FlinkKafkaConsumer;

import java.util.Properties;

public class KafkaSource {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        Properties properties = new Properties();
        properties.setProperty("bootstrap.servers", "bigdata01:9092");
        properties.setProperty("group.id", "g1");
        FlinkKafkaConsumer<String> kafkaSource = new FlinkKafkaConsumer<>("topic1", new SimpleStringSchema(), properties);
        DataStreamSource<String> dataStreamSource = env.addSource(kafkaSource);
        dataStreamSource.filter(new FilterFunction<String>() {
            @Override
            public boolean filter(String word) throws Exception {
                return word.contains("success");
            }
        }).print();
        env.execute();
    }
}

四、总结

        掌握 Flink 普通 API 里 Source 的各类使用方式，无论是预定义 Source 快速搭建测试数据场景、灵活运用并行度设置优化资源，还是对接 Kafka 这类外部数据源，都是构建高效、稳定大数据处理管道的关键基石。后续可深入各部分细节实践，深挖性能调优等进阶玩法，让 Flink 在数据处理之旅中大放异彩。希望这篇文章能助大家在 Flink Source 使用上理清思路、顺利上手，开启大数据流式计算的精彩探索！


http://www.kler.cn/a/412735.html

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