Window Join(窗口连接)
Window Join
连接共享公共 Key 并位于同一窗口中的两个流的数据元。可以使用 WindowAssigner
定义这些窗口,并对来自两个流的数据元共同进行计算。
然后将来自双方的数据元传递给用户定义的 JoinFunction
或者 FlatJoinFunction
,可以发出满足连接条件的结果。
一般用法如下:
stream.join(otherStream)
.where(<KeySelector>)
.equalTo(<KeySelector>)
.window(<WindowAssigner>)
.apply(<JoinFunction>)
关于语义的一些注释:
- 两个流的数据元的成对组合的创建表现得像内连接(inner-join),这意味着如果一个流中的数据元没有连接到另一个流的对应数据元,则不会发出这些数据元。
- 那些关联成功的数据元,其时间戳中为仍位于相应窗口中的最大时间戳。例如,窗口 [5, 10) 将导致连接的数据元使用9作为其时间戳。
Tumbling Window Join(滚动窗口连接)
当执行滚动窗口连接时,具有公共 Key 和公共窗口的所有数据元以成对组合的形式创建,并传递给 JoinFunction
或 FlatJoinFunction
。连接行为类似于 inner join,发出的数据元都是连接成功的。
如图所示,定义一个大小为2毫秒的滚动窗口,产生窗口 [0,1] [2,3] ...,图中显示了每个窗口中所有数据元的成对组合,这些数据元将被传递给 JoinFunction
。在窗口 [6,7] 中没有任何数据被发出,因为绿色流中不存在与橙色流数据元连接的数据元。
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.assigners.SlidingEventTimeWindows;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.time.Time;
...
val orangeStream: DataStream[Integer] = ...
val greenStream: DataStream[Integer] = ...
orangeStream.join(greenStream)
.where(elem => /* select key */)
.equalTo(elem => /* select key */)
.window(TumblingEventTimeWindows.of(Time.milliseconds(2)))
.apply { (e1, e2) => e1 + "," + e2 }
Sliding Window Join(滑动窗口连接)
执行滑动窗口连接时,具有公共 Key 和公共窗口的所有数据元以成对组合的形式创建,并传递给 JoinFunction
或 FlatJoinFunction
。同样的发出的数据元都是连接成功的,有些元素可能会连接到一个滑动窗口中,但不会连接到另一个滑动窗口中。
如图所示,定义一个大小为2毫秒的滚动窗口,并滑动一毫秒,产生窗口 [-1, 0] [0,1] [1,2] [2,3]...,图中显示了每个窗口中所有数据元的成对组合,这些数据元将被传递给 JoinFunction
。橙色2在窗口 [1,2] 中没有连接数据,在窗口 [2,3] 中与绿色3连接。
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.assigners.SlidingEventTimeWindows;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.time.Time;
...
val orangeStream: DataStream[Integer] = ...
val greenStream: DataStream[Integer] = ...
orangeStream.join(greenStream)
.where(elem => /* select key */)
.equalTo(elem => /* select key */)
.window(SlidingEventTimeWindows.of(Time.milliseconds(2) /* size */, Time.milliseconds(1) /* slide */))
.apply { (e1, e2) => e1 + "," + e2 }
Session Window Join(会话窗口连接)
在执行会话窗口连接时,具有相同 Key 的所有数据元以成对组合的形式创建,并传递给 JoinFunction
或 FlatJoinFunction
。如果会话窗口只包含一个流中的元素,依然不会发出任何输出。
如图所示,定义一个会话窗口,其中每个会话有至少1ms的间隙。图中显示有三个会话,在前两个会话中,两个流的连接数据元都传递给 JoinFunction
。在第三个会话中,没有发出任何输出。
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.assigners.EventTimeSessionWindows;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.time.Time;
...
val orangeStream: DataStream[Integer] = ...
val greenStream: DataStream[Integer] = ...
orangeStream.join(greenStream)
.where(elem => /* select key */)
.equalTo(elem => /* select key */)
.window(EventTimeSessionWindows.withGap(Time.milliseconds(1)))
.apply { (e1, e2) => e1 + "," + e2 }
Interval Join(间隔连接)
间隔连接用一个公共 Key 连接两个流的数据元(现在将它们称为A和B),其中B流的元素具有时间戳,该时间戳位于A流中数据元的时间戳的相对时间间隔中。
这也可以更正式地表达为 b.timestamp ∈ [a.timestamp + lowerBound; a.timestamp + upperBound]
或 a.timestamp + lowerBound <= b.timestamp <= a.timestamp + upperBound
其中a和b是有公共 Key 的A和B流的数据元。lower bound 和 upper bound 可以是负数或正数,只要 lower bound 总是小于或等于 upper bound。该连接行为同样是 inner join。
当一对数据元传递给 ProcessJoinFunction
时,它们将被分配两个元素的较大时间戳。
间隔连接当前只支持事件时间
在上面的例子中,我们连接橙色和绿色两个流,lower bound 为-2毫秒,upper bound 为+1毫秒。这些界限默认是包含的,但 .lowerBoundExclusive()
和 .upperBoundExclusive
可以改变默认行为。
orangeElem.ts + lowerBound <= greenElem.ts <= orangeElem.ts + upperBound
import org.apache.flink.streaming.api.functions.co.ProcessJoinFunction;
import org.apache.flink.streaming.api.windowing.time.Time;
...
val orangeStream: DataStream[Integer] = ...
val greenStream: DataStream[Integer] = ...
orangeStream
.keyBy(elem => /* select key */)
.intervalJoin(greenStream.keyBy(elem => /* select key */))
.between(Time.milliseconds(-2), Time.milliseconds(1))
.process(new ProcessJoinFunction[Integer, Integer, String] {
override def processElement(left: Integer, right: Integer, ctx: ProcessJoinFunction[Integer, Integer, String]#Context, out: Collector[String]): Unit = {
out.collect(left + "," + right);
}
});
});
Reference:
https://ci.apache.org/projects/flink/flink-docs-release-1.6/dev/stream/operators/joining.html