大資料基礎 Flink 視窗模型

在大多數場景下，我們需要統計的資料流都是無界的，因此我們無法等待整個資料流終止後才進行統計。通常情況下，我們只需要對某個時間範圍或者數量範圍內的資料進行統計分析：如每隔五分鐘統計一次過去一小時內所有商品的點選量；或者每發生1000次點選後，都去統計一下每個商品點選率的佔比。在 flink 中，我們使用視窗 (window) 來實現這類功能。按照統計維度的不同，flink 中的視窗可以分為時間視窗 (time windows) 和計數視窗 (count windows) 。

time windows 用於以時間為維度來進行資料聚合，具體分為以下四類：

滾動視窗 (tumbling windows) 是指彼此之間沒有重疊的視窗。例如：每隔1小時統計過去1小時內的商品點選量，那麼 1 天就只能分為 24 個視窗，每個視窗彼此之間是不存在重疊的，具體如下：

這裡我們以詞頻統計為例，給出乙個具體的用例，**如下：

final streamexecutionenvironment env = streamexecutionenvironment.getexecutionenvironment();
// 接收socket上的資料輸入
datastreamsourcestreamsource = env.sockettextstream("hadoop001", 9999, "\n", 3);
streamsource.flatmap(new flatmapfunction>() 
}}).keyby(0).timewindow(time.seconds(3)).sum(1).print(); //每隔3秒統計一次每個單詞出現的數量
env.execute("flink streaming");

測試結果如下：

滑動視窗用於滾動進行聚合分析，例如：每隔 6 分鐘統計一次過去一小時內所有商品的點選量，那麼統計視窗彼此之間就是存在重疊的，即 1天可以分為 240 個視窗。圖示如下：

可以看到 window 1 - 4 這四個視窗彼此之間都存在著時間相等的重疊部分。想要實現滑動視窗，只需要在使用 timewindow 方法時額外傳遞第二個引數作為滾動時間即可，具體如下：

// 每隔3秒統計一次過去1分鐘內的資料
timewindow(time.minutes(1),time.seconds(3))

當使用者在進行持續瀏覽時，可能每時每刻都會有點選資料，例如在活動區間內，使用者可能頻繁的將某類商品加入和移除購物車，而你只想知道使用者本次瀏覽最終的購物車情況，此時就可以在使用者持有的會話結束後再進行統計。想要實現這類統計，可以通過 session windows 來進行實現。

具體的實現**如下：

// 以處理時間為衡量標準，如果10秒內沒有任何資料輸入，就認為會話已經關閉，此時觸發統計
window(processingtimesessionwindows.withgap(time.seconds(10)))
// 以事件時間為衡量標準 
window(eventtimesessionwindows.withgap(time.seconds(10)))

最後乙個視窗是全域性視窗，全域性視窗會將所有 key 相同的元素分配到同乙個視窗中，其通常配合觸發器 (trigger) 進行使用。如果沒有相應觸發器，則計算將不會被執行。

這裡繼續以上面詞頻統計的案例為例，示例**如下：

// 當單詞累計出現的次數每達到10次時，則觸發計算，計算整個視窗內該單詞出現的總數
window(globalwindows.create()).trigger(counttrigger.of(10)).sum(1).print();

count windows 用於以數量為維度來進行資料聚合，同樣也分為滾動視窗和滑動視窗，實現方式也和時間視窗完全一致，只是呼叫的 api 不同，具體如下：

// 滾動計數視窗，每1000次點選則計算一次 countwindow(1000) // 滑動計數視窗，每10次點選發生後，則計算過去1000次點選的情況 countwindow(1000,10)

public windowedstreamcountwindow(long size) 
public windowedstreamcountwindow(long size, long slide)

flink windows：

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