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【FlinkSQL】Flink SQL Query 语法(一)

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Alex🐒
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发布于: 2021 年 06 月 10 日

主要引用官方文档 https://ci.apache.org/projects/flink/flink-docs-release-1.13/docs/dev/table/sql/queries/overview/


SELECT 语句和 VALUES 语句需要使用 TableEnvironment 的 sqlQuery() 方法加以指定,会以 Table 的形式返回 SELECT (或 VALUE)的查询结果。Table 可被用于 SQL 或 Table API 查询、转换为 DataSet 或 DataStream、输出到 TableSink。SQL 与 Table API 的查询可以进行无缝融合、整体优化。


为了可以在 SQL 查询中访问到表,需要先在 TableEnvironment 中注册表(可以通过 TableSource、Table、CREATE TABLE 语句、DataStream 或 DataSet 注册)。为方便起见 Table.toString() 将会在其 TableEnvironment 中以唯一的名称自动注册表,并返回名称。


注意: 查询若包括了不支持的 SQL 特性,将会抛出 TableException

指定查询

以下示例显示如何在已注册和内联表上指定 SQL 查询。

StreamExecutionEnvironment env = StreamExecutionEnvironment.getExecutionEnvironment();StreamTableEnvironment tableEnv = StreamTableEnvironment.create(env);
// 从外部数据源获取一个 DataStreamDataStream<Tuple3<Long, String, Integer>> ds = env.addSource(...);
// 查询一个未注册的 TableTable table = tableEnv.fromDataStream(ds, $("user"), $("product"), $("amount"));Table result = tableEnv.sqlQuery( "SELECT SUM(amount) FROM " + table + " WHERE product LIKE '%Rubber%'");
// 查询一个注册的 TabletableEnv.createTemporaryView("Orders", ds, $("user"), $("product"), $("amount"));
// 执行 sqlQuery() 返回 Table 对象Table result2 = tableEnv.sqlQuery( "SELECT product, amount FROM Orders WHERE product LIKE '%Rubber%'");
final Schema schema = new Schema() .field("product", DataTypes.STRING()) .field("amount", DataTypes.INT());
// 创建并注册 TableSinktableEnv.connect(new FileSystem().path("/path/to/file")) .withFormat(...) .withSchema(schema) .createTemporaryTable("RubberOrders");
// 调用 executeSql() 执行 INSERT SQL,查询结果写入 TableSinktableEnv.executeSql( "INSERT INTO RubberOrders SELECT product, amount FROM Orders WHERE product LIKE '%Rubber%'");
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执行查询

SELECT 语句或者 VALUES 语句可以通过 TableEnvironment.executeSql() 方法来执行,该方法返回 TableResult 对象用于包装查询的结果,一个 Table 对象可以通过 Table.execute() 方法执行获取查询结果。TableResult.collect() 方法返回一个可以关闭的行迭代器(除非所有的数据都被收集到本地,否则一个查询作业永远不会结束。所以通过 CloseableIterator#close() 方法主动地关闭作业以防止资源泄露)。 还可以通过 TableResult.print() 方法将查询结果打印到控制台。TableResult 中的结果数据只能被访问一次,因此一个 TableResult 实例中,collect() 方法和 print() 方法不能被同时使用。


TableResult.collect()TableResult.print() 的行为在不同的 checkpointing 模式下略有不同。

  • 对于批作业或没有配置任何 checkpointing 的流作业,TableResult.collect()TableResult.print() 既不保证 Exactly-once、也不保证 At-least-once。查询结果在产生后可被客户端即刻访问,但作业失败和重启时将会报错。

  • 对于配置了 Exactly-once checkpointing 的流作业,TableResult.collect()TableResult.print() 保证 Exactly-once。一条结果数据只有在其关联的 checkpointing 完成后才能在客户端被访问。

  • 对于配置了 At-least-once checkpointing 的流作业,TableResult.collect()TableResult.print() 保证 At-least-once。查询结果在产生后可被客户端即刻访问,同一条结果可能被多次传递给客户端。

语法

Flink 通过支持标准 ANSI SQL 的 Apache Calcite 解析 SQL。以下“BNF-语法”描述了批处理和流处理查询中所支持的 SQL 特性的超集。

query:  values  | {      select      | selectWithoutFrom      | query UNION [ ALL ] query      | query EXCEPT query      | query INTERSECT query    }    [ ORDER BY orderItem [, orderItem ]* ]    [ LIMIT { count | ALL } ]    [ OFFSET start { ROW | ROWS } ]    [ FETCH { FIRST | NEXT } [ count ] { ROW | ROWS } ONLY]
orderItem: expression [ ASC | DESC ]
select: SELECT [ ALL | DISTINCT ] { * | projectItem [, projectItem ]* } FROM tableExpression [ WHERE booleanExpression ] [ GROUP BY { groupItem [, groupItem ]* } ] [ HAVING booleanExpression ] [ WINDOW windowName AS windowSpec [, windowName AS windowSpec ]* ]
selectWithoutFrom: SELECT [ ALL | DISTINCT ] { * | projectItem [, projectItem ]* }
projectItem: expression [ [ AS ] columnAlias ] | tableAlias . *
tableExpression: tableReference [, tableReference ]* | tableExpression [ NATURAL ] [ LEFT | RIGHT | FULL ] JOIN tableExpression [ joinCondition ]
joinCondition: ON booleanExpression | USING '(' column [, column ]* ')'
tableReference: tablePrimary [ matchRecognize ] [ [ AS ] alias [ '(' columnAlias [, columnAlias ]* ')' ] ]
tablePrimary: [ TABLE ] tablePath [ dynamicTableOptions ] [systemTimePeriod] [[AS] correlationName] | LATERAL TABLE '(' functionName '(' expression [, expression ]* ')' ')' | UNNEST '(' expression ')'
tablePath: [ [ catalogName . ] schemaName . ] tableName
systemTimePeriod: FOR SYSTEM_TIME AS OF dateTimeExpression
dynamicTableOptions: /*+ OPTIONS(key=val [, key=val]*) */
key: stringLiteral
val: stringLiteral
values: VALUES expression [, expression ]*
groupItem: expression | '(' ')' | '(' expression [, expression ]* ')' | CUBE '(' expression [, expression ]* ')' | ROLLUP '(' expression [, expression ]* ')' | GROUPING SETS '(' groupItem [, groupItem ]* ')'
windowRef: windowName | windowSpec
windowSpec: [ windowName ] '(' [ ORDER BY orderItem [, orderItem ]* ] [ PARTITION BY expression [, expression ]* ] [ RANGE numericOrIntervalExpression {PRECEDING} | ROWS numericExpression {PRECEDING} ] ')'
matchRecognize: MATCH_RECOGNIZE '(' [ PARTITION BY expression [, expression ]* ] [ ORDER BY orderItem [, orderItem ]* ] [ MEASURES measureColumn [, measureColumn ]* ] [ ONE ROW PER MATCH ] [ AFTER MATCH ( SKIP TO NEXT ROW | SKIP PAST LAST ROW | SKIP TO FIRST variable | SKIP TO LAST variable | SKIP TO variable ) ] PATTERN '(' pattern ')' [ WITHIN intervalLiteral ] DEFINE variable AS condition [, variable AS condition ]* ')'
measureColumn: expression AS alias
pattern: patternTerm [ '|' patternTerm ]*
patternTerm: patternFactor [ patternFactor ]*
patternFactor: variable [ patternQuantifier ]
patternQuantifier: '*' | '*?' | '+' | '+?' | '?' | '??' | '{' { [ minRepeat ], [ maxRepeat ] } '}' ['?'] | '{' repeat '}'
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Flink SQL 对于标识符(表、属性、函数名)的命名策略类似于 Java 的词法约定:

  • 标识符大小写敏感

  • 通过反引号,可以允许标识符带有非字母的字符,如:SELECT a AS `my field` FROM t


字符串文本常量需要被单引号包起来(如 SELECT 'Hello World' )。两个单引号表示转义(如 SELECT 'It''s me.')。字符串文本常量支持 Unicode 字符,如需明确使用 Unicode 编码,请使用以下语法:


  • 使用反斜杠(\)作为转义字符(默认):SELECT U&'\263A'

  • 使用自定义的转义字符: SELECT U&'#263A' UESCAPE '#'

操作符

WITH

WITH 提供了编写辅助语句的方法,以便在更大的查询中使用。这些语句通常被称为公共表表达式(Common Table Expression,CTE),可以认为它定义了只存在于一个查询中的临时视图。


WITH 语法:

WITH <with_item_definition> [ , ... ]SELECT ... FROM ...;
<with_item_defintion>: with_item_name (column_name[, ...n]) AS ( <select_query> )
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下面的示例定义了一个 CTE:orders_with_total,并在 GROUP BY 查询中使用它。

WITH orders_with_total AS (    SELECT order_id, price + tax AS total    FROM Orders)
SELECT order_id, SUM(total)FROM orders_with_totalGROUP BY order_id;
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SELECT & WHERE

SELECT 语句的一般语法为:

SELECT select_list FROM table_expression [ WHERE boolean_expression ]
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table_expression 可以是任何数据源(表、视图、VALUES 子句、多个表的 Join 结果、子查询)。下面的事例读取 Orders 表的所有列:

SELECT * FROM Orders
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select_list 指定 * 表示解析所有的列,但是不建议在生产环境中使用,会降低性能,建议只查询需要的列:

SELECT order_id, price + tax FROM Orders
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查询可以使用 VALUES 子句,每个元组(Tuple)对应一个 Row,并且可以设置别名:

SELECT order_id, price FROM (VALUES (1, 2.0), (2, 3.1))  AS t (order_id, price)
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WHERE 语句可以过滤 Row:

SELECT price + tax FROM Orders WHERE id = 10
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可以对每行数据的指定列调用函数(内置、自定义函数,自定义函数必须提前注册):

SELECT PRETTY_PRINT(order_id) FROM Orders
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SELECT DISTINCT

如果指定 SELECT DISTINCT,则将从结果集中删除重复行(每组重复中保留一行)。

SELECT DISTINCT id FROM Orders
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对于流式查询,计算查询结果所需的状态(State)可能会无限增长。状态大小取决于不同行的数量。可以为查询配置适当的状态生存时间(TTL),以防止状态大小过大。这可能会影响查询结果的正确性

Windowing TVF(1.13)

Window 是流处理的核心。Windows 将流拆分为有限大小的片段应用计算。只有流处理支持。


Flink 1.13 提供了几个 Table-valued functions(TVF,区别于 Group Window Function),将表中的元素划分为 windows,包括:

  • 滚动窗口(Tumbling windows)

  • 滑动窗口(Hop, Sliding windows)

  • 累加窗口(Cumulate windows)

  • 会话窗口(Session windows,TVF 暂不支持)


每个元素在逻辑上可以属于多个窗口,具体取决于所使用的窗口函数。TVF 必须和聚合操作一起使用:


假设存在一个 Bid

Flink SQL> desc Bid;+-------------+------------------------+------+-----+--------+---------------------------------+|        name |                   type | null | key | extras |                       watermark |+-------------+------------------------+------+-----+--------+---------------------------------+|     bidtime | TIMESTAMP(3) *ROWTIME* | true |     |        | `bidtime` - INTERVAL '1' SECOND ||       price |         DECIMAL(10, 2) | true |     |        |                                 ||        item |                 STRING | true |     |        |                                 |+-------------+------------------------+------+-----+--------+---------------------------------+
Flink SQL> SELECT * FROM Bid;+------------------+-------+------+| bidtime | price | item |+------------------+-------+------+| 2020-04-15 08:05 | 4.00 | C || 2020-04-15 08:07 | 2.00 | A || 2020-04-15 08:09 | 5.00 | D || 2020-04-15 08:11 | 3.00 | B || 2020-04-15 08:13 | 1.00 | E || 2020-04-15 08:17 | 6.00 | F |+------------------+-------+------+
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滚动窗口(Tumbling windows)

指定一个固定大小的窗口,并且不重叠,语法:

TUMBLE(TABLE data, DESCRIPTOR(timecol), size)
-- data: 表名,表需要有时间属性字段-- timecol: 表中的时间属性字段,用于划分窗口-- size: 窗口大小
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设定一个 10 分钟大小的滚动窗口,

SELECT window_start, window_end, SUM(price)FROM TABLE(    TUMBLE(TABLE Bid, DESCRIPTOR(bidtime), INTERVAL '10' MINUTES))GROUP BY window_start, window_end;  +------------------+------------------+-------+|     window_start |       window_end | price |+------------------+------------------+-------+| 2020-04-15 08:00 | 2020-04-15 08:10 | 11.00 || 2020-04-15 08:10 | 2020-04-15 08:20 | 10.00 |+------------------+------------------+-------+
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滑动窗口(Hop, Sliding windows)

指定一个固定大小的窗口,设定滑动间隔,元素会被指定给多个窗口,语法:

HOP(TABLE data, DESCRIPTOR(timecol), slide, size [, offset ])
-- data: 表名,表需要有时间属性字段-- timecol: 表中的时间属性字段,用于划分窗口-- size: 窗口大小-- slide:窗口滑动的大小
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设定一个 10 分钟大小,每 5 分钟滑动的窗口,

SELECT window_start, window_end, SUM(price)  FROM TABLE(    HOP(TABLE Bid, DESCRIPTOR(bidtime), INTERVAL '5' MINUTES, INTERVAL '10' MINUTES))  GROUP BY window_start, window_end;    +------------------+------------------+-------+|     window_start |       window_end | price |+------------------+------------------+-------+| 2020-04-15 08:00 | 2020-04-15 08:10 | 11.00 || 2020-04-15 08:05 | 2020-04-15 08:15 | 15.00 || 2020-04-15 08:10 | 2020-04-15 08:20 | 10.00 || 2020-04-15 08:15 | 2020-04-15 08:25 |  6.00 |+------------------+------------------+-------+
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累加窗口(Cumulate windows)

指定一个窗口的最大规模,按照指定时间间隔增长累加,直到达到窗口的最大规模,每次窗口增长会进行一次计算,可以理解为多次计算的滚动窗口,语法:

CUMULATE(TABLE data, DESCRIPTOR(timecol), step, size)
-- data: 表名,表需要有时间属性字段-- timecol: 表中的时间属性字段,用于划分窗口-- size: 窗口最大大小-- step:窗口增长大小
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设定一个 10 分钟大小,每 2 分钟累计一次的窗口,

SELECT window_start, window_end, SUM(price)  FROM TABLE(    CUMULATE(TABLE Bid, DESCRIPTOR(bidtime), INTERVAL '2' MINUTES, INTERVAL '10' MINUTES))  GROUP BY window_start, window_end;
+------------------+------------------+-------+| window_start | window_end | price |+------------------+------------------+-------+| 2020-04-15 08:00 | 2020-04-15 08:06 | 4.00 || 2020-04-15 08:00 | 2020-04-15 08:08 | 6.00 || 2020-04-15 08:00 | 2020-04-15 08:10 | 11.00 || 2020-04-15 08:10 | 2020-04-15 08:12 | 3.00 || 2020-04-15 08:10 | 2020-04-15 08:14 | 4.00 || 2020-04-15 08:10 | 2020-04-15 08:16 | 4.00 || 2020-04-15 08:10 | 2020-04-15 08:18 | 10.00 || 2020-04-15 08:10 | 2020-04-15 08:20 | 10.00 |+------------------+------------------+-------+
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发布于: 2021 年 06 月 10 日阅读数: 45
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