1.创建表环境
? 对于 Flink 这样的流处理框架来说,数据流和表在结构上还是有所区别的。所以使用 Table
API 和 SQL 需要一个特别的运行时环境,这就是所谓的“表环境”(TableEnvironment)。它主
要负责:
(1)注册 Catalog 和表;
(2)执行 SQL 查询;
(3)注册用户自定义函数(UDF);
(4)DataStream 和表之间的转换。
? 这里的 Catalog 就是“目录”,与标准 SQL 中的概念是一致的,主要用来管理所有数据库(database)和表(table)的元数据(metadata)。通过 Catalog 可以方便地对数据库和表进行查询的管理,所以可以认为我们所定义的表都会“挂靠”在某个目录下,这样就可以快速检索。在表环境中可以由用户自定义 Catalog,并在其中注册表和自定义函数(UDF)。默认的 Catalog就叫作 default_catalog。
? 每个表和 SQL 的执行,都必须绑定在一个表环境(TableEnvironment)中。TableEnvironment是 Table API 中提供的基本接口类,可以通过调用静态的 create()方法来创建一个表环境实例。方法需要传入一个环境的配置参数 EnvironmentSettings,它可以指定当前表环境的执行模式和计划器(planner)。执行模式有批处理和流处理两种选择,默认是流处理模式;计划器默认使用 blink planner。
import org.apache.flink.table.api.EnvironmentSettings;
import org.apache.flink.table.api.TableEnvironment;
308EnvironmentSettings settings = EnvironmentSettings
.newInstance()
.inStreamingMode()
.build();
TableEnvironment tableEnv = TableEnvironment.create(settings);
对于流处理场景,其实默认配置就完全够用了。所以我们也可以用另一种更加简单的方式来创建表环境:
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.table.api.EnvironmentSettings;
import org.apache.flink.table.api.bridge.java.StreamTableEnvironment;
StreamExecutionEnvironment env =
StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
StreamTableEnvironment tableEnv = StreamTableEnvironment.create(env);
这 里 我 们 引 入 了 一 个 “ 流 式 表 环 境 ”( StreamTableEnvironment ), 它 是 继 承 自TableEnvironment 的子接口。调用它的 create()方法,只需要直接将当前的流执行环境(StreamExecutionEnvironment)传入,就可以创建出对应的流式表环境了。
2.创建表
? 表(Table)是我们非常熟悉的一个概念,它是关系型数据库中数据存储的基本形式,也是 SQL 执行的基本对象。Flink 中的表概念也并不特殊,是由多个“行”数据构成的,每个行(Row)又可以有定义好的多个列(Column)字段;整体来看,表就是固定类型的数据组成的二维矩阵。
? 为了方便地查询表,表环境中会维护一个目录(Catalog)和表的对应关系。所以表都是通过 Catalog 来进行注册创建的。表在环境中有一个唯一的 ID,由三部分组成:目录(catalog)名,数据库(database)名,以及表名。在默认情况下,目录名为 default_catalog,数据库名为default_database。所以如果我们直接创建一个叫作 MyTable 的表,它的 ID 就是:default_catalog.default_database.MyTable
? 具体创建表的方式,有通过连接器(connector)和虚拟表(virtual tables)两种。
- 连接器表(Connector Tables)
? 最直观的创建表的方式,就是通过连接器(connector)连接到一个外部系统,然后定义出对应的表结构。例如我们可以连接到 Kafka 或者文件系统,将存储在这些外部系统的数据以“表”的形式定义出来,这样对表的读写就可以通过连接器转换成对外部系统的读写了。当我们在表环境中读取这张表,连接器就会从外部系统读取数据并进行转换;而当我们向这张表写入数据,连接器就会将数据输出(Sink)到外部系统中。
? 在代码中,我们可以调用表环境的 executeSql()方法,可以传入一个 DDL 作为参数执行SQL 操作。这里我们传入一个 CREATE 语句进行表的创建,并通过 WITH 关键字指定连接到外部系统的连接器:
tableEnv.executeSql("CREATE [TEMPORARY] TABLE MyTable ... WITH ( 'connector' = ... )");
这里没有定义 Catalog 和 Database , 所 以 都 是 默 认 的 , 表 的 完 整 ID 就 是default_catalog.default_database.MyTable。如果希望使用自定义的目录名和库名,可以在环境中进行设置:
tEnv.useCatalog("custom_catalog");
tEnv.useDatabase("custom_database");
这样我们创建的表完整 ID 就变成了 custom_catalog.custom_database.MyTable。之后在表环境中创建的所有表,ID 也会都以 custom_catalog.custom_database 作为前缀。
- 虚拟表(Virtual Tables)
? 在环境中注册之后,我们就可以在 SQL 中直接使用这张表进行查询转换了。
Table newTable = tableEnv.sqlQuery("SELECT ... FROM MyTable... ");
? 这里调用了表环境的 sqlQuery()方法,直接传入一条 SQL 语句作为参数执行查询,得到的结果是一个 Table 对象。Table 是 Table API 中提供的核心接口类,就代表了一个 Java 中定义的表实例。得到的 newTable 是一个中间转换结果,如果之后又希望直接使用这个表执行 SQL,又该怎么做呢?由于 newTable 是一个 Table 对象,并没有在表环境中注册;所以我们还需要将这个中间结果表注册到环境中,才能在 SQL 中使用:
tableEnv.createTemporaryView("NewTable", newTable);
? 我们发现,这里的注册其实是创建了一个“虚拟表”(Virtual Table)。这个概念与 SQL 语法中的视图(View)非常类似,所以调用的方法也叫作创建“虚拟视图”(createTemporaryView)。视图之所以是“虚拟”的,是因为我们并不会直接保存这个表的内容,并没有“实体”;只是在用到这张表的时候,会将它对应的查询语句嵌入到 SQL 中。
? 注册为虚拟表之后,我们就又可以在 SQL 中直接使用 NewTable 进行查询转换了。不难看到,通过虚拟表可以非常方便地让 SQL 分步骤执行得到中间结果,这为代码编写提供了很大的便利。
3.输出表
? 表的创建和查询,就对应着流处理中的读取数据源(Source)和转换(Transform);而最后一个步骤 Sink,也就是将结果数据输出到外部系统,就对应着表的输出操作。在代码上,输出一张表最直接的方法,就是调用 Table 的方法 executeInsert()方法将一个Table 写入到注册过的表中,方法传入的参数就是注册的表名。
tableEnv.executeSql("CREATE TABLE OutputTable ... WITH ( 'connector' = ... )");
Table result = ...
result.executeInsert("OutputTable");
? 在底层,表的输出是通过将数据写入到 TableSink 来实现的。TableSink 是 Table API 中提供的一个向外部系统写入数据的通用接口,可以支持不同的文件格式(比如 CSV、Parquet)、存储数据库(比如 JDBC、HBase、Elasticsearch)和消息队列(比如 Kafka)。它有些类似于DataStream API 中调用 addSink()方法时传入的 SinkFunction,有不同的连接器对它进行了实现。
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