大数据-120 - Flink Window 窗口机制-滑动时间窗口、会话窗口-基于时间驱动&基于事件驱动

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章节内容

上节我们完成了如下的内容:


Flink Window 背景总览

Flink Window 滚动时间窗口

基于时间驱动

基于事件驱动

滑动时间窗口

滑动窗口是固定窗口更广义的一种形式,滑动窗口由固定的窗口长度和滑动间隔组成。Flink 的滑动时间窗口(Sliding Window)是一种常用的窗口机制,适用于处理流式数据时需要在时间范围内定期计算的场景。滑动窗口会按照指定的窗口大小(window size)和滑动步长(slide interval)不断地划分数据,并对每个窗口内的数据进行聚合计算。


类型特点

窗口长度固定,可以有重叠。


滑动窗口会有重叠部分,因此每个事件可能会被包含在多个窗口中。

滑动窗口更适合定期计算某个时间范围内的聚合值,像是移动平均值、最近一段时间的活跃用户等场景。

关键参数

窗口大小(window size):每个窗口包含的时间范围,例如 10 秒。

滑动步长(slide interval):窗口每次滑动的时间步长,例如 5 秒。这意味着每隔 5 秒就会创建一个新的窗口,每个窗口覆盖的时间范围是 10 秒。

基于时间驱动

场景:我们可以每30秒计算一次最近一分钟用户购买的商品数

package icu.wzk;


import org.apache.commons.math3.analysis.function.Sin;
import org.apache.flink.api.common.functions.MapFunction;
import org.apache.flink.api.java.functions.KeySelector;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple1;
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.datastream.WindowedStream;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.time.Time;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.windows.TimeWindow;


import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Random;

public class SlidingWindow {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        env.setParallelism(1);
        DataStreamSource<String> dataStreamSource = env.socketTextStream("localhost", 9999);
        SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> mapStream = dataStreamSource
                .map(new MapFunction<String, Tuple2<String, Integer>>() {
                    @Override
                    public Tuple2<String, Integer> map(String value) throws Exception {
                        SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                        long timeMillis = System.currentTimeMillis();
                        int random = new Random().nextInt(10);
                        System.out.println("value: " + value + ", random: " + random +
                                ", timestamp: " + format.format(timeMillis));
                        return Tuple2.of(value, random);
                    }
                });
        KeyedStream<Tuple2<String, Integer>, Tuple> keyedStream = mapStream
                .keyBy(new KeySelector<Tuple2<String, Integer>, Tuple>() {
                    @Override
                    public Tuple getKey(Tuple2<String, Integer> value) throws Exception {
                        return Tuple1.of(value.f0);
                    }
                });
        WindowedStream<Tuple2<String, Integer>, Tuple, TimeWindow> timeWindow = keyedStream
                .timeWindow(Time.seconds(10), Time.seconds(5));
        timeWindow.apply(new MyTimeWindowFunction()).print();
        
        env.execute("SlidingWindow");
    }

}

基于事件驱动

package icu.wzk;


import org.apache.commons.math3.analysis.function.Sin;
import org.apache.flink.api.common.functions.MapFunction;
import org.apache.flink.api.java.functions.KeySelector;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple1;
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.datastream.WindowedStream;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.time.Time;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.windows.GlobalWindow;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.windows.TimeWindow;


import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Random;

public class SlidingWindow {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        env.setParallelism(1);
        DataStreamSource<String> dataStreamSource = env.socketTextStream("localhost", 9999);
        SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> mapStream = dataStreamSource
                .map(new MapFunction<String, Tuple2<String, Integer>>() {
                    @Override
                    public Tuple2<String, Integer> map(String value) throws Exception {
                        SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                        long timeMillis = System.currentTimeMillis();
                        int random = new Random().nextInt(10);
                        System.out.println("value: " + value + ", random: " + random +
                                ", timestamp: " + format.format(timeMillis));
                        return Tuple2.of(value, random);
                    }
                });
        KeyedStream<Tuple2<String, Integer>, Tuple> keyedStream = mapStream
                .keyBy(new KeySelector<Tuple2<String, Integer>, Tuple>() {
                    @Override
                    public Tuple getKey(Tuple2<String, Integer> value) throws Exception {
                        return Tuple1.of(value.f0);
                    }
                });
        WindowedStream<Tuple2<String, Integer>, Tuple, GlobalWindow> globalWindow = keyedStream
                .countWindow(3, 2);
        globalWindow.apply(new MyCountWindowFuntion()).print();
        
        env.execute("SlidingWindow");
    }

}

会话窗口

由一系列事件组合一个指定时间长度timeout间隙组成,类似于Web应用的Session,也就是一段时间没有接收到新数据会生成新的窗口。

Session窗口分配器通过Session活动来对元素进行分组,Session窗口跟滚动窗口和滑动窗口相比,不会有重叠和固定的开始时间和结束时间的情况。

Session窗口在一个固定的时间周期内不再收到元素,即非活动间隔产生,那么这个窗口就会关闭。

一个Session窗口通过一个Session间隔来配置,这个Session间隔定义了非活跃周期的长度,当这个非活跃周期产生,那么当前的Session将关闭并且后续的元素将被分配到新的Session窗口去。


类型特点

会话窗口不重叠,没有固定的开始和结束时间

于翻滚窗口和滑动窗口相反,当会话窗口在一段时间内没有接收到元素时会关闭会话窗口。

后续的元素将会被分配到新的会话窗口

基于时间驱动

package icu.wzk;

import org.apache.flink.api.common.functions.MapFunction;
import org.apache.flink.api.java.functions.KeySelector;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple1;
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.datastream.WindowedStream;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.assigners.ProcessingTimeSessionWindows;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.time.Time;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.windows.TimeWindow;

public class SessionWindow {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
        env.setParallelism(1);
        DataStreamSource<String> dataStreamSource = env.socketTextStream("localhost", 9999);
        SingleOutputStreamOperator<Tuple2<String, Integer>> mapStream = dataStreamSource
                .map(new MapFunction<String, Tuple2<String, Integer>>() {
                    @Override
                    public Tuple2<String, Integer> map(String value) throws Exception {

                        return null;
                    }
                });
        KeyedStream<Tuple2<String, Integer>, Tuple> keyedStream = mapStream
                .keyBy(new KeySelector<Tuple2<String, Integer>, Tuple>() {
                    @Override
                    public Tuple getKey(Tuple2<String, Integer> value) throws Exception {
                        return Tuple1.of(value.f0);
                    }
                });
        WindowedStream<Tuple2<String, Integer>, Tuple, TimeWindow> window = keyedStream
                .window(ProcessingTimeSessionWindows.withGap(Time.seconds(10)));
        window.apply(new MyTimeWindowFunction()).print();
        env.execute("SessionWindow");
    }

}


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