Kafka Stream演示程序

本教程假定你第一次，且没有搭建现有的Kafka或ZooKeeper。但是，如果你已经启动了Kafka和ZooKeeper，请跳过前两个步骤。

Kafka Streams结合了在客户端编写和部署标准Java和Scala应用程序的简单性以及Kafka服务器端集群技术的优势，使这些应用程序具有高度可伸缩性，弹性，容错性，分布式等特性。

这个快速入门示例将演示如何运行一个流应用程序。一个WordCountDemo的例子（为了方便阅读，使用的是java8 lambda表达式）

// Serializers/deserializers (serde) for String and Long types
final Serde<String> stringSerde = Serdes.String();
final Serde<Long> longSerde = Serdes.Long();

// Construct a `KStream` from the input topic "streams-plaintext-input", where message values
// represent lines of text (for the sake of this example, we ignore whatever may be stored
// in the message keys).
KStream<String, String> textLines = builder.stream("streams-plaintext-input",
    Consumed.with(stringSerde, stringSerde);

KTable<String, Long> wordCounts = textLines
    // Split each text line, by whitespace, into words.
    .flatMapValues(value -> Arrays.asList(value.toLowerCase().split("\\W+")))

    // Group the text words as message keys
    .groupBy((key, value) -> value)

    // Count the occurrences of each word (message key).
    .count()

// Store the running counts as a changelog stream to the output topic.
wordCounts.toStream().to("streams-wordcount-output", Produced.with(Serdes.String(), Serdes.Long()));

从输入的文本计算出一个词出现的次数。但是，不像其他的WordCount的例子，你可能会看到，在有限的数据基础上，执行的演示应用程序的行为略有不同，因为它应该是在一个无限数据的操作，数据流。类似的有界变量，它是一种动态算法，跟踪和更新的单词计数。然而，由于它必须假设潜在的无界输入数据，它会定期输出其当前状态和结果，同时继续处理更多的数据，因为它不知道什么时候它处理过的“所有”的输入数据。

作为第一步，我们将启动Kafka，然后我们将输入数据准备到Kafka主题，然后由Kafka Streams应用程序处理。

Step 1: 下载代码

下载kafka并解压它。注意，有多个可下载的Scala版本，我们选择在这里使用推荐版本（2.11）：

> tar -xzf kafka_2.13-2.8.0.tgz
> cd kafka_2.13-2.8.0

Step 2: 启动kafka服务

Kafka使用Zookeeper，所以第一步启动Zookeeper服务。

> bin/zookeeper-server-start.sh config/zookeeper.properties
[2013-04-22 15:01:37,495] INFO Reading configuration from: config/zookeeper.properties (org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerConfig)
...

现在启动 Kafka server:

> bin/kafka-server-start.sh config/server.properties
[2013-04-22 15:01:47,028] INFO Verifying properties (kafka.utils.VerifiableProperties)
[2013-04-22 15:01:47,051] INFO Property socket.send.buffer.bytes is overridden to 1048576 (kafka.utils.VerifiableProperties)
...

Step 3: 准备输入topic并启动Kafka生产者

接下来，我们创建一个输入主题“streams-plaintext-input”，和一个输出主题"streams-wordcount-output":

> bin/kafka-topics.sh --create \
    --zookeeper localhost:2181 \
    --replication-factor 1 \
    --partitions 1 \
    --topic streams-plaintext-input
Created topic "streams-plaintext-input".

注意：因为输出主题是更新日志流（参见下面的应用程序输出的说明），所以我们为输出主题启用了压缩。

> bin/kafka-topics.sh --create \
    --zookeeper localhost:2181 \
    --replication-factor 1 \
    --partitions 1 \
    --topic streams-wordcount-output \
    --config cleanup.policy=compact
    Created topic "streams-wordcount-output".

也可以使用kafka topic工具查看主题描述：

> bin/kafka-topics.sh --zookeeper localhost:2181 --describe

Topic:streams-plaintext-input   PartitionCount:1    ReplicationFactor:1 Configs:
    Topic: streams-plaintext-input  Partition: 0    Leader: 0   Replicas: 0 Isr: 0
Topic:streams-wordcount-output  PartitionCount:1    ReplicationFactor:1 Configs:
    Topic: streams-wordcount-output Partition: 0    Leader: 0   Replicas: 0 Isr: 0

Step 4: 启动 Wordcount 程序

以下命令启动WordCount演示程序：

> bin/kafka-run-class.sh org.apache.kafka.streams.examples.wordcount.WordCountDemo

演示程序将从输入主题streams-plaintext-input中读取，对每个读取消息执行WordCount算法计算，并将其当前结果连续写入输出主题streams-wordcount-output。 因此，除了日志条目外，不会有任何STDOUT输出，因为结果会写回到Kafka中。

现在我们另外开一个终端，来启动生产者来为该主题写入一些输入数据：

> bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic streams-plaintext-input

在开一个终端，读取输出主题的数据。

> bin/kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 \
    --topic streams-wordcount-output \
    --from-beginning \
    --formatter kafka.tools.DefaultMessageFormatter \
    --property print.key=true \
    --property print.value=true \
    --property key.deserializer=org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer \
    --property value.deserializer=org.apache.kafka.common.serialization.LongDeserializer

Step 5: 处理数据

现在，我们通过输入一行文本然后按，生产一些新的消息到输入主题streams-plaintext-input。其中消息key为空，消息value为刚刚输入的字符串编码文本行（实际上，应用程序的输入数据通常会连续流入Kafka，而不是 像我们在这个快速入门中那样手动输入）：

> bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic streams-plaintext-input
all streams lead to kafka

这些消息将被Wordcount程序处理，然后输出数据到streams-wordcount-output主题中，我们新打开一个命令窗口，输出消费者：

> bin/kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 \
    --topic streams-wordcount-output \
    --from-beginning \
    --formatter kafka.tools.DefaultMessageFormatter \
    --property print.key=true \
    --property print.value=true \
    --property key.deserializer=org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer \
    --property value.deserializer=org.apache.kafka.common.serialization.LongDeserializer

all     1
streams 1
lead    1
to      1
kafka   1

这里，第一列是java.lang.String格式的Kafka消息key，表示正在计数的单词，第二列是java.lang.Longformat中的消息value，表示该单词的最新计数。

现在，用生产者继续往streams-plaintext-input主题中发消息，输入"hello kafka streams",然后：

> bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic streams-plaintext-input
all streams lead to kafka
hello kafka streams

在消费者命令窗口，你可以观察WordCount程序写入到输出主题的数据：

> bin/kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 \
    --topic streams-wordcount-output \
    --from-beginning \
    --formatter kafka.tools.DefaultMessageFormatter \
    --property print.key=true \
    --property print.value=true \
    --property key.deserializer=org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer \
    --property value.deserializer=org.apache.kafka.common.serialization.LongDeserializer

all     1
streams 1
lead    1
to      1
kafka   1
hello   1
kafka   2
streams 2

在这里，最后一行打印行kafka 2和streams 2表示计数已经从1递增到2。每当你向输入主题写入更多的输入消息时，你将观察到新的消息被添加到streams-wordcount-output主题，表示由WordCount应用程序计算出的最新字数。让我们输入一个最终的输入文本行“join kafka summit”，然后在控制台生产者中输入主题streams-wordcount-input之前的：

> bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic streams-wordcount-input
all streams lead to kafka
hello kafka streams
join kafka summit

streams-wordcount-output主题随后将显示相应的更新变化（请参见最后三行）：

> bin/kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 \
    --topic streams-wordcount-output \
    --from-beginning \
    --formatter kafka.tools.DefaultMessageFormatter \
    --property print.key=true \
    --property print.value=true \
    --property key.deserializer=org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer \
    --property value.deserializer=org.apache.kafka.common.serialization.LongDeserializer

all     1
streams 1
lead    1
to      1
kafka   1
hello   1
kafka   2
streams 2
join    1
kafka   3
summit  1

可以看到，Wordcount应用程序的输出实际上是一个连续的更新流，其中每个输出记录（即上面原始输出中的每一行）是单个单词的更新计数，也就是诸如“kafka”的记录关键字。 对于具有相同密钥的多个记录，每个后面的记录都是前一个记录的更新。

下面的两张图说明了幕后发生的事情。第一列显示KTable 当前状态的演变，它计数count的单词出现次数。 第二列显示从KTable的状态更新以及发送到输出主题streams-wordcount-output的更改记录。

首先正在处理文本行“all streams lead to kafka”。KTable正在建立，因为每个新单词都会生成一个新表格（用绿色背景突出显示），并将相应的更改记录发送到下游KStream。

当处理第二行文本“hello kafka streams”时，我们首次观察到KTable中现有的条目正在被更新（这里是：“kafka”和“streams”）。 再次，更改记录发送到输出主题。

（我们跳过了第三行如何处理的说明）。这解释了为什么输出主题具有我们上面显示的内容，因为它包含完整的变更记录。

在这个例子的范围之外，Kafka Streams在这里做的是利用表和变更日志流之间的对偶性（这里：table = KTable，changelog stream =下游KStream）：你可以发布table转换为流，并且如果你从头到尾使用整个变更日志流，则可以重新构建表的内容。

Step 6: 停止应用

最后，通过Ctrl-C停止控制台消费者，生产者，Wordcount程序，Kafka Broker和Zokeeper服务。