乐趣区

关于云计算:CoProcessFunction实战三部曲之三定时器和侧输出

作者：

jiezi

在

欢送拜访我的GitHub

这里分类和汇总了欣宸的全副原创(含配套源码)：https://github.com/zq2599/blog_demos

本篇概览

  • 本文是《CoProcessFunction实战三部曲》的终篇，次要内容是在CoProcessFunction中应用定时器和侧输入，对上一篇的性能进行加强；
  • 回顾上一篇的性能：一号流收到<font color=”blue”>aaa</font>后保留在状态中，直到二号流收到aaa，把两个aaa的值相加后输入到上游；
  • 上述性能有个问题：二号流如果始终收不到<font color=”blue”>aaa</font>，上游就始终没有aaa的输入，相当于进入一号流的aaa曾经杳无音信了；

  • 明天的实战就是修复上述问题：aaa在一个流中呈现后，10秒之内如果呈现在另一个流中，就像以前那样值相加，输入到上游，如果10秒内没有呈现在另一个流，就流向侧输入，再将所有状态清理洁净；

    参考文章

  • 了解状态：《深刻理解ProcessFunction的状态操作(Flink-1.10)》

  • 了解定时器：《了解ProcessFunction的Timer逻辑》

    梳理流程

  • 为了编码的逻辑正确，咱们把失常和异样的流程先梳理分明；
  • 下图是失常流程：aaa在一号流呈现后，10秒内又在二号流呈现了，于是相加并流向上游：

  • 再来看异样的流程，如下图，一号流在<font color=”blue”>16:14:01</font>收到aaa，但二号流始终没有收到aaa，等到10秒后，也就是<font color=”blue”>16:14:11</font>，定时器被触发，从状态1得悉10秒前一号流收到过aaa，于是将数据流向一号侧输入：

  • 接下来编码实现下面的性能；

    源码下载

    如果您不想写代码，整个系列的源码可在GitHub下载到，地址和链接信息如下表所示(https://github.com/zq2599/blo…

名称 链接 备注
我的项目主页 https://github.com/zq2599/blo… 该我的项目在GitHub上的主页
git仓库地址(https) https://github.com/zq2599/blo… 该我的项目源码的仓库地址，https协定
git仓库地址(ssh) git@github.com:zq2599/blog_demos.git 该我的项目源码的仓库地址，ssh协定

这个git我的项目中有多个文件夹，本章的利用在<font color=”blue”>flinkstudy</font>文件夹下，如下图红框所示：

CoProcessFunction的子类

  1. 后面的两篇实战中，<font color=”blue”>CoProcessFunction</font>的子类都写成了匿名类，如下图红框：

  1. 本文中，CoProcessFunction子类会用到外部类的成员变量，因而不能再用匿名类了，新增CoProcessFunction的子类<font color=”blue”>ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction.java</font>，稍后会阐明几个关键点：
package com.bolingcavalry.coprocessfunction;

import com.bolingcavalry.Utils;
import org.apache.flink.api.common.state.ValueState;
import org.apache.flink.api.common.state.ValueStateDescriptor;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.configuration.Configuration;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.co.CoProcessFunction;
import org.apache.flink.util.Collector;
import org.apache.flink.util.OutputTag;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

/**
 * 实现双流业务逻辑的性能类
 */
public class ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction extends CoProcessFunction<Tuple2<String, Integer>, Tuple2<String, Integer>, Tuple2<String, Integer>> {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction.class);

    /**
     * 等待时间
     */
    private static final long WAIT_TIME = 10000L;

    public ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction(OutputTag<String> source1SideOutput, OutputTag<String> source2SideOutput) {
        super();
        this.source1SideOutput = source1SideOutput;
        this.source2SideOutput = source2SideOutput;
    }

    private OutputTag<String> source1SideOutput;

    private OutputTag<String> source2SideOutput;

    // 某个key在processElement1中存入的状态
    private ValueState<Integer> state1;

    // 某个key在processElement2中存入的状态
    private ValueState<Integer> state2;

    // 如果创立了定时器，就在状态中保留定时器的key
    private ValueState<Long> timerState;

    // onTimer中拿不到以后key，只能提前保留在状态中（KeyedProcessFunction的OnTimerContext有API能够取到，然而CoProcessFunction的OnTimerContext却没有）
    private ValueState<String> currentKeyState;

    @Override
    public void open(Configuration parameters) throws Exception {
        // 初始化状态
        state1 = getRuntimeContext().getState(new ValueStateDescriptor<>("myState1", Integer.class));
        state2 = getRuntimeContext().getState(new ValueStateDescriptor<>("myState2", Integer.class));
        timerState = getRuntimeContext().getState(new ValueStateDescriptor<>("timerState", Long.class));
        currentKeyState = getRuntimeContext().getState(new ValueStateDescriptor<>("currentKeyState", String.class));
    }

    /**
     * 所有状态都清理掉
     */
    private void clearAllState() {
        state1.clear();
        state2.clear();
        currentKeyState.clear();
        timerState.clear();
    }

    @Override
    public void processElement1(Tuple2<String, Integer> value, Context ctx, Collector<Tuple2<String, Integer>> out) throws Exception {
        logger.info("processElement1：解决元素1：{}", value);

        String key = value.f0;

        Integer value2 = state2.value();

        // value2为空，就示意processElement2还没有解决或这个key，
        // 这时候就把value1保存起来
        if(null==value2) {
            logger.info("processElement1：2号流还未收到过[{}]，把1号流收到的值[{}]保存起来", key, value.f1);
            state1.update(value.f1);

            currentKeyState.update(key);

            // 开始10秒的定时器，10秒后会进入
            long timerKey = ctx.timestamp() + WAIT_TIME;
            ctx.timerService().registerProcessingTimeTimer(timerKey);
            // 保留定时器的key
            timerState.update(timerKey);
            logger.info("processElement1：创立定时器[{}]，期待2号流接收数据", Utils.time(timerKey));
        } else {
            logger.info("processElement1：2号流收到过[{}]，值是[{}]，当初把两个值相加后输入", key, value2);

            // 输入一个新的元素到上游节点
            out.collect(new Tuple2<>(key, value.f1 + value2));

            // 删除定时器（这个定时器应该是processElement2创立的）
            long timerKey = timerState.value();
            logger.info("processElement1：[{}]的新元素已输入到上游，删除定时器[{}]", key, Utils.time(timerKey));
            ctx.timerService().deleteProcessingTimeTimer(timerKey);

            clearAllState();
        }
    }

    @Override
    public void processElement2(Tuple2<String, Integer> value, Context ctx, Collector<Tuple2<String, Integer>> out) throws Exception {
        logger.info("processElement2：解决元素2：{}", value);

        String key = value.f0;

        Integer value1 = state1.value();

        // value1为空，就示意processElement1还没有解决或这个key，
        // 这时候就把value2保存起来
        if(null==value1) {
            logger.info("processElement2：1号流还未收到过[{}]，把2号流收到的值[{}]保存起来", key, value.f1);
            state2.update(value.f1);

            currentKeyState.update(key);

            // 开始10秒的定时器，10秒后会进入
            long timerKey = ctx.timestamp() + WAIT_TIME;
            ctx.timerService().registerProcessingTimeTimer(timerKey);
            // 保留定时器的key
            timerState.update(timerKey);
            logger.info("processElement2：创立定时器[{}]，期待1号流接收数据", Utils.time(timerKey));
        } else {
            logger.info("processElement2：1号流收到过[{}]，值是[{}]，当初把两个值相加后输入", key, value1);

            // 输入一个新的元素到上游节点
            out.collect(new Tuple2<>(key, value.f1 + value1));

            // 删除定时器（这个定时器应该是processElement1创立的）
            long timerKey = timerState.value();
            logger.info("processElement2：[{}]的新元素已输入到上游，删除定时器[{}]", key, Utils.time(timerKey));
            ctx.timerService().deleteProcessingTimeTimer(timerKey);

            clearAllState();
        }
    }

    @Override
    public void onTimer(long timestamp, OnTimerContext ctx, Collector<Tuple2<String, Integer>> out) throws Exception {
        super.onTimer(timestamp, ctx, out);

        String key = currentKeyState.value();

        // 定时器被触发，意味着此key只在一个中呈现过
        logger.info("[{}]的定时器[{}]被触发了", key, Utils.time(timestamp));

        Integer value1 = state1.value();
        Integer value2 = state2.value();

        if(null!=value1) {
            logger.info("只有1号流收到过[{}]，值为[{}]", key, value1);
            // 侧输入
            ctx.output(source1SideOutput, "source1 side, key [" + key+ "], value [" + value1 + "]");
        }

        if(null!=value2) {
            logger.info("只有2号流收到过[{}]，值为[{}]", key, value2);
            // 侧输入
            ctx.output(source2SideOutput, "source2 side, key [" + key+ "], value [" + value2 + "]");
        }

        clearAllState();
    }
}
  1. 关键点之一：新增状态<font color=”blue”>timerState</font>，用于保留定时器的key；
  2. 关键点之二：CoProcessFunction的<font color=”blue”>onTimer</font>中拿不到以后key(KeyedProcessFunction能够，其OnTimerContext类提供了API)，因而新增状态<font color=”blue”>currentKeyState</font>，这样在onTimer中就晓得以后key了；
  3. 关键点之三：processElement1中，解决aaa时， 如果2号流还没收到过aaa，就存入状态，并启动10秒定时器；
  4. 关键点之四：processElement2解决aaa时，发现1号流收到过aaa，就相加再输入到上游，并且删除processElement1中创立的定时器，aaa相干的所有状态也全副清理掉；
  5. 关键点之五：如果10秒内aaa在两个流中都呈现过，那么肯定会流入上游并且定时器会被删除，因而，一旦<font color=”blue”>onTimer</font>被执行，意味着aaa只在一个流中呈现过，而且曾经过来10秒了，此时在<font color=”blue”>onTimer</font>中能够执行流向侧输入的操作；
  6. 以上就是双流解决的逻辑和代码，接下来编写<font color=”blue”>AbstractCoProcessFunctionExecutor</font>的子类；

业务执行类AddTwoSourceValueWithTimeout

  1. 负责执行整个性能的，是抽象类<font color=”blue”>AbstractCoProcessFunctionExecutor</font>的子类，如下，稍后会阐明几个关键点：
package com.bolingcavalry.coprocessfunction;

import com.bolingcavalry.Utils;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
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.streaming.api.functions.AssignerWithPeriodicWatermarks;
import org.apache.flink.streaming.api.functions.co.CoProcessFunction;
import org.apache.flink.streaming.api.watermark.Watermark;
import org.apache.flink.util.OutputTag;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

/**
 * @author will
 * @email zq2599@gmail.com
 * @date 2020-11-11 09:48
 * @description 将两个流中相通key的value相加，当key在一个流中呈现后，
 *              会在无限工夫内期待它在另一个流中呈现，如果超过等待时间任未呈现就在旁路输入
 */
public class AddTwoSourceValueWithTimeout extends AbstractCoProcessFunctionExecutor {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AddTwoSourceValueWithTimeout.class);

    // 假如aaa流入1号源后，在2号源超过10秒没有收到aaa，那么1号源的aaa就会流入source1SideOutput
    final OutputTag<String> source1SideOutput = new OutputTag<String>("source1-sideoutput"){};

    // 假如aaa流入2号源后，如果1号源超过10秒没有收到aaa，那么2号源的aaa就会流入source2SideOutput
    final OutputTag<String> source2SideOutput = new OutputTag<String>("source2-sideoutput"){};

    /**
     * 重写父类的办法，放弃父类逻辑不变，仅减少了工夫戳分配器，向元素中退出工夫戳
     * @param port
     * @return
     */
    @Override
    protected KeyedStream<Tuple2<String, Integer>, Tuple> buildStreamFromSocket(StreamExecutionEnvironment env, int port) {
        return env
                // 监听端口
                .socketTextStream("localhost", port)
                // 失去的字符串"aaa,3"转成Tuple2实例，f0="aaa"，f1=3
                .map(new WordCountMap())
                // 设置工夫戳分配器，用以后工夫作为工夫戳
                .assignTimestampsAndWatermarks(new AssignerWithPeriodicWatermarks<Tuple2<String, Integer>>() {

                    @Override
                    public long extractTimestamp(Tuple2<String, Integer> element, long previousElementTimestamp) {
                        long timestamp = System.currentTimeMillis();
                        logger.info("增加工夫戳，值：{}，工夫戳：{}", element, Utils.time(timestamp));
                        // 应用以后零碎工夫作为工夫戳
                        return timestamp;
                    }

                    @Override
                    public Watermark getCurrentWatermark() {
                        // 本例不须要watermark，返回null
                        return null;
                    }
                })
                // 将单词作为key分区
                .keyBy(0);
    }

    @Override
    protected CoProcessFunction<Tuple2<String, Integer>, Tuple2<String, Integer>, Tuple2<String, Integer>> getCoProcessFunctionInstance() {
        return new ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction(source1SideOutput, source2SideOutput);
    }

    @Override
    protected void doSideOutput(SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> mainDataStream) {
        // 两个侧输入都间接打印
        mainDataStream.getSideOutput(source1SideOutput).print();
        mainDataStream.getSideOutput(source2SideOutput).print();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new AddTwoSourceValueWithTimeout().execute();
    }
}
  1. 关键点之一：增减成员变量<font color=”blue”>source1SideOutput</font>和<font color=”blue”>source2SideOutput</font>，用于侧输入；
  2. 关键点之二：重写父类的buildStreamFromSocket办法，加了个工夫戳分配器，这样每个元素都带有工夫戳；
  3. 关键点之三：重写父类的doSideOutput办法，这外面会把侧输入的数据打印进去；
  4. 以上就是所有代码了，接下来开始验证；

验证（不超时的操作）

  1. 别离开启本机的<font color=”blue”>9998</font>和<font color=”blue”>9999</font>端口，我这里是MacBook，执行<font color=”blue”>nc -l 9998</font>和<font color=”blue”>nc -l 9999</font>
  2. 启动Flink利用，如果您和我一样是Mac电脑，间接运行<font color=”blue”>AddTwoSourceValueWithTimeout.main</font>办法即可（如果是windows电脑，我这没试过，不过做成jar在线部署也是能够的）；
  3. 在监听9998端口的控制台输出<font color=”blue”>aaa,1</font>，此时flink控制台输入如下，可见processElement1办法中，读取state2为空，示意aaa在2号流还未呈现过，此时的aaa是首次呈现，应该放入state中保留，并且创立了定时器：
18:18:10,472 INFO  AddTwoSourceValueWithTimeout  - 增加工夫戳，值：(aaa,1)，工夫戳：2020-11-12 06:18:10
18:18:10,550 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction  - processElement1：解决元素1：(aaa,1)
18:18:10,550 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction  - processElement1：2号流还未收到过[aaa]，把1号流收到的值[1]保存起来
18:18:10,553 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction  - processElement1：创立定时器[2020-11-12 06:18:20]，期待2号流接收数据
  1. 尽快在监听9999端口的控制台输出<font color=”blue”>aaa,2</font>，flink日志如下所示，可见相加后输入到上游，并且定时器也删除了：
18:18:15,813 INFO  AddTwoSourceValueWithTimeout  - 增加工夫戳，值：(aaa,2)，工夫戳：2020-11-12 06:18:15
18:18:15,887 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction  - processElement2：解决元素2：(aaa,2)
18:18:15,887 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction  - processElement2：1号流收到过[aaa]，值是[1]，当初把两个值相加后输入
(aaa,3)
18:18:15,888 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction  - processElement2：[aaa]的新元素已输入到上游，删除定时器[2020-11-12 06:18:20]

验证（超时的操作）

  1. 前面试过了失常流程，再来试试超时流程是否合乎预期；
  2. 在监听9998端口的控制台输出<font color=”blue”>aaa,1</font>，而后期待十秒，flink控制台输入如下，可见定时器被触发，并且aaa流向了1号流的侧输入：
18:23:37,393 INFO  AddTwoSourceValueWithTimeout - 增加工夫戳，值：(aaa,1)，工夫戳：2020-11-12 06:23:37
18:23:37,417 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction - processElement1：解决元素1：(aaa,1)
18:23:37,417 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction - processElement1：2号流还未收到过[aaa]，把1号流收到的值[1]保存起来
18:23:37,417 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction - processElement1：创立定时器[2020-11-12 06:23:47]，期待2号流接收数据
18:23:47,398 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction - [aaa]的定时器[2020-11-12 06:23:47]被触发了
18:23:47,399 INFO  ExecuteWithTimeoutCoProcessFunction - 只有1号流收到过[aaa]，值为[1]
source1 side, key [aaa], value [1]
  • 至此，CoProcessFunction实战三部曲曾经全副实现了，心愿这三次实战可能给您一些参考，帮您更快把握和了解CoProcessFunction；

你不孤独，欣宸原创一路相伴

  1. Java系列
  2. Spring系列
  3. Docker系列
  4. kubernetes系列
  5. 数据库+中间件系列
  6. DevOps系列

欢送关注公众号：程序员欣宸

微信搜寻「程序员欣宸」，我是欣宸，期待与您一起畅游Java世界…
https://github.com/zq2599/blog_demos

评论

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

这个站点使用 Akismet 来减少垃圾评论。了解你的评论数据如何被处理。

更多文章