和同事交流不会kafka怎么行,API奉上,不是大神也能编

原创
2020/11/28 14:10
阅读数 1.8K

对于kafka真的是又爱又恨,作为架构和大数据两个方面的通用者, 在这个数据量称雄的时代,越来越起到至关重要的作用,在和同事进行交流的时候,kafka在开发的过程中如何使用能起到最大的效果成为话题之一,那没有用过kafka的你,又该怎么整,没关系,我的粉丝怎么可以有这种尴尬,这里我从环境准备开始搭建一套kafka开发的api,旧版本和新版本的代码联合使用,看完不说你成为大神,起码你在跟同事交流的时候不至于窘迫,但是,一定要自己去实践一下啊

个人公众号:Java架构师联盟,每日更新技术好文

环境准备

1)在eclipse中创建一个java工程

2)在工程的根目录创建一个lib文件夹

3)解压kafka安装包,将安装包libs目录下的jar包拷贝到工程的lib目录下,并build path。

4)启动zk和kafka集群,在kafka集群中打开一个消费者

[root@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-console-consumer.sh --zookeeper hadoop102:2181 --topic first

Kafka生产者Java API

创建生产者(过时的API)

package com.root.kafka;
import java.util.Properties;
import kafka.javaapi.producer.Producer;
import kafka.producer.KeyedMessage;
import kafka.producer.ProducerConfig;

public class OldProducer {

    @SuppressWarnings("deprecation")
    public static void main(String[] args) {
        
        Properties properties = new Properties();
        properties.put("metadata.broker.list", "hadoop102:9092");
        properties.put("request.required.acks", "1");
        properties.put("serializer.class", "kafka.serializer.StringEncoder");
        
        Producer<Integer, String> producer = new Producer<Integer,String>(new ProducerConfig(properties));
        
        KeyedMessage<Integer, String> message = new KeyedMessage<Integer, String>("first", "hello world");
        producer.send(message );
    }
}

4.2.2 创建生产者(新API**)

package com.root.kafka;
import java.util.Properties;
import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.Producer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;

public class NewProducer {

    public static void main(String[] args) {
        
        Properties props = new Properties();
        // Kafka服务端的主机名和端口号
        props.put("bootstrap.servers", "hadoop103:9092");
        // 等待所有副本节点的应答
        props.put("acks", "all");
        // 消息发送最大尝试次数
        props.put("retries", 0);
        // 一批消息处理大小
        props.put("batch.size", 16384);
        // 请求延时
        props.put("linger.ms", 1);
        // 发送缓存区内存大小
        props.put("buffer.memory", 33554432);
        // key序列化
        props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        // value序列化
        props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");

        Producer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(props);
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            producer.send(new ProducerRecord<String, String>("first", Integer.toString(i), "hello world-" + i));
        }

        producer.close();
    }
}

 

创建生产者带回调函数(新API)

package com.root.kafka;
import java.util.Properties;
import org.apache.kafka.clients.producer.Callback;
import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import org.apache.kafka.clients.producer.RecordMetadata;

public class CallBackProducer {

    public static void main(String[] args) {

Properties props = new Properties();
        // Kafka服务端的主机名和端口号
        props.put("bootstrap.servers", "hadoop103:9092");
        // 等待所有副本节点的应答
        props.put("acks", "all");
        // 消息发送最大尝试次数
        props.put("retries", 0);
        // 一批消息处理大小
        props.put("batch.size", 16384);
        // 增加服务端请求延时
        props.put("linger.ms", 1);
// 发送缓存区内存大小
        props.put("buffer.memory", 33554432);
        // key序列化
        props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        // value序列化
        props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");

        KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new KafkaProducer<>(props);

        for (int i = 0; i < 50; i++) {

            kafkaProducer.send(new ProducerRecord<String, String>("first", "hello" + i), new Callback() {

                @Override
                public void onCompletion(RecordMetadata metadata, Exception exception) {

                    if (metadata != null) {

                        System.err.println(metadata.partition() + "---" + metadata.offset());
                    }
                }
            });
        }

        kafkaProducer.close();
    }
}

 

4.2.4 自定义分区生产者

0)需求:将所有数据存储到topic的第0号分区上

1)定义一个类实现Partitioner接口,重写里面的方法(过时API)

package com.root.kafka;
import java.util.Map;
import kafka.producer.Partitioner;

public class CustomPartitioner implements Partitioner {

    public CustomPartitioner() {
        super();
    }

    @Override
    public int partition(Object key, int numPartitions) {
        // 控制分区
        return 0;
    }
}

2)自定义分区(新API)

package com.root.kafka;
import java.util.Map;
import org.apache.kafka.clients.producer.Partitioner;
import org.apache.kafka.common.Cluster;

public class CustomPartitioner implements Partitioner {

    @Override
    public void configure(Map<String, ?> configs) {
        
    }

    @Override
    public int partition(String topic, Object key, byte[] keyBytes, Object value, byte[] valueBytes, Cluster cluster) {
        // 控制分区
        return 0;
    }

    @Override
    public void close() {
        
    }
}

3)在代码中调用

package com.root.kafka;
import java.util.Properties;
import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.Producer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;

public class PartitionerProducer {

    public static void main(String[] args) {
        
        Properties props = new Properties();
        // Kafka服务端的主机名和端口号
        props.put("bootstrap.servers", "hadoop103:9092");
        // 等待所有副本节点的应答
        props.put("acks", "all");
        // 消息发送最大尝试次数
        props.put("retries", 0);
        // 一批消息处理大小
        props.put("batch.size", 16384);
        // 增加服务端请求延时
        props.put("linger.ms", 1);
        // 发送缓存区内存大小
        props.put("buffer.memory", 33554432);
        // key序列化
        props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        // value序列化
        props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
        // 自定义分区
        props.put("partitioner.class", "com.root.kafka.CustomPartitioner");

        Producer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(props);
        producer.send(new ProducerRecord<String, String>("first", "1", "root"));

        producer.close();
    }
}

4)测试

(1)在hadoop102上监控/opt/module/kafka/logs/目录下first主题3个分区的log日志动态变化情况

[root@hadoop102 first-0]$ tail -f 00000000000000000000.log
[root@hadoop102 first-1]$ tail -f 00000000000000000000.log
[root@hadoop102 first-2]$ tail -f 00000000000000000000.log

(2)发现数据都存储到指定的分区了。

Kafka消费者Java API

0)在控制台创建发送者

[root@hadoop104 kafka]$ bin/kafka-console-producer.sh --broker-list hadoop102:9092 --topic first

>hello world

1)创建消费者(过时API)

package com.root.kafka.consume;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Properties;
import kafka.consumer.Consumer;
import kafka.consumer.ConsumerConfig;
import kafka.consumer.ConsumerIterator;
import kafka.consumer.KafkaStream;
import kafka.javaapi.consumer.ConsumerConnector;

public class CustomConsumer {

    @SuppressWarnings("deprecation")
    public static void main(String[] args) {
        Properties properties = new Properties();
        
        properties.put("zookeeper.connect", "hadoop102:2181");
        properties.put("group.id", "g1");
        properties.put("zookeeper.session.timeout.ms", "500");
        properties.put("zookeeper.sync.time.ms", "250");
        properties.put("auto.commit.interval.ms", "1000");
        
        // 创建消费者连接器
        ConsumerConnector consumer = Consumer.createJavaConsumerConnector(new ConsumerConfig(properties));
        
        HashMap<String, Integer> topicCount = new HashMap<>();
        topicCount.put("first", 1);
        
        Map<String, List<KafkaStream<byte[], byte[]>>> consumerMap = consumer.createMessageStreams(topicCount);
        
        KafkaStream<byte[], byte[]> stream = consumerMap.get("first").get(0);
        
        ConsumerIterator<byte[], byte[]> it = stream.iterator();
        
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(new String(it.next().message()));
        }
    }
}

2)官方提供案例(自动维护消费情况)(新API)

package com.root.kafka.consume;
import java.util.Arrays;
import java.util.Properties;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords;
import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer;

public class CustomNewConsumer {

	public static void main(String[] args) {

		Properties props = new Properties();
		// 定义kakfa 服务的地址,不需要将所有broker指定上 
		props.put("bootstrap.servers", "hadoop102:9092");
		// 制定consumer group 
		props.put("group.id", "test");
		// 是否自动确认offset 
		props.put("enable.auto.commit", "true");
		// 自动确认offset的时间间隔 
		props.put("auto.commit.interval.ms", "1000");
		// key的序列化类
		props.put("key.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
		// value的序列化类 
		props.put("value.deserializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer");
		// 定义consumer 
		KafkaConsumer<String, String> consumer = new KafkaConsumer<>(props);
		
		// 消费者订阅的topic, 可同时订阅多个 
		consumer.subscribe(Arrays.asList("first", "second","third"));

		while (true) {
			// 读取数据,读取超时时间为100ms 
			ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(100);
			
			for (ConsumerRecord<String, String> record : records)
				System.out.printf("offset = %d, key = %s, value = %s%n", record.offset(), record.key(), record.value());
		}
	}
}`

Kafka producer拦截器(interceptor)

拦截器原理

Producer拦截器(interceptor)是在Kafka 0.10版本被引入的,主要用于实现clients端的定制化控制逻辑。

对于producer而言,interceptor使得用户在消息发送前以及producer回调逻辑前有机会对消息做一些定制化需求,比如修改消息等。同时,producer允许用户指定多个interceptor按序作用于同一条消息从而形成一个拦截链(interceptor chain)。Intercetpor的实现接口是org.apache.kafka.clients.producer.ProducerInterceptor,其定义的方法包括:

(1)configure(configs)

获取配置信息和初始化数据时调用。

(2)onSend(ProducerRecord):

该方法封装进KafkaProducer.send方法中,即它运行在用户主线程中。Producer确保在消息被序列化以及计算分区前调用该方法。用户可以在该方法中对消息做任何操作,但最好保证不要修改消息所属的topic和分区,否则会影响目标分区的计算

(3)onAcknowledgement(RecordMetadata, Exception):

该方法会在消息被应答或消息发送失败时调用,并且通常都是在producer回调逻辑触发之前。onAcknowledgement运行在producer的IO线程中,因此不要在该方法中放入很重的逻辑,否则会拖慢producer的消息发送效率

(4)close:

关闭interceptor,主要用于执行一些资源清理工作

如前所述,interceptor可能被运行在多个线程中,因此在具体实现时用户需要自行确保线程安全。另外倘若指定了多个interceptor,则producer将按照指定顺序调用它们,并仅仅是捕获每个interceptor可能抛出的异常记录到错误日志中而非在向上传递。这在使用过程中要特别留意。

拦截器案例

和同事交流不会kafka怎么行,API奉上,不是大神也能编

 

1)需求:

实现一个简单的双interceptor组成的拦截链。第一个interceptor会在消息发送前将时间戳信息加到消息value的最前部;第二个interceptor会在消息发送后更新成功发送消息数或失败发送消息数。

2)案例实操

(1)增加时间戳拦截器

package com.root.kafka.interceptor;
import java.util.Map;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerInterceptor;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import org.apache.kafka.clients.producer.RecordMetadata;

public class TimeInterceptor implements ProducerInterceptor<String, String> {

	@Override
	public void configure(Map<String, ?> configs) {

	}

	@Override
	public ProducerRecord<String, String> onSend(ProducerRecord<String, String> record) {
		// 创建一个新的record,把时间戳写入消息体的最前部
		return new ProducerRecord(record.topic(), record.partition(), record.timestamp(), record.key(),
				System.currentTimeMillis() + "," + record.value().toString());
	}

	@Override
	public void onAcknowledgement(RecordMetadata metadata, Exception exception) {

	}

	@Override
	public void close() {

	}
}

(2)统计发送消息成功和发送失败消息数,并在producer关闭时打印这两个计数器

package com.root.kafka.interceptor;
import java.util.Map;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerInterceptor;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import org.apache.kafka.clients.producer.RecordMetadata;

public class CounterInterceptor implements ProducerInterceptor<String, String>{
    private int errorCounter = 0;
    private int successCounter = 0;

	@Override
	public void configure(Map<String, ?> configs) {
		
	}

	@Override
	public ProducerRecord<String, String> onSend(ProducerRecord<String, String> record) {
		 return record;
	}

	@Override
	public void onAcknowledgement(RecordMetadata metadata, Exception exception) {
		// 统计成功和失败的次数
        if (exception == null) {
            successCounter++;
        } else {
            errorCounter++;
        }
	}

	@Override
	public void close() {
        // 保存结果
        System.out.println("Successful sent: " + successCounter);
        System.out.println("Failed sent: " + errorCounter);
	}
}

(3)producer主程序

package com.root.kafka.interceptor;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Properties;
import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.Producer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerConfig;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;

public class InterceptorProducer {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 1 设置配置信息
		Properties props = new Properties();
		props.put("bootstrap.servers", "hadoop102:9092");
		props.put("acks", "all");
		props.put("retries", 0);
		props.put("batch.size", 16384);
		props.put("linger.ms", 1);
		props.put("buffer.memory", 33554432);
		props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
		props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
		
		// 2 构建拦截链
		List<String> interceptors = new ArrayList<>();
		interceptors.add("com.root.kafka.interceptor.TimeInterceptor"); 	interceptors.add("com.root.kafka.interceptor.CounterInterceptor"); 
		props.put(ProducerConfig.INTERCEPTOR_CLASSES_CONFIG, interceptors);
		 
		String topic = "first";
		Producer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(props);
		
		// 3 发送消息
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			
		    ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<>(topic, "message" + i);
		    producer.send(record);
		}
		 
		// 4 一定要关闭producer,这样才会调用interceptor的close方法
		producer.close();
	}
}

3)测试

(1)在kafka上启动消费者,然后运行客户端java程序。

[root@hadoop102 kafka]$ bin/kafka-console-consumer.sh --zookeeper hadoop102:2181 --from-beginning --topic first
1501904047034,message0
1501904047225,message1
1501904047230,message2
1501904047234,message3
1501904047236,message4
1501904047240,message5
1501904047243,message6
1501904047246,message7
1501904047249,message8
1501904047252,message9

(2)观察java平台控制台输出数据如下:

Successful sent: 10
Failed sent: 0

kafka Streams

概述

Kafka Streams

Kafka Streams。Apache Kafka开源项目的一个组成部分。是一个功能强大,易于使用的库。用于在Kafka上构建高可分布式、拓展性,容错的应用程序。

Kafka Streams特点

1)功能强大

高扩展性,弹性,容错

2)轻量级

无需专门的集群

一个库,而不是框架

3)完全集成

100%的Kafka 0.10.0版本兼容

易于集成到现有的应用程序

4)实时性

毫秒级延迟

并非微批处理

窗口允许乱序数据

允许迟到数据

为什么要有Kafka Stream

当前已经有非常多的流式处理系统,最知名且应用最多的开源流式处理系统有Spark Streaming和Apache Storm。Apache Storm发展多年,应用广泛,提供记录级别的处理能力,当前也支持SQL on Stream。而Spark Streaming基于Apache Spark,可以非常方便与图计算,SQL处理等集成,功能强大,对于熟悉其它Spark应用开发的用户而言使用门槛低。另外,目前主流的Hadoop发行版,如Cloudera和Hortonworks,都集成了Apache Storm和Apache Spark,使得部署更容易。

既然Apache Spark与Apache Storm拥有如此多的优势,那为何还需要Kafka Stream呢?主要有如下原因。

第一,Spark和Storm都是流式处理框架,而Kafka Stream提供的是一个基于Kafka的流式处理类库。框架要求开发者按照特定的方式去开发逻辑部分,供框架调用。开发者很难了解框架的具体运行方式,从而使得调试成本高,并且使用受限。而Kafka Stream作为流式处理类库,直接提供具体的类给开发者调用,整个应用的运行方式主要由开发者控制,方便使用和调试。

和同事交流不会kafka怎么行,API奉上,不是大神也能编

 

第二,虽然Cloudera与Hortonworks方便了Storm和Spark的部署,但是这些框架的部署仍然相对复杂。而Kafka Stream作为类库,可以非常方便的嵌入应用程序中,它对应用的打包和部署基本没有任何要求。

第三,就流式处理系统而言,基本都支持Kafka作为数据源。例如Storm具有专门的kafka-spout,而Spark也提供专门的spark-streaming-kafka模块。事实上,Kafka基本上是主流的流式处理系统的标准数据源。换言之,大部分流式系统中都已部署了Kafka,此时使用Kafka Stream的成本非常低。

第四,使用Storm或Spark Streaming时,需要为框架本身的进程预留资源,如Storm的supervisor和Spark on YARN的node manager。即使对于应用实例而言,框架本身也会占用部分资源,如Spark Streaming需要为shuffle和storage预留内存。但是Kafka作为类库不占用系统资源。

第五,由于Kafka本身提供数据持久化,因此Kafka Stream提供滚动部署和滚动升级以及重新计算的能力。

第六,由于Kafka Consumer Rebalance机制,Kafka Stream可以在线动态调整并行度。

Kafka Stream数据清洗案例

0)需求:

实时处理单词带有”>>>”前缀的内容。例如输入”root>>>ximenqing”,最终处理成“ximenqing”

1)需求分析:

和同事交流不会kafka怎么行,API奉上,不是大神也能编

 

2)案例实操

(1)创建一个工程,并添加jar包

(2)创建主类

package com.root.kafka.stream;
import java.util.Properties;
import org.apache.kafka.streams.KafkaStreams;
import org.apache.kafka.streams.StreamsConfig;
import org.apache.kafka.streams.processor.Processor;
import org.apache.kafka.streams.processor.ProcessorSupplier;
import org.apache.kafka.streams.processor.TopologyBuilder;

public class Application {

	public static void main(String[] args) {

		// 定义输入的topic
        String from = "first";
        // 定义输出的topic
        String to = "second";

        // 设置参数
        Properties settings = new Properties();
        settings.put(StreamsConfig.APPLICATION_ID_CONFIG, "logFilter");
        settings.put(StreamsConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092");

        StreamsConfig config = new StreamsConfig(settings);

        // 构建拓扑
        TopologyBuilder builder = new TopologyBuilder();

        builder.addSource("SOURCE", from)
               .addProcessor("PROCESS", new ProcessorSupplier<byte[], byte[]>() {

					@Override
					public Processor<byte[], byte[]> get() {
						// 具体分析处理
						return new LogProcessor();
					}
				}, "SOURCE")
                .addSink("SINK", to, "PROCESS");

        // 创建kafka stream
        KafkaStreams streams = new KafkaStreams(builder, config);
        streams.start();
	}
}

(3)具体业务处理

package com.root.kafka.stream;
import org.apache.kafka.streams.processor.Processor;
import org.apache.kafka.streams.processor.ProcessorContext;

public class LogProcessor implements Processor<byte[], byte[]> {
    
    private ProcessorContext context;
    
    @Override
    public void init(ProcessorContext context) {
        this.context = context;
    }

    @Override
    public void process(byte[] key, byte[] value) {
        String input = new String(value);
        
        // 如果包含“>>>”则只保留该标记后面的内容
        if (input.contains(">>>")) {
            input = input.split(">>>")[1].trim();
            // 输出到下一个topic
            context.forward("logProcessor".getBytes(), input.getBytes());
        }else{
            context.forward("logProcessor".getBytes(), input.getBytes());
        }
    }

    @Override
    public void punctuate(long timestamp) {
        
    }

    @Override
    public void close() {
        
    }
}

(4)运行程序

(5)在hadoop104上启动生产者

[root@hadoop104 kafka]$ bin/kafka-console-producer.sh --broker-list hadoop102:9092 --topic first
>hello>>>world
>h>>>root
>hahaha

(6)在hadoop103上启动消费者

[root@hadoop103 kafka]$ bin/kafka-console-consumer.sh --zookeeper hadoop102:2181 --from-beginning --topic second
world
root
hahaha
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