Flink移除器Evictor

前言

在 Flink 窗口计算模型中,数据被 WindowAssigner 划分到对应的窗口后,再经过触发器 Trigger 判断窗口是否要 fire 计算,如果窗口要计算,会把数据丢给移除器 Evictor,Evictor 可以先移除部分元素再交给 ProcessFunction 处理,也可以等 ProcessFunction 处理完成后再移除数据。

认识Evictor

Flink中所有的移除器都是org.apache.flink.streaming.api.windowing.evictors.Evictor的子类

java 复制代码
public interface Evictor<T, W extends Window> extends Serializable {
    void evictBefore(Iterable<TimestampedValue<T>> var1, int var2, W var3, EvictorContext var4);

    void evictAfter(Iterable<TimestampedValue<T>> var1, int var2, W var3, EvictorContext var4);

    public interface EvictorContext {
        long getCurrentProcessingTime();

        MetricGroup getMetricGroup();

        long getCurrentWatermark();
    }
}

Evictor定义了两个方法:

  • evictBefore ProcessFunction处理前调用,用于移除无须计算的元素
  • evictAfter ProcessFunction处理后调用

内置的Evictor

Flink内置了三个Evictor,当这些Evictor不满足业务场景时,也可以自定义Evictor。

1、TimeEvictor

给定一个时间窗口大小,仅保留该时间窗口范围内的元素,对于超过了窗口时间范围的元素,会一律移除。

java 复制代码
public class TimeEvictor<W extends Window> implements Evictor<Object, W> {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private final long windowSize;
    private final boolean doEvictAfter;

    public TimeEvictor(long windowSize) {
        this.windowSize = windowSize;
        this.doEvictAfter = false;
    }

    public TimeEvictor(long windowSize, boolean doEvictAfter) {
        this.windowSize = windowSize;
        this.doEvictAfter = doEvictAfter;
    }

    public void evictBefore(Iterable<TimestampedValue<Object>> elements, int size, W window, Evictor.EvictorContext ctx) {
        if (!this.doEvictAfter) {
            this.evict(elements, size, ctx);
        }

    }

    public void evictAfter(Iterable<TimestampedValue<Object>> elements, int size, W window, Evictor.EvictorContext ctx) {
        if (this.doEvictAfter) {
            this.evict(elements, size, ctx);
        }

    }

    private void evict(Iterable<TimestampedValue<Object>> elements, int size, Evictor.EvictorContext ctx) {
        if (this.hasTimestamp(elements)) {
            long currentTime = this.getMaxTimestamp(elements);
            long evictCutoff = currentTime - this.windowSize;
            Iterator<TimestampedValue<Object>> iterator = elements.iterator();

            while(iterator.hasNext()) {
                TimestampedValue<Object> record = (TimestampedValue)iterator.next();
                if (record.getTimestamp() <= evictCutoff) {
                    iterator.remove();
                }
            }

        }
    }
}

2、DeltaEvictor

给定一个 double 阈值和一个差值计算函数 DeltaFunction,依次计算窗口内元素和最后一个元素的差值 delta,所有 delta 超过阈值的元素都会被移除。

java 复制代码
public class DeltaEvictor<T, W extends Window> implements Evictor<T, W> {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    DeltaFunction<T> deltaFunction;
    private double threshold;
    private final boolean doEvictAfter;

    private DeltaEvictor(double threshold, DeltaFunction<T> deltaFunction) {
        this.deltaFunction = deltaFunction;
        this.threshold = threshold;
        this.doEvictAfter = false;
    }

    private DeltaEvictor(double threshold, DeltaFunction<T> deltaFunction, boolean doEvictAfter) {
        this.deltaFunction = deltaFunction;
        this.threshold = threshold;
        this.doEvictAfter = doEvictAfter;
    }

    public void evictBefore(Iterable<TimestampedValue<T>> elements, int size, W window, Evictor.EvictorContext ctx) {
        if (!this.doEvictAfter) {
            this.evict(elements, size, ctx);
        }

    }

    public void evictAfter(Iterable<TimestampedValue<T>> elements, int size, W window, Evictor.EvictorContext ctx) {
        if (this.doEvictAfter) {
            this.evict(elements, size, ctx);
        }

    }

    private void evict(Iterable<TimestampedValue<T>> elements, int size, Evictor.EvictorContext ctx) {
        TimestampedValue<T> lastElement = (TimestampedValue)Iterables.getLast(elements);
        Iterator<TimestampedValue<T>> iterator = elements.iterator();

        while(iterator.hasNext()) {
            TimestampedValue<T> element = (TimestampedValue)iterator.next();
            if (this.deltaFunction.getDelta(element.getValue(), lastElement.getValue()) >= this.threshold) {
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

3、CountEvictor

给定一个 maxCount,依次遍历窗口内的元素,数量超过 maxCount 后的所有元素全部移除。

java 复制代码
public class CountEvictor<W extends Window> implements Evictor<Object, W> {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private final long maxCount;
    private final boolean doEvictAfter;

    private CountEvictor(long count, boolean doEvictAfter) {
        this.maxCount = count;
        this.doEvictAfter = doEvictAfter;
    }

    private CountEvictor(long count) {
        this.maxCount = count;
        this.doEvictAfter = false;
    }

    public void evictBefore(Iterable<TimestampedValue<Object>> elements, int size, W window, Evictor.EvictorContext ctx) {
        if (!this.doEvictAfter) {
            this.evict(elements, size, ctx);
        }

    }

    public void evictAfter(Iterable<TimestampedValue<Object>> elements, int size, W window, Evictor.EvictorContext ctx) {
        if (this.doEvictAfter) {
            this.evict(elements, size, ctx);
        }

    }

    private void evict(Iterable<TimestampedValue<Object>> elements, int size, Evictor.EvictorContext ctx) {
        if ((long)size > this.maxCount) {
            int evictedCount = 0;
            Iterator<TimestampedValue<Object>> iterator = elements.iterator();

            while(iterator.hasNext()) {
                iterator.next();
                ++evictedCount;
                if ((long)evictedCount > (long)size - this.maxCount) {
                    break;
                }

                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

自定义Evictor

实现org.apache.flink.streaming.api.windowing.evictors.Evictor接口即可自定义 Evictor,泛型要注意,第一个是元素类型,第二个是窗口类型。

举个例子,我们定义一个 Evictor,它在 ProcessFunction 计算前把窗口内所有的奇数全部移除掉,只保留偶数。

java 复制代码
public static class MyEvictor implements Evictor<Integer, GlobalWindow> {

    @Override
    public void evictBefore(Iterable<TimestampedValue<Integer>> iterable, int i, GlobalWindow globalWindow, EvictorContext evictorContext) {
        Iterator<TimestampedValue<Integer>> iterator = iterable.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            TimestampedValue<Integer> value = iterator.next();
            if (value.getValue() % 2 != 0) {
                iterator.remove();
            }
        }
    }

    @Override
    public void evictAfter(Iterable<TimestampedValue<Integer>> iterable, int i, GlobalWindow globalWindow, EvictorContext evictorContext) {

    }
}

编写一个简单的 Flink 作业验证一下我们自定义的 Evictor,数据源手动指定为数字1到6,统一分配到 GlobalWindow 窗口,Trigger 元素等于6个就出发计算,最终输出窗口内的元素

java 复制代码
public static void main(String[] args) throws Exception {
    StreamExecutionEnvironment environment = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
    environment.fromElements(1, 2, 3, 4, 5, 6)
            .windowAll(GlobalWindows.create())
            .trigger(CountTrigger.of(6))
            .evictor(new MyEvictor())
            .process(new ProcessAllWindowFunction<Integer, Object, GlobalWindow>() {
                @Override
                public void process(ProcessAllWindowFunction<Integer, Object, GlobalWindow>.Context context, Iterable<Integer> iterable, Collector<Object> collector) throws Exception {
                    String elements = StringUtils.joinWith(",", iterable);
                    System.err.println(elements);
                }
            });
    environment.execute();
}

运行Flink作业,控制台输出[2, 4, 6],奇数在计算前就被移除掉了。

尾巴

Flink 的 Evictor 主要用于在窗口计算过程中,对窗口中的元素进行筛选和剔除。通过定义特定的 Evictor 策略,可以有效地控制窗口内数据的留存和输出。 Evictor 有助于提高数据处理的准确性和效率。它能够根据业务需求,如时间、数据特征等,去除不符合条件的数据,从而使窗口的计算结果更具针对性和可靠性。

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