Flink實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)處理技術(shù) 教案 05 流處理API

章節(jié)名稱流處理API課序/課時(shí)總課時(shí)課程性質(zhì)考試方式授課教師編制時(shí)間21/2課時(shí)80必修/選修閉卷/大作業(yè)課題基本使用教學(xué)內(nèi)容·DataStream是什么·基礎(chǔ)程序·并行度的設(shè)置教學(xué)目的1.DataStream是什么使學(xué)生了解DataStream在Flink中的核心概念，它是Flink處理無界數(shù)據(jù)流的主要API。教授學(xué)生DataStream的基本特性和用法，包括如何從數(shù)據(jù)源讀取數(shù)據(jù)、如何對數(shù)據(jù)應(yīng)用轉(zhuǎn)換操作（如map、filter、reduce等）、以及如何將數(shù)據(jù)寫入到外部系統(tǒng)。引導(dǎo)學(xué)生理解DataStreamAPI的編程模型，包括數(shù)據(jù)流圖的構(gòu)建、算子的執(zhí)行順序和并行處理等概念。培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)流處理意識，使其能夠使用DataStreamAPI來構(gòu)建高效、可靠的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用?；A(chǔ)程序教授學(xué)生編寫簡單的Flink程序的基本步驟，包括創(chuàng)建Flink執(zhí)行環(huán)境、定義數(shù)據(jù)源、編寫數(shù)據(jù)處理邏輯和定義數(shù)據(jù)接收器。引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)踐編寫一個(gè)完整的Flink程序，包括讀取數(shù)據(jù)、執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作以及輸出結(jié)果。教授學(xué)生如何使用Flink提供的各種算子（如MapFunction、FilterFunction、ReduceFunction等）來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理邏輯。培養(yǎng)學(xué)生的編程能力和問題解決能力，使其能夠編寫出滿足實(shí)際需求的Flink程序。并行度的設(shè)置使學(xué)生理解并行度在Flink中的重要性，以及它如何影響程序的性能和資源利用率。教授學(xué)生如何設(shè)置Flink程序的并行度，包括全局并行度和操作級并行度的設(shè)置方法。引導(dǎo)學(xué)生探討并行度設(shè)置對程序性能的影響，并通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證不同并行度設(shè)置下的執(zhí)行效率和資源利用率。培養(yǎng)學(xué)生的優(yōu)化意識，使其能夠根據(jù)實(shí)際需求合理配置Flink程序的并行度，以提高程序的執(zhí)行效率和資源利用率。教學(xué)重難點(diǎn)·重點(diǎn)：·DataStream是什么·難點(diǎn)：·基礎(chǔ)程序·并行度的設(shè)置教學(xué)方式·提問法·講授法·引導(dǎo)法·案例法教學(xué)用具·筆記本電腦·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·課堂極域教學(xué)平臺·VMware·虛擬機(jī)教學(xué)步驟復(fù)習(xí)提問導(dǎo)入本節(jié)內(nèi)容。3.精講本節(jié)內(nèi)容。4.進(jìn)行本節(jié)小結(jié)。5.布置課后作業(yè)。教學(xué)環(huán)節(jié)復(fù)習(xí)提問新課講解課堂答疑課程小結(jié)作業(yè)布置時(shí)間分配(分鐘計(jì)算)章節(jié)名稱流處理API課序/課時(shí)總課時(shí)課程性質(zhì)考試方式授課教師編制時(shí)間22/2課時(shí)80必修/選修閉卷/大作業(yè)課題DataStream數(shù)據(jù)源教學(xué)內(nèi)容·內(nèi)置DataSource·自定義DataSource教學(xué)目的內(nèi)置DataSource使學(xué)生了解Flink中內(nèi)置的各種數(shù)據(jù)源（DataSource）組件，這些組件提供了從各種數(shù)據(jù)源（如文件、數(shù)據(jù)庫、Kafka等）讀取數(shù)據(jù)的能力。教授學(xué)生如何使用Flink的內(nèi)置數(shù)據(jù)源API來快速構(gòu)建數(shù)據(jù)流處理應(yīng)用，無需編寫額外的數(shù)據(jù)讀取代碼。引導(dǎo)學(xué)生理解不同內(nèi)置數(shù)據(jù)源的工作原理和適用場景，使其能夠根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的數(shù)據(jù)源。培養(yǎng)學(xué)生的快速開發(fā)能力，使其能夠利用Flink的內(nèi)置數(shù)據(jù)源快速構(gòu)建出滿足業(yè)務(wù)需求的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用。自定義DataSource教授學(xué)生如何在Flink中自定義數(shù)據(jù)源，以滿足特殊的數(shù)據(jù)讀取需求。導(dǎo)學(xué)生理解自定義數(shù)據(jù)源的實(shí)現(xiàn)原理和步驟，包括定義數(shù)據(jù)源類、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源接口、處理數(shù)據(jù)讀取和并行化等。教授學(xué)生如何使用Flink提供的API和工具來輔助自定義數(shù)據(jù)源的開發(fā)，如使用SourceFunction接口、并行化工具等。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和問題解決能力，使其能夠根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求自定義數(shù)據(jù)源，并解決在開發(fā)過程中遇到的問題。教學(xué)重難點(diǎn)·重點(diǎn)：·內(nèi)置DataSource·自定義DataSource·難點(diǎn)：·內(nèi)置DataSource·自定義DataSource教學(xué)方式·提問法·講授法·引導(dǎo)法·案例法教學(xué)用具·筆記本電腦·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·課堂極域教學(xué)平臺·VMware·虛擬機(jī)教學(xué)步驟復(fù)習(xí)提問導(dǎo)入本節(jié)內(nèi)容。3.精講本節(jié)內(nèi)容。4.進(jìn)行本節(jié)小結(jié)。5.布置課后作業(yè)。教學(xué)環(huán)節(jié)復(fù)習(xí)提問新課講解課堂答疑課程小結(jié)作業(yè)布置時(shí)間分配(分鐘計(jì)算)章節(jié)名稱流處理API課序/課時(shí)總課時(shí)課程性質(zhì)考試方式授課教師編制時(shí)間23/2課時(shí)80必修/選修閉卷/大作業(yè)課題DataStream轉(zhuǎn)換算子教學(xué)內(nèi)容·數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換·RichFunction·物理分區(qū)·算子鏈·資源組教學(xué)目的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換讓學(xué)生了解Flink如何處理和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流。掌握Flink中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換的基本操作，如map、filter、flatMap等。理解數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理中的重要性，以及它們?nèi)绾斡绊憯?shù)據(jù)流的性能和準(zhǔn)確性。學(xué)會(huì)如何根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換邏輯。RichFunction介紹RichFunction在Flink編程模型中的作用和優(yōu)勢。讓學(xué)生掌握如何通過RichFunction來訪問運(yùn)行時(shí)上下文信息，如廣播狀態(tài)、定時(shí)器服務(wù)等。讓學(xué)生了解如何使用RichFunction來處理更復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯，如自定義聚合、狀態(tài)管理等。培養(yǎng)學(xué)生利用RichFunction進(jìn)行更高級別的Flink編程和優(yōu)化的能力。物理分區(qū)讓學(xué)生了解物理分區(qū)在Flink分布式處理中的重要性。掌握Flink中物理分區(qū)的概念和策略，如keyBy、rebalance等。學(xué)會(huì)如何根據(jù)數(shù)據(jù)特性和業(yè)務(wù)需求選擇合適的物理分區(qū)策略。理解物理分區(qū)如何影響數(shù)據(jù)流的傳輸效率、負(fù)載均衡和容錯(cuò)性。算子鏈介紹算子鏈在Flink執(zhí)行計(jì)劃中的概念和作用。讓學(xué)生掌握算子鏈的創(chuàng)建和優(yōu)化方法，以提高數(shù)據(jù)處理效率。學(xué)會(huì)如何分析Flink作業(yè)的執(zhí)行計(jì)劃，找出可能的性能瓶頸和優(yōu)化點(diǎn)。理解算子鏈對減少網(wǎng)絡(luò)傳輸和內(nèi)存消耗的重要性，以及它在實(shí)現(xiàn)高效實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理中的作用。資源組讓學(xué)生了解資源組在Flink集群資源管理中的作用。掌握如何配置和管理Flink資源組，以滿足不同作業(yè)的資源需求。學(xué)會(huì)如何根據(jù)作業(yè)優(yōu)先級、資源利用率等因素進(jìn)行資源調(diào)度和分配。理解資源組在提高集群資源利用率、保障作業(yè)服務(wù)質(zhì)量方面的作用，以及它在實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理平臺中的重要性。教學(xué)重難點(diǎn)·重點(diǎn)：·物理分區(qū)·算子鏈·資源組·難點(diǎn)：·物理分區(qū)·算子鏈·資源組教學(xué)方式·提問法·講授法·引導(dǎo)法·案例法教學(xué)用具·筆記本電腦·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·課堂極域教學(xué)平臺·VMware·虛擬機(jī)教學(xué)步驟復(fù)習(xí)提問導(dǎo)入本節(jié)內(nèi)容。3.精講本節(jié)內(nèi)容。4.進(jìn)行本節(jié)小結(jié)。5.布置課后作業(yè)。教學(xué)環(huán)節(jié)復(fù)習(xí)提問新課講解課堂答疑課程小結(jié)作業(yè)布置時(shí)間分配(分鐘計(jì)算)章節(jié)名稱流處理API課序/課時(shí)總課時(shí)課程性質(zhì)考試方式授課教師編制時(shí)間24/2課時(shí)80必修/選修閉卷/大作業(yè)課題DataStreamSink教學(xué)內(nèi)容·DataSinks·自定義Sink教學(xué)目的DataSinks理解DataSinks的作用：讓學(xué)生明確DataSinks在Flink數(shù)據(jù)流處理中的位置和作用，即作為數(shù)據(jù)流的終點(diǎn)，負(fù)責(zé)將處理后的數(shù)據(jù)輸出到外部系統(tǒng)或存儲(chǔ)中。熟悉常見的DataSinks：介紹并讓學(xué)生熟悉Flink支持的常見DataSinks，如Kafka、Elasticsearch、JDBC、FileSystem等，以及如何使用這些Sinks將數(shù)據(jù)輸出到對應(yīng)的系統(tǒng)或存儲(chǔ)中。掌握DataSinks的配置和使用：指導(dǎo)學(xué)生如何配置和使用Flink的DataSinks，包括設(shè)置連接參數(shù)、序列化方式、數(shù)據(jù)格式等，確保數(shù)據(jù)能夠正確、高效地輸出到目標(biāo)系統(tǒng)或存儲(chǔ)。理解DataSinks的性能和可靠性：讓學(xué)生了解不同DataSinks的性能特點(diǎn)、容錯(cuò)機(jī)制和最佳實(shí)踐，以便在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)需求選擇合適的Sinks并優(yōu)化其性能。自定義Sink理解自定義Sink的必要性：當(dāng)Flink提供的標(biāo)準(zhǔn)Sinks無法滿足特定需求時(shí)，需要自定義Sink。讓學(xué)生理解自定義Sink的必要性，并激發(fā)他們探索和學(xué)習(xí)自定義Sink的興趣。掌握自定義Sink的開發(fā)流程：指導(dǎo)學(xué)生掌握自定義Sink的開發(fā)流程，包括定義Sink類、實(shí)現(xiàn)序列化接口、處理并行度和容錯(cuò)等。通過實(shí)際案例和練習(xí)，讓學(xué)生熟練掌握自定義Sink的開發(fā)技巧。理解自定義Sink的關(guān)鍵點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)自定義Sink開發(fā)中的關(guān)鍵點(diǎn)，如數(shù)據(jù)一致性、容錯(cuò)處理、性能優(yōu)化等。讓學(xué)生明確在開發(fā)自定義Sink時(shí)需要注意的問題，并給出相應(yīng)的解決方案和建議。實(shí)踐應(yīng)用：鼓勵(lì)學(xué)生將自定義Sink應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中，以解決特定的數(shù)據(jù)輸出問題。通過實(shí)踐應(yīng)用，讓學(xué)生深入理解自定義Sink的實(shí)用性和價(jià)值，并提升他們的實(shí)際開發(fā)能力。教學(xué)重難點(diǎn)·重點(diǎn)：·DataSinks·自定義Sink·難點(diǎn)：·DataSinks·自定義Sink教學(xué)方式·提問法·講授法·引導(dǎo)法·案例法教學(xué)用具·筆記本電腦·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·課堂極域教學(xué)平臺·VMware·虛擬機(jī)教學(xué)步驟復(fù)習(xí)提問導(dǎo)入本節(jié)內(nèi)容。3.精講本節(jié)內(nèi)容。4.進(jìn)行本節(jié)小結(jié)。5.布置課后作業(yè)。教學(xué)環(huán)節(jié)復(fù)習(xí)提問新課講解課堂答疑課程小結(jié)作業(yè)布置時(shí)間分配(分鐘計(jì)算)章節(jié)名稱流處理API課序/課時(shí)總課時(shí)課程性質(zhì)考試方式授課教師編制時(shí)間25/2課時(shí)80必修/選修閉卷/大作業(yè)課題用戶行為實(shí)時(shí)分析教學(xué)內(nèi)容·用戶行為實(shí)時(shí)分析教學(xué)目的1.理解實(shí)時(shí)分析的重要性：讓學(xué)生明白為什么需要對用戶行為進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測、快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求、優(yōu)化用戶體驗(yàn)等。2.掌握Flink基本概念和特性：讓學(xué)生了解Flink作為流處理框架的核心概念，如數(shù)據(jù)流、時(shí)間語義、狀態(tài)管理等。介紹Flink的特性，如低延遲、高吞吐量、事件時(shí)間處理、狀態(tài)一致性等，以及它們在用戶行為實(shí)時(shí)分析中的作用。3.熟悉用戶行為數(shù)據(jù)源：介紹常見的用戶行為數(shù)據(jù)源，如Web服務(wù)器日志、移動(dòng)應(yīng)用日志、數(shù)據(jù)庫變更日志等。讓學(xué)生了解如何獲取、處理和整合這些數(shù)據(jù)源以供實(shí)時(shí)分析。4.掌握Flink的API和編程模型：指導(dǎo)學(xué)生熟悉Flink的DataStreamAPI和TableAPI，以及如何使用它們來構(gòu)建用戶行為實(shí)時(shí)分析應(yīng)用。讓學(xué)生了解Flink的編程模型，包括時(shí)間窗口、狀態(tài)管理、事件時(shí)間處理等，并學(xué)會(huì)如何在應(yīng)用中應(yīng)用這些概念。5.實(shí)踐用戶行為實(shí)時(shí)分析場景：通過實(shí)際案例和練習(xí)，讓學(xué)生實(shí)踐用戶行為實(shí)時(shí)分析場景，如用戶活躍度分析、用戶路徑分析、實(shí)時(shí)推薦等。指導(dǎo)學(xué)生如何根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換邏輯、選擇適當(dāng)?shù)拇翱诖笮『突瑒?dòng)間隔、配置合適的并行度等。6.優(yōu)化和調(diào)試Flink應(yīng)用：讓學(xué)生了解如何監(jiān)控和調(diào)優(yōu)Flink應(yīng)用的性能，包括資源利用率、吞吐量、延遲等。指導(dǎo)學(xué)生如何診斷和解決Flink應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題，如數(shù)據(jù)傾斜、狀態(tài)溢出、背壓等。7.培養(yǎng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)思維：鼓勵(lì)學(xué)生通過實(shí)時(shí)分析用戶行為數(shù)據(jù)來洞察業(yè)務(wù)趨勢、發(fā)現(xiàn)潛在問題、優(yōu)化