Flink TableAPI和SQL（十六）系统函数

在 SQL 中，我们可以把一些数据的转换操作包装起来，嵌入到 SQL 查询中统一调用，这就是“函数”（functions）。

Flink 的 Table API 和 SQL 同样提供了函数的功能。两者在调用时略有不同：Table API 中的函数是通过数据对象的方法调用来实现的；而 SQL 则是直接引用函数名称，传入数据作为参数。例如，要把一个字符串 str 转换成全大写的形式，Table API 的写法是调用 str 这个 String对象的 upperCase()方法：

str.upperCase();

而 SQL 中的写法就是直接引用 UPPER()函数，将 str 作为参数传入：

UPPER(str)

由于 Table API 是内嵌在 Java 语言中的，很多方法需要在类中额外添加，因此扩展功能比较麻烦，目前支持的函数比较少；而且 Table API 也不如 SQL 的通用性强，所以一般情况下较少使用。

Flink SQL 中的函数可以分为两类：一类是 SQL 中内置的系统函数，直接通过函数名调用就可以，能够实现一些常用的转换操作，比如之前我们用到的 COUNT()、CHAR_LENGTH()、UPPER()等等；而另一类函数则是用户自定义的函数（UDF），需要在表环境中注册才能使用。

系统函数

系统函数（System Functions）也叫内置函数（Built-in Functions），是在系统中预先实现好的功能模块。我们可以通过固定的函数名直接调用，实现想要的转换操作。Flink SQL 提供了大量的系统函数，几乎支持所有的标准 SQL 中的操作，这为我们使用 SQL 编写流处理程序提供了极大的方便。

Flink SQL 中的系统函数又主要可以分为两大类：标量函数（Scalar Functions）和聚合函数（Aggregate Functions）。

标量函数（Scalar Functions）

所谓的“标量”，是指只有数值大小、没有方向的量；所以标量函数指的就是只对输入数据做转换操作、返回一个值的函数。这里的输入数据对应在表中，一般就是一行数据中 1 个或多个字段，因此这种操作有点像流处理转换算子中的 map。另外，对于一些没有输入参数、直接可以得到唯一结果的函数，也属于标量函数。

标量函数是最常见、也最简单的一类系统函数，数量非常庞大，很多在标准 SQL 中也有定义。所以我们这里只对一些常见类型列举部分函数，做一个简单概述，具体应用可以查看官网的完整函数列表。

比较函数（Comparison Functions）

比较函数其实就是一个比较表达式，用来判断两个值之间的关系，返回一个布尔类型的值。这个比较表达式可以是用 <、>、= 等符号连接两个值，也可以是用关键字定义的某种判断。

逻辑函数（Logical Functions）

逻辑函数就是一个逻辑表达式，也就是用与（AND）、或（OR）、非（NOT）将布尔类型的值连接起来，也可以用判断语句（IS、IS NOT）进行真值判断；返回的还是一个布尔类型的值。

算术函数（Arithmetic Functions）

进行算术计算的函数，包括用算术符号连接的运算，和复杂的数学运算。例如：

（1）numeric1 + numeric2 两数相加
（2）POWER(numeric1, numeric2) 幂运算，取数 numeric1 的 numeric2 次方
（3）RAND() 返回（0.0, 1.0）区间内的一个 double 类型的伪随机数

字符串函数（String Functions）

进行字符串处理的函数。例如：
（1）string1 || string2 两个字符串的连接
（2）UPPER(string) 将字符串 string 转为全部大写
（3）CHAR_LENGTH(string) 计算字符串 string 的长度

时间函数（Temporal Functions）

进行与时间相关操作的函数。例如：
（1）DATE string 按格式"yyyy-MM-dd"解析字符串 string，返回类型为 SQL Date
（2）TIMESTAMP string 按格式"yyyy-MM-dd HH:mm:ss[.SSS]"解析，返回类型为 SQL timestamp
（3）CURRENT_TIME 返回本地时区的当前时间，类型为 SQL time（与 LOCALTIME等价）
（4）INTERVAL string range 返回一个时间间隔。string 表示数值；range 可以是 DAY，MINUTE，DAT TO HOUR 等单位，也可以是 YEAR TO MONTH 这样的复合单位。如“2 年10 个月”可以写成：INTERVAL ‘2-10’ YEAR TO MONTH

聚合函数（Aggregate Functions）

聚合函数是以表中多个行作为输入，提取字段进行聚合操作的函数，会将唯一的聚合值作为结果返回。聚合函数应用非常广泛，不论分组聚合、窗口聚合还是开窗（Over）聚合，对数据的聚合操作都可以用相同的函数来定义。

标准 SQL 中常见的聚合函数 Flink SQL 都是支持的，目前也在不断扩展，为流处理应用提供更强大的功能。例如：

1） COUNT(*) 返回所有行的数量，统计个数
2）SUM([ ALL | DISTINCT ] expression) 对某个字段进行求和操作。默认情况下省略了关键字 ALL，表示对所有行求和；如果指定 DISTINCT，则会对数据进行去重，每个值只叠加一次。
3） RANK() 返回当前值在一组值中的排名
4） ROW_NUMBER() 对一组值排序后，返回当前值的行号。与 RANK()的功能相似其中，RANK()和 ROW_NUMBER()一般用在 OVER 窗口中。