【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（6）- 表的聚合(group by、Distinct、GroupBy/Over Window Aggregation)操作

Flink 系列文章

一、Flink 专栏

Flink 专栏系统介绍某一知识点，并辅以具体的示例进行说明。

• 1、Flink 部署系列
  本部分介绍Flink的部署、配置相关基础内容。

• 2、Flink基础系列
  本部分介绍Flink 的基础部分，比如术语、架构、编程模型、编程指南、基本的datastream api用法、四大基石等内容。

• 3、Flik Table API和SQL基础系列
  本部分介绍Flink Table Api和SQL的基本用法，比如Table API和SQL创建库、表用法、查询、窗口函数、catalog等等内容。

• 4、Flik Table API和SQL提高与应用系列
  本部分是table api 和sql的应用部分，和实际的生产应用联系更为密切，以及有一定开发难度的内容。

• 5、Flink 监控系列
  本部分和实际的运维、监控工作相关。

二、Flink 示例专栏

Flink 示例专栏是 Flink 专栏的辅助说明，一般不会介绍知识点的信息，更多的是提供一个一个可以具体使用的示例。本专栏不再分目录，通过链接即可看出介绍的内容。

两专栏的所有文章入口点击：Flink 系列文章汇总索引

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本文给出了关于表数据的聚合操作示例，比如group by、distinct、以及group by、over、distinct的窗口聚合示例。

如果需要了解更多内容，可以在本人Flink 专栏中了解更新系统的内容。

本文除了maven依赖外，没有其他依赖。

本文更详细的内容可参考文章：

17、Flink 之Table API: Table API 支持的操作（1）
17、Flink 之Table API: Table API 支持的操作（2）

本专题分为以下几篇文章：
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（1）-通过Table API和SQL创建表
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（2）- 通过Table API 和 SQL 创建视图
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（3）- 通过API查询表和使用窗口函数的查询
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（4）- Table API 对表的查询、过滤操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（5）- 表的列操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（6）- 表的聚合(group by、Distinct、GroupBy/Over Window Aggregation)操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（7）- 表的join操作（内联接、外联接以及联接自定义函数等）
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（8）- 时态表的join（scala版本）
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（9）- 表的union、unionall、intersect、intersectall、minus、minusall和in的操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（10）- 表的OrderBy、Offset 和 Fetch、insert操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（11）- Group Windows（tumbling、sliding和session）操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（12）- Over Windows（有界和无界的over window）操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（13）- Row-based（map、flatmap、aggregate、group window aggregate等）操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（14）- 时态表的join（java版本）
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（1）-完整版
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（2）-完整版

一、maven依赖

本文maven依赖参考文章：【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（1）-通过Table API和SQL创建表 中的依赖，为节省篇幅不再赘述。

二、示例：表的聚合操作

本示例内容较多，下文是本部分示例的公共代码部分。

1、示例代码公共部分

本部分仅仅就是用的公共对象，比如User的定义，和需要引入的包。

import static org.apache.flink.table.api.Expressions.$;
import static org.apache.flink.table.api.Expressions.lit;
import static org.apache.flink.table.expressions.ApiExpressionUtils.unresolvedCall;

import java.time.Duration;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

import org.apache.flink.api.common.eventtime.WatermarkStrategy;
import org.apache.flink.api.java.tuple.Tuple2;
import org.apache.flink.streaming.api.datastream.DataStream;
import org.apache.flink.streaming.api.environment.StreamExecutionEnvironment;
import org.apache.flink.table.api.Over;
import org.apache.flink.table.api.Table;
import org.apache.flink.table.api.Tumble;
import org.apache.flink.table.api.bridge.java.StreamTableEnvironment;
import org.apache.flink.table.functions.BuiltInFunctionDefinitions;
import org.apache.flink.types.Row;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

/**
 * @author alanchan
 *
 */
public class TestTableAPIOperationDemo2 {
	final static List<User> userList = Arrays.asList(
			new User(1L, "alan", 18, 1698742358391L), 
			new User(2L, "alan", 19, 1698742359396L), 
			new User(3L, "alan", 25, 1698742360407L),
			new User(4L, "alanchan", 28, 1698742361409L), 
			new User(5L, "alanchan", 29, 1698742362424L)
			);
	
	/**
	 * @param args
	 * @throws Exception
	 */
	public static void main(String[] args) throws Exception {

	}
	
	@Data
	@NoArgsConstructor
	@AllArgsConstructor
	public static class User {
		private long id;
		private String name;
		private int balance;
		private Long rowtime;
	}
	
}

2、group by

本示例仅仅展示了group by操作，比较简单。

static void test2() throws Exception {
	StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
	StreamTableEnvironment tenv = StreamTableEnvironment.create(env);
	
	// 建表
	tenv.executeSql(sourceSql);

	Table table = tenv.from("Alan_KafkaTable");
	//和 SQL 的 GROUP BY 子句类似。 使用分组键对行进行分组，使用伴随的聚合算子来按照组进行聚合行。
	Table result = table.groupBy($("user_id")).select($("user_id"), $("user_id").count().as("count(user_id)"));
	
	DataStream<Tuple2<Boolean, Row>> resultDS = tenv.toRetractStream(result, Row.class);
	resultDS.print();
//		12> (true,+I[1, 1])
	
	env.execute();
}

3、GroupBy Window Aggregation

使用分组窗口结合单个或者多个分组键对表进行分组和聚合。

static void test3() throws Exception {
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		StreamTableEnvironment tenv = StreamTableEnvironment.create(env);
		
		DataStream<User> users = env.fromCollection(userList)
				.assignTimestampsAndWatermarks(
						WatermarkStrategy
						.<User>forBoundedOutOfOrderness(Duration.ofSeconds(1))
						.withTimestampAssigner((user, recordTimestamp) -> user.getRowtime())
						)
				;
		
		Table usersTable = tenv.fromDataStream(users, $("id"), $("name"), $("balance"),$("rowtime").rowtime());
		
		//使用分组窗口结合单个或者多个分组键对表进行分组和聚合。
		Table result = usersTable
			    .window(Tumble.over(lit(5).minutes()).on($("rowtime")).as("w")) // 定义窗口
			    .groupBy($("name"), $("w")) // 按窗口和键分组
			    // 访问窗口属性并聚合
			    .select(
			        $("name"),
			        $("w").start(),
			        $("w").end(),
			        $("w").rowtime(),
			        $("balance").sum().as("sum(balance)")
			    );
		
		DataStream<Tuple2<Boolean, Row>> resultDS = tenv.toRetractStream(result, Row.class);
		resultDS.print();
//		2> (true,+I[alan, 2023-10-31T08:50, 2023-10-31T08:55, 2023-10-31T08:54:59.999, 62])
//		16> (true,+I[alanchan, 2023-10-31T08:50, 2023-10-31T08:55, 2023-10-31T08:54:59.999, 57])
		env.execute();
	}

4、Over Window Aggregation

和 SQL 的 OVER 子句类似。

static void test4() throws Exception {
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		StreamTableEnvironment tenv = StreamTableEnvironment.create(env);
		
		DataStream<User> users = env.fromCollection(userList)
				.assignTimestampsAndWatermarks(
						WatermarkStrategy
						.<User>forBoundedOutOfOrderness(Duration.ofSeconds(1))
						.withTimestampAssigner((user, recordTimestamp) -> user.getRowtime())
						);
		
		Table usersTable = tenv.fromDataStream(users, $("id"), $("name"), $("balance"),$("rowtime").rowtime());
		//所有的聚合必须定义在同一个窗口上，比如同一个分区、排序和范围内。目前只支持 PRECEDING 到当前行范围（无界或有界）的窗口。
		//尚不支持 FOLLOWING 范围的窗口。ORDER BY 操作必须指定一个单一的时间属性。
		Table result = usersTable
			    // 定义窗口
			    .window(
			        Over
			          .partitionBy($("name"))
			          .orderBy($("rowtime"))
			          .preceding(unresolvedCall(BuiltInFunctionDefinitions.UNBOUNDED_RANGE))
			          .following(unresolvedCall(BuiltInFunctionDefinitions.CURRENT_RANGE))
			          .as("w"))
			    // 滑动聚合
			    .select(
			        $("id"),
			        $("balance").avg().over($("w")),
			        $("balance").max().over($("w")),
			        $("balance").min().over($("w"))
			    );
		
		DataStream<Tuple2<Boolean, Row>> resultDS = tenv.toRetractStream(result, Row.class);
		resultDS.print();
//		2> (true,+I[1, 18, 18, 18])
//		16> (true,+I[4, 28, 28, 28])
//		2> (true,+I[2, 18, 19, 18])
//		16> (true,+I[5, 28, 29, 28])
//		2> (true,+I[3, 20, 25, 18])
		
		env.execute();
	}

5、Distinct Aggregation

	/**
	 * 和 SQL DISTINCT 聚合子句类似，例如 COUNT(DISTINCT a)。 
	 * Distinct 聚合声明的聚合函数（内置或用户定义的）仅应用于互不相同的输入值。 
	 * Distinct 可以应用于 GroupBy Aggregation、GroupBy Window Aggregation 和 Over Window Aggregation。
	 * @throws Exception
	 */
	static void test5() throws Exception {
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		StreamTableEnvironment tenv = StreamTableEnvironment.create(env);
		
		DataStream<User> users = env.fromCollection(userList)
				.assignTimestampsAndWatermarks(
						WatermarkStrategy
						.<User>forBoundedOutOfOrderness(Duration.ofSeconds(1))
						.withTimestampAssigner((user, recordTimestamp) -> user.getRowtime())
						);
		
		Table usersTable = tenv.fromDataStream(users, $("id"), $("name"), $("balance"),$("rowtime").rowtime());
		
		// 按属性分组后的的互异（互不相同、去重）聚合
		Table groupByDistinctResult = usersTable
		    .groupBy($("name"))
		    .select($("name"), $("balance").sum().distinct().as("sum_balance"));
		
		DataStream<Tuple2<Boolean, Row>> resultDS = tenv.toRetractStream(groupByDistinctResult, Row.class);
//		resultDS.print();
//		2> (true,+I[alan, 18])
//		16> (true,+I[alanchan, 28])
//		16> (false,-U[alanchan, 28])
//		2> (false,-U[alan, 18])
//		16> (true,+U[alanchan, 57])
//		2> (true,+U[alan, 37])
//		2> (false,-U[alan, 37])
//		2> (true,+U[alan, 62])
		
		//按属性、时间窗口分组后的互异（互不相同、去重）聚合
		Table groupByWindowDistinctResult = usersTable
			    .window(Tumble
			            .over(lit(5).minutes())
			            .on($("rowtime"))
			            .as("w")
			    )
			    .groupBy($("name"), $("w"))
			    .select($("name"), $("balance").sum().distinct().as("sum_balance"));
		DataStream<Tuple2<Boolean, Row>> result2DS = tenv.toRetractStream(groupByDistinctResult, Row.class);
//		result2DS.print();
//		16> (true,+I[alanchan, 28])
//		2> (true,+I[alan, 18])
//		16> (false,-U[alanchan, 28])
//		2> (false,-U[alan, 18])
//		16> (true,+U[alanchan, 57])
//		2> (true,+U[alan, 37])
//		2> (false,-U[alan, 37])
//		2> (true,+U[alan, 62])
		
		//over window 上的互异（互不相同、去重）聚合
		Table result = usersTable
			    .window(Over
			        .partitionBy($("name"))
			        .orderBy($("rowtime"))
			        .preceding(unresolvedCall(BuiltInFunctionDefinitions.UNBOUNDED_RANGE))
			        .as("w"))
			    .select(
			        $("name"), $("balance").avg().distinct().over($("w")),
			        $("balance").max().over($("w")),
			        $("balance").min().over($("w"))
			    );
		DataStream<Tuple2<Boolean, Row>> result3DS = tenv.toRetractStream(result, Row.class);
		result3DS.print();
//		16> (true,+I[alanchan, 28, 28, 28])
//		2> (true,+I[alan, 18, 18, 18])
//		2> (true,+I[alan, 18, 19, 18])
//		16> (true,+I[alanchan, 28, 29, 28])
//		2> (true,+I[alan, 20, 25, 18])
		
		env.execute();
	}

用户定义的聚合函数也可以与 DISTINCT 修饰符一起使用。如果计算不同（互异、去重的）值的聚合结果，则只需向聚合函数添加 distinct 修饰符即可。

Table orders = tEnv.from("Orders");

// 对 user-defined aggregate functions 使用互异（互不相同、去重）聚合
tEnv.registerFunction("myUdagg", new MyUdagg());
orders.groupBy("users")
    .select(
        $("users"),
        call("myUdagg", $("points")).distinct().as("myDistinctResult")
    );

6、Distinct

和 SQL 的 DISTINCT 子句类似。 返回具有不同组合值的记录。

	static void test6() throws Exception {
		StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();
		StreamTableEnvironment tenv = StreamTableEnvironment.create(env);
		List<User> userList = Arrays.asList(
				new User(1L, "alan", 18, 1698742358391L), 
				new User(2L, "alan", 19, 1698742359396L), 
				new User(3L, "alan", 25, 1698742360407L),
				new User(4L, "alanchan", 28, 1698742361409L), 
				new User(5L, "alanchan", 29, 1698742362424L),
				new User(5L, "alanchan", 29, 1698742362424L)
				);
		
		DataStream<User> users = env.fromCollection(userList)
				.assignTimestampsAndWatermarks(
						WatermarkStrategy
						.<User>forBoundedOutOfOrderness(Duration.ofSeconds(1))
						.withTimestampAssigner((user, recordTimestamp) -> user.getRowtime())
						);
		
		Table usersTable = tenv.fromDataStream(users, $("id"), $("name"), $("balance"),$("rowtime").rowtime());
//		Table orders = tableEnv.from("Orders");
		Table result = usersTable.distinct();
		DataStream<Tuple2<Boolean, Row>> resultDS = tenv.toRetractStream(result, Row.class);
		resultDS.print();
		// 数据集有6条记录，并且有一条是重复的，故只输出5条
//		9> (true,+I[2, alan, 19, 2023-10-31T08:52:39.396])
//		1> (true,+I[1, alan, 18, 2023-10-31T08:52:38.391])
//		13> (true,+I[3, alan, 25, 2023-10-31T08:52:40.407])
//		7> (true,+I[4, alanchan, 28, 2023-10-31T08:52:41.409])
//		13> (true,+I[5, alanchan, 29, 2023-10-31T08:52:42.424])
		
		env.execute();
	}

以上，本文给出了关于表数据的聚合操作示例，比如group by、distinct、以及group by、over、distinct的窗口聚合示例。

如果需要了解更多内容，可以在本人Flink 专栏中了解更新系统的内容。

本文更详细的内容可参考文章：

17、Flink 之Table API: Table API 支持的操作（1）
17、Flink 之Table API: Table API 支持的操作（2）

本专题分为以下几篇文章：
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（1）-通过Table API和SQL创建表
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（2）- 通过Table API 和 SQL 创建视图
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（3）- 通过API查询表和使用窗口函数的查询
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（4）- Table API 对表的查询、过滤操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（5）- 表的列操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（6）- 表的聚合(group by、Distinct、GroupBy/Over Window Aggregation)操作
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（7）- 表的join操作（内联接、外联接以及联接自定义函数等）
【flink番外篇】9、Flink Table API 支持的操作示例（8）- 时态表的join（scala版本）
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