Flink流计算编程--如何实现基于KEY/VALUE的List State

本文介绍了Flink的ListState,作为基于KEY/VALUE的state实现方式之一,用于存储多个值的列表。文章通过例子展示了如何定义和使用ListState,并指出其在需要缓存多个值进行计算的场景中的应用。同时,文章强调了使用ListState时必须基于key并获取RuntimeContext的条件,并提供了一个在Flatmap操作中实现类似WindowFunction功能的示例。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

1、ListState简介

Flink提供了3种基于KEY/VALUE的state的实现方式,分别是:

ValueState<T>
ListState<T>
ReducingState<T>

官方文档中关于state的使用可以参考这里:Working with State

之前文章中,有一个使用ValueState的例子:ValueState,而ValueState适用于拿到上一条记录,或者上一个窗口中的记录,即ValueState存放的数据仅仅是一条记录,这在很多情况下都很有用。例如上一个窗口中的某些值要传递到下一个窗口,或者上一条记录中的某个值要传递到下一个记录等等。

而ListState则是将需要某些值存到一个List中(Iterable),即缓存的数据不仅仅是1个值,而是多个值。这在很多情况下也很有用,例如计算的数值要包含全天的每一个记录,那么此时只有将每一个记录的值存成一个列表,才可以计算。

2、ListState例子

如何获取ListState?
先定义ListState,并override RichFunction的open方法:

var state : ListState[TransactionListState] = null
override def open(config : Configuration) : Unit = {

state = getRuntimeContext.getListState[TransactionListState](new ListStateDescriptor[TransactionListState]("VWAP List State",classOf[TransactionListState]))
}

其中,ListStateDescriptor类提供了几种不同的定义方式:
这里写图片描述
这里我选择了第一种,2个参数分别是ListStateDescriptor的名字以及typeClass。

查询列表与添加数据到列表:

state.
<think>在Flink中,`Collection<String>`和`List<String>`的区别主要体现在数据源的使用和API支持上。Flink是一个分布式流处理框架,其核心设计围绕分布式数据集(DataStream/DataSet)展开,但同时也支持从本地集合(内存中的集合)创建数据源。以下从Flink的上下文分析两者的区别: --- ### 1. **作为Flink数据源时的区别** Flink允许从本地Java集合创建数据源(通过`fromCollection`方法)。此时,`Collection<String>`和`List<String>`在功能上可以互换,因为`fromCollection`方法接受任何`Collection`的子类(包括`List`)。 **示例代码**: ```java // 使用List<String>创建数据源 List<String> listData = Arrays.asList("A", "B", "C"); DataSet<String> dataSet1 = env.fromCollection(listData); // 有效 // 使用其他Collection<String>(如Set)创建数据源 Set<String> setData = new HashSet<>(Arrays.asList("A", "B", "C")); DataSet<String> dataSet2 = env.fromCollection(setData); // 有效,但注意:Set无序! ``` **关键区别**: - **顺序保留**: - `List<String>`严格保留元素顺序 → 转换为Flink的`DataSet`后,元素顺序与列表一致。 - 其他`Collection<String>`(如`HashSet`)不保证顺序 → 转换为`DataSet`后,元素顺序可能随机。 - **重复元素**: - `List<String>`允许重复元素 → Flink数据源会保留重复项。 - `Set<String>`自动去重 → Flink数据源中无重复元素。 --- ### 2. **在Flink用户函数中的使用** 在Flink的`MapFunction`、`ReduceFunction`等用户自定义函数中,两者区别与标准Java一致: - **访问方式**: - `List<String>`支持索引访问(`list.get(0)`),适合需要按位置处理数据的场景。 - `Collection<String>`只能通过迭代器遍历,无法随机访问。 **示例**: ```java // 在MapFunction中使用List<String> dataSet.map(new MapFunction<String, Integer>() { @Override public Integer map(String value) { List<String> myList = Arrays.asList("A", "B", "C"); if (myList.contains(value)) { // List有contains()方法(继承自Collection) return 1; } return 0; } }); ``` --- ### 3. **序列化与分布式执行** Flink在分布式环境中处理数据时需注意: - **序列化要求**: 所有集合类型(包括`Collection`和`List`)必须实现`Serializable`接口,否则在分布式计算时会抛出序列化异常。 ```java // 正确:ArrayList是可序列化的 List<String> serializableList = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B")); // 错误:Arrays.asList()返回的List可能不可序列化(取决于JDK版本) List<String> unsafeList = Arrays.asList("A", "B"); // 在某些JDK中不可序列化! ``` 解决方案:使用`new ArrayList<>(Arrays.asList(...))`确保可序列化。 - **性能影响**: - 在算子中使用大型`List<String>`(如全量查找表)时,建议广播(Broadcast)该集合以避免重复传输。 - 小型`Collection<String>`可直接作为闭包变量使用(Flink自动序列化并分发到所有TaskManager)。 --- ### 4. **Flink API的兼容性** - **方法参数类型**: Flink API广泛使用`Collection`类型(而非`List`),以保持对多种集合的灵活性。例如: ```java // Flink的WindowFunction中,迭代窗口元素使用Iterable<String>(类似Collection) windowedStream.apply(new WindowFunction<String, String, Key, TimeWindow>() { @Override public void apply(Key key, TimeWindow window, Iterable<String> input, Collector<String> out) { // input是类似Collection的迭代结构,无法按索引访问 } }); ``` 此处`Iterable<String>`的行为更接近`Collection<String>`,而非`List<String>`。 --- ### 5. **总结:Flink中的核心区别** | 维度 | `Collection<String>` | `List<String>` | |---------------------|------------------------------------------|-----------------------------------------| | **作为数据源** | 支持所有子类(如Set、List) | 仅支持List实现类 | | **数据源顺序** | 取决于具体实现(如HashSet无序) | 严格保留插入顺序 | | **重复元素** | 取决于实现(Set去重,List保留) | 允许重复 | | **函数内使用** | 只能迭代访问 | 支持索引访问(`get(index)`) | | **序列化要求** | 必须实现`Serializable` | 必须实现`Serializable` | | **API兼容性** | Flink API广泛使用(如`fromCollection`) | 需转换为`Collection`才能作为数据源 | > 💡 **Flink最佳实践**: > - 创建数据源时,优先使用`List<String>`以保证顺序。 > - 在用户函数中,若需随机访问数据,使用`List<String>`;若仅需遍历,使用`Collection<String>`更通用。 > - 始终确保集合实例可序列化(如用`new ArrayList<>()`包装不可靠集合)。 --- §§相关问题§§ 1. Flink中如何高效使用大型`List<String>`作为查找表? 2. Flink的`fromCollection`方法支持哪些集合类型? 3. 为什么Flink的窗口函数使用`Iterable<T>`而非`List<T>`?</think>在 Apache Flink 中,`Collection<String>` 和 `List<String>` 的区别主要体现在**数据源处理方式**和**API支持**上,这与它们在标准 Java 中的区别直接相关。以下是关键差异: --- ### 1. **作为数据源时的行为差异** 当通过 `env.fromCollection()` 创建数据源时: - **`List<String>`** 严格保留元素的**插入顺序**,Flink 会按列表顺序处理数据。 ```java List<String> orderedList = Arrays.asList("A", "B", "C"); DataStream<String> stream1 = env.fromCollection(orderedList); // 输出顺序保证为 A → B → C ``` - **`Collection<String>`(非 List 实现类)** 可能**不保证顺序**(如 `HashSet`),Flink 处理顺序不确定: ```java Collection<String> unorderedSet = new HashSet<>(Arrays.asList("A", "B", "C")); DataStream<String> stream2 = env.fromCollection(unorderedSet); // 输出顺序可能是 C → A → B 或其他组合 ``` > ⚠️ 注意:`env.fromCollection()` 接受任何 `Collection` 子类,但顺序语义取决于具体实现类[^1]。 --- ### 2. **在用户函数中的使用差异** 在 `MapFunction`、`ProcessFunction` 等用户自定义函数中: - **`List<String>`** 支持**索引访问**(`list.get(index)`),适合需要按位置处理数据的场景: ```java dataStream.map(new MapFunction<String, String>() { @Override public String map(String value) { List<String> cache = Arrays.asList("X", "Y", "Z"); return value + cache.get(0); // 正确:通过索引访问 } }); ``` - **`Collection<String>`** 只能通过**迭代器遍历**,无法直接按索引访问: ```java Collection<String> cache = new HashSet<>(...); // cache.get(0); // 编译错误!Collection 无 get() 方法 ``` --- ### 3. **序列化与分布式执行的注意事项** 在分布式环境中: - **两者都必须实现 `Serializable`** Flink 需要将集合对象序列化后分发到 TaskManager: ```java // 正确:ArrayList 是可序列化的 List<String> serializableList = new ArrayList<>(); // 错误:Arrays.asList() 返回的 List 可能不可序列化(JDK 特定实现List<String> riskyList = Arrays.asList("A", "B"); // 可能引发序列化异常 // 解决方案:显式包装 List<String> safeList = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B")); ``` - **大型集合的性能影响** 在算子中使用大型 `List`/`Collection` 时,建议使用**广播变量**(Broadcast State)优化: ```java List<String> largeList = ...; // 大型查找表 BroadcastStream<String> broadcast = env.fromCollection(largeList).broadcast(); dataStream.connect(broadcast) .process(new BroadcastProcessFunction<...>() { // 高效访问广播数据 }); ``` --- ### 4. **Flink API 的兼容性差异** - **`Collection` 更通用** 许多 Flink API 参数设计为 `Collection` 类型以兼容多种集合,例如: ```java // OutputTag 构造函数接受 Collection OutputTag<String> outputTag = new OutputTag<>("side-output", Types.STRING); ``` - **`List` 特有操作受限** Flink 的运行时数据模型(如 `DataStream`)**不直接支持索引访问**,即使源头是 `List`。有序性仅在源头注入时保留,后续算子处理可能因并行度改变顺序。 --- ### 关键总结:Flink 中的核心区别 | 维度 | `List<String>` | `Collection<String>`(非 List) | |---------------------|-----------------------------------------|----------------------------------------| | **数据源顺序** | 严格保留插入顺序 | 顺序不确定(依赖具体实现类) | | **函数内访问** | 支持索引访问(`get(index)`) | 仅支持迭代遍历 | | **Flink API 兼容性**| 需显式转换才能用于通用 API | 更易直接用于 `Collection` 类型参数 | | **典型使用场景** | 需保留顺序的数据源;需索引操作的 UDF | 无需顺序的集合操作(如去重、批量处理) | > 💡 **最佳实践建议**: > - 需要**顺序保证**时使用 `List<String>` + `ArrayList` 实现类 > - 仅需**集合语义**时使用 `Collection<String>`(如 `HashSet` 用于去重) > - 大型集合**必用广播变量**避免性能瓶颈 > - **始终验证序列化**(用 `new ArrayList<>()` 包装不可靠集合) ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值