Apache Flink 分区算子Broadcast剖析-史上最通俗易懂的Flink源代码深入分析教程

1.1定义

Broadcast算子是一种广播分区算子，它将同一份数据广播到所有分区中。Broadcast算子适用于需要对所有分区进行相同操作的情况下，可以避免多次传输同样的数据。

1.2Broadcast算子的实现流程

Broadcast算子的实现流程如下：

• 广播数据集的划分：Flink会将广播数据集划分为多个分片，并将每个分片发送到各个并行任务中，同时记录每个分片对应的任务ID。
• 广播数据集的发送：Flink会将广播数据集发送给各个并行任务，这个过程中使用的是Flink的分布式数据传输机制，可以保证数据的可靠性和高效性。
• 广播数据集的缓存：每个并行任务会将广播数据集缓存在本地内存中，以便后续的操作可以更快地访问这些数据。
• 广播数据集的更新：当广播数据集发生变化时，Flink会自动将变化的部分发送给各个并行任务进行更新。更新过程中，Flink会检查每个分片对应的任务ID，并将变化的部分发送给对应的任务，以保证数据的一致性。 在使用Broadcast算子进行关联时，Flink会先从本地缓存中获取广播数据集，如果缓存中没有对应的数据，则会从其他并行任务中获取数据，并将其缓存到本地内存中。如果广播数据集发生变化，则Flink会自动更新本地缓存中的数据，以保证数据的一致性。 需要注意的是，广播数据集的大小不能太大，否则会影响数据处理的性能。因此，在使用Broadcast算子时需要根据数据集的大小和处理需求进行合理的调整和配置。

2.使用示例

在Apache Flink中，Broadcast是一种特殊的分区算子。Broadcast算子将一个数据集广播到所有的并行任务中，从而使得每个任务都可以访问这个数据集。广播数据集可以是一个静态数据集或动态数据集。 Broadcast算子的主要作用是可以将一些较小的数据集广播到所有的并行任务中，从而避免了数据的重复传输和复制，提高了数据处理的效率和性能。在广播数据集的过程中，Flink会自动将数据集划分为多个分片，并将每个分片发送到各个并行任务中。当广播数据集变化时，Flink也会自动将变化的部分发送给各个并行任务进行更新。 Broadcast算子适用于一些需要在每个并行任务中使用相同数据集的场景，例如维度表的关联、广播变量的使用等。广播数据集较小且不经常变化时，广播算子可以极大地提高数据处理的效率和性能。

在Flink中，使用Broadcast算子可以通过以下方式进行：

// 定义一个广播数据集
DataSet<String> broadcastSet = env.fromElements("A", "B", "C").broadcast();
// 定义一个数据集
DataSet<String> inputSet = env.fromElements("A", "B", "C", "D", "E", "F");
// 使用Broadcast算子进行关联
DataSet<String> result = inputSet.map(new RichMapFunction<String, String>() {
    List<String> broadcastList = new ArrayList<>();
    @Override
    public void open(Configuration parameters) throws Exception {
        super.open(parameters);
        // 获取广播数据集
        broadcastList = getRuntimeContext().getBroadcastVariable("broadcastSetName");
    }
    @Override
    public String map(String value) throws Exception {
        // 使用广播数据集进行关联
        if (broadcastList.contains(value)) {
            return value + " is in the broadcast set";
        } else {
            return value + " is not in the broadcast set";
        }
    }
}).withBroadcastSet(broadcastSet, "broadcastSetName");

在上述代码中，首先定义了一个广播数据集broadcastSet，然后定义了一个数据集inputSet，接着使用Broadcast算子将broadcastSet广播到所有的并行任务中，并在map算子中使用广播数据集进行关联。最后使用withBroadcastSet方法将广播数据集与算子关联起来。

3.源代码剖析

 Flink的Broadcast算子是一种特殊的流算子，它允许将一个数据集广播到所有并行的任务中进行计算。下面是Broadcast算子的源代码详细剖析： 首先，我们来看Broadcast算子的实现方式。Broadcast算子的实现方式是通过使用RichFunction中的open方法来完成的。在此方法中，我们可以将广播变量分发给所有的并行任务。具体实现代码如下所示：


public class BroadcastFunction<T, U> extends RichMapFunction<T, U> {
    private List<U> broadcastData;
    @Override
    public void open(Configuration parameters) throws Exception {
        // 获取广播变量
        broadcastData = getRuntimeContext().getBroadcastVariable("broadcast-variable");
    }
    @Override
    public U map(T value) throws Exception {
        // 使用广播变量进行计算
        // ...
    }
}

在open方法中，我们通过getRuntimeContext().getBroadcastVariable方法获取广播变量，并将其保存在broadcastData中。然后，在map方法中，我们可以使用保存的broadcastData进行计算。 接下来，我们来看一下如何将数据集广播到所有的并行任务中。在Flink中，我们可以使用以下方式将数据集广播：

// 广播数据集
DataSet<String> broadcastDataSet = env.fromElements("foo", "bar", "baz").broadcast();
// 将数据集转换为广播变量并注册
env.addSource(new MySource())
   .broadcast(broadcastDataSet)
   .map(new BroadcastFunction<>())
   .print();

在上述代码中，我们首先通过fromElements方法创建了一个数据集，然后使用broadcast方法将其转换为广播数据集。接着，我们通过broadcast方法将广播数据集注册到数据源中。最后，在map算子中，我们可以通过getRuntimeContext().getBroadcastVariable方法获取广播变量，并使用其进行计算。 总的来说，Broadcast算子的实现方式是通过使用RichFunction中的open方法获取广播变量，并将其保存在本地。在算子的map方法中，我们可以使用保存的广播变量进行计算。而将数据集广播到所有的并行任务中，则是通过使用DataSet的broadcast方法来实现的。