Flink系统之Table API 和 SQL

　　Flink提供了像表一样处理的API和像执行SQL语句一样把结果集进行执行。这样很方便的让大家进行数据处理了。比如执行一些查询，在无界数据和批处理的任务上，然后将这些按一定的格式进行输出，很方便的让大家像执行SQL一样简单。

　　今天主要写的东西分为如下几个方面，然后遵循着下边几个方面进行展开：

　　1. Flink的不同API的层级梗概。

　　2. FlinkSQL的编程的步骤。

　　3. Flink编程的例子。

一、 Flink有着不同级别的API，不同级别的API方便不同用户进行处理。普通用户使用Datastream以及Dataset进行程序编写，我们可以在其更高的基础上使用Table API以及SQL，这也是Flink的强大之处，可以像使用处理表一样处理数据。如果想研究的更高可以看更底层的东西。

SQL	High-level Language
Table API	Declarative DSL
Datastream / Dataset API	Core API
Stateful Stream Processing	Low-level building block (streams, state, [event] time)

二、 Flink的Table API 和 SQL编程步骤如下：

　　1）创建一个TableEnvironment表环境用于后续使用。TableEnvironment是 SQL 和 Table API的核心概念，它用于设置执行所需要的数据属性，和ExecutionEnvironment类似，它主要负责：

　　　　a) 注册表数据源，从内部或者外部来源。

　　　　b) 执行相应的SQL语句。

　　　　c) 注册自定义集数。

　　　　d 将结果集进行扫描和写入到目标数据源。

　　　　e) 相同的environment可以执行相应的join unin操作。

　　2）接下来，咱们看一下如何注册数据源，注意不同的Flink版本有不同的实现，但是核心的内容是不变的：

　　　　a) 可以直接从数据集里进行注册。比如 tableEnvironment.registerDataSet()。

　　　　b) 在一个已经存在的Table中直接执行scan或者select，那么会生成一个新的Table，也就是数据可以从已有的Table中再次获取，Table t = tableEnv.scan("x").select("a, b,c")。

　　　　c) 可以是TableSource, 也就是从不同的文件、数据库、消息系统进行读取。比如csv文件，TableSource csvSource = new CsvTableSource("path/to/file")。

　　3）读取完数据后进行处理，处理完之后要存储起来，那么需要Sink（存储）到文件或者数据库、消息系统等。

　　　　a) 比如Sink到CSV文件。 TableSink csvSink = new TableCSVSink("path/to/sink", ..)。

　　　　b) Sink为指定字段句和类型到CSV文件中。

　　　　　　指定表字段： String[] fieldNames = {"fild1", "filed2", "field3"};

　　　　　　指定字段类型： TypeInformation[] fieldTypes = {Types.INT, Types.STRING, Types.LONG};

　　　　　　指定表名和csv文件：tableEnv.registerTableSink("CsvSinkTable", fieldNames, fieldTypes, csvSink);

三、接下来，看一下真实的例子。

　　 1）从给定的单词和单词的个数中统计一下，每个单词出现的数据，使用SQL语句进行实现查询统计。完整的样例如下（注意，不同的FLink版本实现上有稍微的差异）：

package myflink.sql;

import org.apache.flink.api.java.DataSet;
import org.apache.flink.api.java.ExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.table.api.Table;
import org.apache.flink.table.api.java.BatchTableEnvironment;


public class WordCountSQL {

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

        ExecutionEnvironment env = ExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        BatchTableEnvironment tEnv = BatchTableEnvironment.getTableEnvironment(env);

        DataSet<WC> input = env.fromElements(
                WC.of("hello", 1),
                WC.of("hqs", 1),
                WC.of("world", 1),
                WC.of("hello", 1)
        );
        //注册数据集
        tEnv.registerDataSet("WordCount", input, "word, frequency");

        //执行SQL，并结果集做为一个新表
        Table table = tEnv.sqlQuery("SELECT word, SUM(frequency) as frequency FROM WordCount GROUP BY word");

        DataSet<WC> result = tEnv.toDataSet(table, WC.class);

        result.print();

    }

    public static class WC {
        public String word; //hello
        public long frequency;

        //创建构造方法，让flink进行实例化
        public WC() {}

        public static WC of(String word, long frequency) {
            WC wc = new WC();
            wc.word = word;
            wc.frequency = frequency;
            return wc;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "WC " + word + " " + frequency;
        }
    }

}

　　输出的结果为，和我们想的结果是一样的。

WC world 1
WC hello 2
WC hqs 1

　　2）接下来的例子会复杂一些，从一个txt文件中读取数据，txt文件中包含id, 人字, 书名，价格信息。然后将数据注册成一个表，然后将这个表的结果进行统计，按人名统计出来这个人买书所花费的钱，将结果sink到一个文件中。上代码。

package myflink.sql;

import org.apache.flink.api.common.functions.MapFunction;
import org.apache.flink.api.common.typeinfo.TypeInformation;
import org.apache.flink.api.java.DataSet;
import org.apache.flink.api.java.ExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.api.java.operators.DataSource;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.table.api.Table;
import org.apache.flink.table.api.Types;
import org.apache.flink.table.api.java.BatchTableEnvironment;
import org.apache.flink.table.sinks.CsvTableSink;
import org.apache.flink.table.sinks.TableSink;

public class SQLFromFile {

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

        BatchTableEnvironment tableEnv = BatchTableEnvironment.getTableEnvironment(env);

        env.setParallelism(1);
        //读取文件
        DataSource<String> input = env.readTextFile("test.txt");
        //将读取到的文件进行输出
        input.print();
        //转换为DataSet
        DataSet<Orders> inputDataSet = input.map(new MapFunction<String, Orders>() {
            @Override
            public Orders map(String s) throws Exception {
                String[] splits = s.split(" ");
                return Orders.of(Integer.valueOf(splits[0]), String.valueOf(splits[1]), String.valueOf(splits[2]), Double.valueOf(splits[3]));
            }
        });
        //转换为table
        Table order = tableEnv.fromDataSet(inputDataSet);
        //注册Orders表名
        tableEnv.registerTable("Orders", order);
        Table nameResult = tableEnv.scan("Orders").select("name");
        //输出一下表
        nameResult.printSchema();

        //执行一下查询
        Table sqlQueryResult = tableEnv.sqlQuery("select name, sum(price) as total from Orders group by name order by total desc");
        //查询结果转换为DataSet
        DataSet<Result> result = tableEnv.toDataSet(sqlQueryResult, Result.class);
        result.print();

        //以tuple的方式进行输出
        result.map(new MapFunction<Result, Tuple2<String, Double>>() {
            @Override
            public Tuple2<String, Double> map(Result result) throws Exception {
                String name = result.name;
                Double total = result.total;
                return Tuple2.of(name, total);
            }
        }).print();

        TableSink sink  = new CsvTableSink("SQLText.txt", " | ");

        //设置字段名
        String[] filedNames = {"name", "total"};
        //设置字段类型
        TypeInformation[] filedTypes = {Types.STRING(), Types.DOUBLE()};

        tableEnv.registerTableSink("SQLTEXT", filedNames, filedTypes, sink);

        sqlQueryResult.insertInto("SQLTEXT");

        env.execute();

    }

    public static class Orders {
        public Integer id;
        public String name;
        public String book;
        public Double price;

        public Orders() {
            super();
        }

        public static Orders of(Integer id, String name, String book, Double price) {
            Orders orders = new Orders();
            orders.id = id;
            orders.name = name;
            orders.book = book;
            orders.price = price;
            return orders;
        }
    }

    public static class Result {
        public String name;
        public Double total;

        public Result() {
            super();
        }

        public static Result of(String name, Double total) {
            Result result = new Result();
            result.name = name;
            result.total = total;
            return result;
        }
    }

}

　　想参考完整的代码，可以访问 https://github.com/stonehqs/flink-demo 。

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