Flink的广播变量和广播状态

1、dataStreaming中的broadcast

把元素广播给所有的分区，数据会被重复处理

dataStream.broadcast()

2、机器级别的广播

广播变量允许编程人员在每台机器上保持1个只读的缓存变量，而不是传送变量的副本给tasks。
广播变量创建后，它可以运行在集群中的任何function上，而不需要多次传递给集群节点。另外需要记住，不应该修改广播变量，这样才能确保每个节点获取到的值都是一致的。一句话解释，可以理解为是一个公共的共享变量，我们可以把一个dataset 数据集广播出去，然后不同的task在节点上都能够获取到，这个数据在每个节点上只会存在一份。如果不使用broadcast，则在每个节点中的每个task中都需要拷贝一份dataset数据集，比较浪费内存(也就是一个节点中可能会存在多份dataset数据)。

3、广播状态

广播状态可用于以特定方式组合和联合处理两个事件流。第一个流的事件被广播到运营商的所有并行实例，这些实例将它们维持为状态。

4、用法

（1）批处理

public static void main(String[] args) throws Exception{
    ExecutionEnvironment env=ExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
    //准备广播变量数据
    ArrayList<Tuple2<String,Integer>> broadData=new ArrayList<>();
    broadData.add(new Tuple2<>("python",18));
    broadData.add(new Tuple2<>("scala",20));
    broadData.add(new Tuple2<>("java",17));
    DataSource<Tuple2<String, Integer>> dataBroadSource = env.fromCollection(broadData);

    DataSet<Map<String, Integer>> baseData =dataBroadSource.map(new MapFunction<Tuple2<String, Integer>, Map<String,Integer>>() {
        @Override
        public Map<String, Integer> map(Tuple2<String, Integer> stringIntegerTuple2) throws Exception {
            Map<String,Integer> map=new HashMap<>();
            map.put(stringIntegerTuple2._1,stringIntegerTuple2._2);
            return map;
        }
    });
    DataSet <String> dataSource = env.fromElements("python", "java","java","kafka","scala","redis");

    DataSet <String> result =dataSource.map(new RichMapFunction<String, String>() {
        Map<String, Integer> allMap = new HashMap <String, Integer>();
        List<HashMap <String, Integer>> broadCastMap = new ArrayList<HashMap <String, Integer>>();
        @Override
        public void open(Configuration parameters) throws Exception {
            super.open(parameters);
            this.broadCastMap = getRuntimeContext().getBroadcastVariable("baseData");
            for (HashMap map : broadCastMap) {
                allMap.putAll(map);
            }
        }
        @Override
        public String map(String s) throws Exception {
            Integer age = allMap.get(s);
            return s + "," + age;
        }
    }).withBroadcastSet(baseData,"baseData");
    result.print();
}

计算结果：

python,18
java,17
java,17
kafka,null
scala,20
redis,null

（2）使用广播流，实现数据流的动态配置

public static void main(String[] args) throws Exception{
    StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
    DataStreamSource<String> filterData = env.addSource(new RichSourceFunction<String>() {
        private boolean isRunning = true;
        //测试数据集
        String[] data = new String[]{"java", "python", "scala"};
        /**
         * 模拟数据源，每1分钟产生一次数据，实现数据的跟新
         * @param cxt
         * @throws Exception
         */
        @Override
        public void run(SourceContext <String> cxt) throws Exception {
            int size = data.length;
            while (isRunning) {
                TimeUnit.MINUTES.sleep(1);
                int seed = (int) (Math.random() * size);
                //在数据集中随机生成一个数据进行发送
                cxt.collect(data[seed]);
                System.out.println("发送的关键字是：" + data[seed]);
            }
        }
        @Override
        public void cancel() {
            isRunning = false;
        }
    });
    //1、定义数据广播的规则：
    MapStateDescriptor<String, String> configFilter = new MapStateDescriptor<String, String>("configFilter", BasicTypeInfo.STRING_TYPE_INFO, BasicTypeInfo.STRING_TYPE_INFO);
    //2、对filterData进行广播
    BroadcastStream<String> broadcastConfig = filterData.setParallelism(1).broadcast(configFilter);
    //定义数据集
    DataStreamSource <String> dataStream = env.addSource(new RichSourceFunction <String>() {
        private boolean isRunning = true;
        //测试数据集
        String[] data = new String[]{
                "java代码量太大",
                "python代码量少，易学习",
                "php是web开发语言",
                "scala流式处理语言，主要应用于大数据开发场景",
                "go是一种静态强类型、编译型、并发型，并具有垃圾回收功能的编程语言"
        };

        /**
         * 模拟数据源，每3s产生一次
         * @param ctx
         * @throws Exception
         */
        @Override
        public void run(SourceContext <String> ctx) throws Exception {
            int size = data.length;
            while (isRunning) {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                int seed = (int) (Math.random() * size);
                //在数据集中随机生成一个数据进行发送
                ctx.collect(data[seed]);
                System.out.println("上游发送的消息：" + data[seed]);
            }
        }

        @Override
        public void cancel() {
            isRunning = false;
        }
    });

    //3、dataStream对广播的数据进行关联（使用connect进行连接）
    DataStream<String> result = dataStream.connect(broadcastConfig).process(new BroadcastProcessFunction<String, String, String>() {

        //拦截的关键字
        private String keyWords = null;

        /**
         * open方法只会执行一次
         * 可以在这实现初始化的功能
         * 4、设置keyWords的初始值，否者会报错：java.lang.NullPointerException
         * @param parameters
         * @throws Exception
         */
        @Override
        public void open(Configuration parameters) throws Exception {
            super.open(parameters);
            keyWords="java";
            System.out.println("初始化keyWords：java");
        }

        /**
         * 6、 处理流中的数据
         * @param value
         * @param ctx
         * @param out
         * @throws Exception
         */
        @Override
        public void processElement(String value, ReadOnlyContext ctx, Collector<String> out) throws Exception {
            if (value.contains(keyWords)) {
                out.collect("拦截消息:" + value + ", 原因:包含拦截关键字：" + keyWords);
            }
        }

        /**
         *5、对广播变量的获取更新
         * @param value
         * @param ctx
         * @param out
         * @throws Exception
         */
        @Override
        public void processBroadcastElement(String value, Context ctx, Collector <String> out) throws Exception {
            keyWords = value;
            System.out.println("更新关键字：" + value);
        }
    });
    result.print();
    env.execute(StreamBroadcastDemo.class.getSimpleName());
}