Flink实时大数据处理技术 教案全套 01-10 Apache Flink概述 -Flink 数据仓库项目实战

章节名称ApacheFlink概述课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间1/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink是什么？教学内容·Flink的起源·Flink的发展过程和主要版本·Flink的定义·编程语言的选择教学目的了解Flink的起源使学生了解ApacheFlink的起源背景，包括它为何被创建以及它解决了哪些现有数据处理框架的问题。让学生了解Flink背后的团队和贡献者，以及这些贡献者是如何影响Flink的发展轨迹的。明确Flink的发展过程和主要版本使学生熟悉Flink的发展历史，包括它的主要里程碑和版本更新。让学生了解每个主要版本带来的新特性和改进，以及这些特性是如何影响Flink在数据处理领域的地位的。引导学生思考版本迭代中功能取舍的决策过程，并探讨这些决策对实际应用场景的影响。知道Flink的定义使学生准确理解Flink的定义，包括它是什么、它的主要功能和用途。让学生了解Flink与其他数据处理框架的区别和联系。引导学生思考Flink在实时数据流处理领域的应用价值，并讨论它在当前数据处理技术栈中的地位。掌握如何编程语言的选择使学生了解Flink支持的编程语言（主要是Java和Scala），并掌握如何根据具体需求选择合适的编程语言。引导学生理解不同编程语言在Flink开发中的优缺点，以及它们对性能、开发效率和可维护性的影响。鼓励学生通过实践项目来掌握使用不同编程语言进行Flink开发的技能，并培养他们的编程能力和问题解决能力。教学重难点·重点：Flink的起源Flink的定义·难点：Flink的定义编程语言的选择教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称ApacheFlink概述课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间2/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink层次架构教学内容·架构设计·API&Libraries层·Runtime核心层·物理部署层教学目的架构设计了解Flink采用分层的架构设计，了解Flink架构设计中的三层功能。2.API&Libraries层明确API&Libraries层主要提供了编程API和顶层类库等功能，了解其在Flink中的作用。Runtime核心层知道Runtime核心层是Flink分布式计算框架的核心实现层，包括作业转换，任务调度，资源分配，任务执行等功能，了解Runtime核心层的作用和对应组件与原理。物理部署层掌握Flink的物理部署层部署模式，了解通过Flink的集成支持，Flink应用程序可以运行在YARN、Mesos、Kubernetes等多种资源管理框架上，从而实现资源统一管理、调度和监控。教学重难点·重点：架构设计API&Libraries层·难点：3.Runtime核心层4.物理部署层教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤1.复习提问2.导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。6.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称ApacheFlink概述课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间3/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题大数据处理架构的发展教学内容·Flink的起源·Kappa架构·流处理框架的发展教学目的1.Flink的起源了解Flink的起源中的Lambda架构，知道Lambda架构是一种大数据处理架构并了解其内部的组件、原理、工作流程、优缺点等。2.Kappa架构明确Lambda架构存在一定的缺点，为了解决Lambda架构的缺点，后续也出现了一些新的架构和技术，例如Kappa架构。知道Kappa架构是一种大数据处理架构并了解其内部的组件、原理、工作流程、优缺点等。3.流处理框架的发展掌握不同阶段流处理框架的发展历程以及在每个阶段中组件、原理、工作原理等方面的演变和优化。教学重难点·重点：1..Flink的起源2.流处理框架的发展·难点：1.Kappa架构教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤1.复习提问2.导入本节内容。4.精讲本节内容。5.进行本节小结。6.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称ApacheFlink概述课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间4/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink应用场景教学内容·事件驱动型应用·数据分析应用·数据管道应用·行业应用教学目的1.事件驱动型应用了解事件驱动型应用了解其内部的组件、原理、工作流程、优缺点等、掌握具体的实际应用。2.数据分析应用明确数据分析应用了解其内部的组件、原理、工作流程、优缺点等、掌握具体的实际应用。了解Flink对数据分析的支持方式和内容。3.数据管道应用明确数据管道应用了解其内部的组件、原理、工作流程、优缺点等、掌握具体的实际应用。了解Flink对数据管道应用的支持方式和内容。4.行业应用知道Flink在国内外有那些互联网公司得到广泛应用，以及应用的场景和模块等。教学重难点·重点：1.事件驱动型应用2.行业应用·难点：1.数据分析应用2.数据管道应用教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称ApacheFlink概述课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间5/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink生态系统和社区教学内容·Flink的生态系统和相关工具·Flink的社区和贡献者教学目的1.Flink的生态系统和相关工具了解Flink的生态系统由多个项目和工具组成，了解这些项目和工具提供了各种功能和扩展，并能够让Flink在不同的场景下得以应用。2.Flink的社区和贡献者了解Flink的社区是一个开放且充满活力的社区，由来自不同背景、不同地域、不同组织的贡献者组成。知道Flink的社区对Flink的发展的作用和贡献等。教学重难点·重点：1.Flink的生态系统和相关工具·难点：1.Flink的社区和贡献者教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称ApacheFlink概述课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间6/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink与其他大数据框架的关系教学内容·Flink与Hadoop·Flink与Hive·Flink与SparkStreaming·Flink与Storm教学目的1.Flink与Hadoop了解Flink与Hadoop之间的联系和区别以及各自的应用场景。并且知道Flink与Hadoop可以进行集成，并且能够进行数据存储和分析等。2.Flink与Hive了解Flink与Hive之间的联系和区别以及各自的应用场景。3.Flink与SparkStreaming了解Flink与SparkStreaming之间的联系和区别以及各自的应用场景，以及操作使用和底层的区别。4.Flink与Storm了解Flink与Storm之间的联系和区别以及各自的应用场景，以及操作使用和底层的区别。教学重难点·重点：·Flink与Hadoop·Flink与Storm·难点：·Flink与Hadoop·Flink与Storm教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称Scala语言课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间7/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Scala语言概述教学内容·Scala简介·scala开发环境配置·创建scala项目教学目的1.Scala简介了解Scala是面向对象编程和函数式编程的编程语言，以及特性、特点和应用方式、场景等。2.scala开发环境配置了解scala开发环境需要的硬件、软件、系统等配置方式等。3.创建scala项目掌握如何在开发工具中创建scala项目、以及创建scala项目的过程。教学重难点·重点：·Scala简介·难点：·scala开发环境配置·创建scala项目教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称Scala语言课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间8/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题类型体系结构教学内容·类型体系结构·变量的定义与使用·字面量与插值表达式·运算符·流程控制语句教学目的1.类型体系结构了解Scala的类型体系以及体系中的层次。掌握Scala的类型体系的拓扑图。2.变量的定义与使用掌握在Scala中，变量可以使用var和val关键字定义。并且知道var和val关键字在定义变量时的联系与区别和方式。字面量与插值表达式掌握在Scala中，字面量与插值表达式在使用时的联系与区别和方式。运算符掌握在scala中有那些运算符以及他们各自的作用、使用方式、使用注意事项等。5.流程控制语句掌握scala中有那些流程控制语句以及他们各自的作用、使用方式、使用注意事项等。教学重难点·重点：·类型体系结构·难点：·scala开发环境配置·变量的定义与使用·字面量与插值表达式·运算符·流程控制语句教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称Scala语言课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间9/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题集合教学内容·集合概述·Array和ArrayBuffer·Tuple·List和ListBuffer·Set·Map·集合操作符号教学目的1.集合概述了解到Scala集合体系结构是Scala语言的重要组成部分，是使用Scala进行编程的核心之一。知道Scala集合体系结构可以分为三个层次以及每个层次作用等内容。2.Array和ArrayBuffer掌握什么是Array和ArrayBuffer并且掌握其导入方式、声明方式、使用方式、API、使用场景、特性等内容。3.Tuple掌握什么是Tuple并且掌握其导入方式、声明方式、使用方式、API、使用场景、特性等内容。4.List和ListBuffer掌握什么是List和ListBuffer并且掌握其导入方式、声明方式、使用方式、API、使用场景、特性等内容。5.Set掌握什么是Set并且掌握其导入方式、声明方式、使用方式、API、使用场景、特性等内容。6.Map掌握什么是Map并且掌握其导入方式、声明方式、使用方式、API、使用场景、特性等内容。集合操作符号掌握Scala集合操作符号其使用方式、API、使用场景、特性、返回值类型等内容。教学重难点·重点：·Array和ArrayBuffer·Tuple·List和ListBuffer·Set·Map·集合操作符号·难点：·Array和ArrayBuffer·Tuple·List和ListBuffer·Set·Map·集合操作符号教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称Scala语言课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间10/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题函数式编程教学内容·函数的定义与使用·匿名函数·高阶函数·柯里化与闭包教学目的1.函数的定义与使用让学生了解Scala中函数的基本定义方式，包括参数列表、函数体、返回值类型等。掌握如何在Scala程序中定义和使用函数，以及函数调用时的参数传递方式。理解Scala中函数的默认参数、可变参数等高级特性。使学生能够编写出结构清晰、易于理解的函数，提高代码的可读性和可维护性。2.匿名函数让学生了解Scala中匿名函数（也称为lambda表达式）的概念和用途。掌握如何在Scala中定义和使用匿名函数，以及它们在函数式编程中的重要作用。使学生能够利用匿名函数来简化代码，提高代码的可读性和简洁性。培养学生使用函数式编程思维来解决问题的习惯。3.高阶函数让学生了解高阶函数的概念，即能够接收函数作为参数或返回函数的函数。掌握Scala中高阶函数的使用方法和技巧，以及它们在编程中的实际应用场景。使学生能够通过高阶函数来实现更复杂的逻辑和算法，提高代码的灵活性和可重用性。培养学生的抽象思维能力和编程技巧，提高他们解决复杂问题的能力。4.柯里化与闭包让学生了解柯里化（Currying）的概念及其在Scala中的应用，包括将多参数函数转换为一系列单参数函数的过程。掌握柯里化在Scala中的实现方法和应用场景，以及它如何简化函数的使用和调用。使学生了解闭包（Closure）的概念及其在Scala中的作用，包括闭包如何捕获其定义时的环境并在需要时访问这些环境变量。培养学生利用柯里化和闭包来编写更强大、更灵活的代码的能力，提高他们的编程技巧和解决问题的能力。教学重难点·重点：·函数的定义与使用·难点：·匿名函数·高阶函数·柯里化与闭包教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称Scala语言课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间11/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题面向对象编程教学内容·基本使用·条件守卫·常用匹配·样例类教学目的1.基本使用使学生了解面向对象编程（OOP）的基本概念和原则，包括类、对象、封装、继承和多态等。教授学生如何在Scala中定义类、创建对象，并理解类成员（字段、方法、构造器等）的访问控制。培养学生使用面向对象编程思维解决问题的能力，能够将现实世界中的事物抽象为类和对象。让学生掌握Scala中面向对象编程的特有语法和特性，如case类、单例对象等。条件守卫使学生理解条件守卫（如if-else语句）在Scala编程中的重要作用，能够根据条件执行不同的代码块。教授学生如何编写清晰、简洁的条件守卫语句，避免冗余和嵌套过深的代码结构。引导学生学会利用Scala的模式匹配（PatternMatching）功能，实现更强大、更灵活的条件判断。培养学生的逻辑思维能力，使其能够根据业务需求和程序逻辑合理使用条件守卫。常用匹配使学生了解Scala中常用匹配的概念和用法，包括字符串匹配、正则表达式匹配等。教授学生如何使用Scala的匹配表达式（MatchExpression）和模式匹配（PatternMatching）功能，实现精确的数据匹配和处理。引导学生学会利用Scala的集合操作（如filter、map、reduce等）结合匹配功能，实现复杂的数据处理和分析。培养学生的模式识别能力和数据处理能力，使其能够高效、准确地处理各种类型的数据。样例类使学生了解样例类在Scala中的定义和作用，理解其作为数据模型的优势。教授学生如何定义和使用样例类，包括字段声明、构造器自动生成、默认方法（如toString、equals、hashCode等）的自动实现等。引导学生学会利用样例类的模式匹配功能，实现简洁、高效的数据处理和逻辑判断。培养学生的数据建模能力和代码复用能力，使其能够构建清晰、可维护的数据结构。教学重难点·重点：·基本使用·难点：·条件守卫·常用匹配·样例类教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称环境搭建和应用部署课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间12/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink开发环境搭建教学内容·CentOS环境准备·项目初始化·项目结构与依赖教学目的CentOS环境准备使学生了解CentOS操作系统的基本概念和特性，以及它在大数据和流处理环境中的适用性。教授学生如何在CentOS系统上安装和配置必要的软件和工具，以支持Flink集群的部署和运行。培养学生独立配置系统环境的能力，为后续Flink项目的开发和运行奠定基础。使学生熟悉Linux命令行操作，为在CentOS系统中进行Flink的调试和管理做好准备。项目初始化使学生了解Flink项目的创建和初始化过程，包括创建Maven或Gradle项目、添加Flink依赖等。教授学生使用Maven或Gradle等构建工具来管理Flink项目的依赖和构建过程。引导学生理解Flink项目的目录结构和常用配置文件的作用，为后续的项目开发做好准备。培养学生的项目管理和组织能力，使其能够高效地开展Flink项目的开发和维护工作。项目结构与依赖使学生了解Flink项目的典型结构和模块划分，以及各个模块之间的依赖关系。教授学生如何根据业务需求设计合理的项目结构，包括数据源处理、业务逻辑处理、结果输出等模块。引导学生理解Flink依赖管理的重要性，包括Flink核心依赖、连接器依赖、扩展库依赖等。培养学生的代码组织能力和依赖管理能力，使其能够编写结构清晰、易于维护的Flink代码。教学重难点·重点：·CentOS环境准备·难点：·项目初始化·项目结构与依赖教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称环境搭建和应用部署课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间13/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink开发环境搭建教学内容·CentOS环境准备·项目初始化·项目结构与依赖教学目的1.CentOS环境准备使学生了解CentOS操作系统的基本概念和特性，以及它在大数据和流处理环境中的适用性。教授学生如何在CentOS系统上安装和配置必要的软件和工具，以支持Flink集群的部署和运行。培养学生独立配置系统环境的能力，为后续Flink项目的开发和运行奠定基础。使学生熟悉Linux命令行操作，为在CentOS系统中进行Flink的调试和管理做好准备。2.项目初始化使学生了解Flink项目的创建和初始化过程，包括创建Maven或Gradle项目、添加Flink依赖等。教授学生使用Maven或Gradle等构建工具来管理Flink项目的依赖和构建过程。引导学生理解Flink项目的目录结构和常用配置文件的作用，为后续的项目开发做好准备。培养学生的项目管理和组织能力，使其能够高效地开展Flink项目的开发和维护工作。4.项目结构与依赖使学生了解Flink项目的典型结构和模块划分，以及各个模块之间的依赖关系。教授学生如何根据业务需求设计合理的项目结构，包括数据源处理、业务逻辑处理、结果输出等模块。引导学生理解Flink依赖管理的重要性，包括Flink核心依赖、连接器依赖、扩展库依赖等。培养学生的代码组织能力和依赖管理能力，使其能够编写结构清晰、易于维护的Flink代码。教学重难点·重点：·CentOS环境准备·难点：·项目初始化·项目结构与依赖教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称环境搭建和应用部署课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间14/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink词频统计教学内容·批处理方式·流处理方式·两种方式对比·向集群提交作业教学目的批处理方式使学生理解批处理（BatchProcessing）的基本概念，包括批处理的特点、应用场景和优势。教授学生如何使用Flink进行批处理作业的开发，包括数据源读取、数据处理和结果输出等关键步骤。引导学生理解Flink批处理引擎的工作原理，如批处理作业的执行流程、资源分配和容错处理等。培养学生的数据处理能力和编程技能，使其能够编写高效、稳定的批处理作业。流处理方式使学生理解流处理（StreamProcessing）的基本概念，包括流处理的特点、应用场景和优势。教授学生如何使用Flink进行流处理作业的开发，包括数据源接入、实时数据处理和结果输出等关键步骤。引导学生理解Flink流处理引擎的工作原理，如事件时间、处理时间和摄入时间，以及状态管理和容错处理等。培养学生的实时数据处理能力和编程技能，使其能够编写高效、低延迟的流处理作业。两种方式对比使学生明确批处理和流处理之间的区别和联系，理解它们在数据处理领域的适用场景和优缺点。教授学生如何根据具体业务需求选择合适的处理方式，以及如何在Flink中实现这两种处理方式的切换。引导学生思考批处理和流处理在大数据处理领域的互补性，以及它们在未来数据处理技术中的发展趋势。培养学生的分析能力和决策能力，使其能够灵活应对不同的数据处理需求。向集群提交作业使学生了解Flink集群的基本概念和架构，包括集群的组成、部署方式和配置参数等。教授学生如何将开发好的Flink作业提交到集群中执行，包括作业打包、提交命令和参数配置等步骤。引导学生理解Flink集群的资源管理和任务调度机制，以及如何在集群中监控和管理作业的执行情况。培养学生的集群操作能力和作业管理能力，使其能够熟练地在Flink集群中部署和管理作业。教学重难点·重点：·两种方式对比·向集群提交作业·难点：·批处理方式·流处理方式教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称环境搭建和应用部署课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间15/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink集群部署教学内容·Flink集群核心组件·部署模式·Standalone模式·YARN模式教学目的1.Flink集群核心组件使学生了解Flink集群的基本架构和核心组件，包括JobManager、TaskManager、Dispatcher、ResourceManager等。教授学生每个核心组件的作用、功能以及它们之间的协作关系。引导学生理解Flink集群如何通过这些组件共同工作以执行分布式数据处理任务。培养学生的系统架构分析能力，使其能够理解Flink集群的工作机制和性能瓶颈。部署模式使学生了解Flink的多种部署模式，包括SessionCluster、Per-JobCluster以及Kubernetes等。教授每种部署模式的特点、适用场景和配置方法。引导学生根据业务需求选择合适的部署模式，并理解不同模式对资源利用率和作业执行效率的影响。培养学生的决策能力和资源管理能力，使其能够根据集群环境和业务需求进行灵活部署。Standalone模式使学生深入理解Standalone模式的工作原理，包括集群启动、作业提交、资源分配和故障恢复等过程。教授学生如何搭建和配置Standalone模式的Flink集群，包括环境准备、配置文件修改和集群启动命令等。引导学生通过实践了解Standalone模式的优缺点，以及在实际应用中如何优化其性能和稳定性。培养学生的动手能力和问题解决能力，使其能够独立完成Standalone模式Flink集群的搭建和运维。YARN模式使学生了解YARN（YetAnotherResourceNegotiator）作为资源管理器在大数据处理中的作用。教授学生如何将Flink与YARN集成，实现Flink作业的动态资源管理和调度。引导学生理解YARN模式下Flink作业的提交、执行和监控过程，以及YARN如何为Flink提供资源隔离和容错支持。培养学生的集成能力和系统调优能力，使其能够在YARN环境下高效运行Flink作业并优化集群性能。教学重难点·重点：·Flink集群核心组件·部署模式·难点：·Standalone模式·YARN模式教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称环境搭建和应用部署课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间16/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink集群部署教学内容·Flink集群核心组件·部署模式·Standalone模式·YARN模式教学目的1.Flink集群核心组件使学生了解Flink集群的基本架构和核心组件，包括JobManager、TaskManager、Dispatcher、ResourceManager等。教授学生每个核心组件的作用、功能以及它们之间的协作关系。引导学生理解Flink集群如何通过这些组件共同工作以执行分布式数据处理任务。培养学生的系统架构分析能力，使其能够理解Flink集群的工作机制和性能瓶颈。部署模式使学生了解Flink的多种部署模式，包括SessionCluster、Per-JobCluster以及Kubernetes等。教授每种部署模式的特点、适用场景和配置方法。引导学生根据业务需求选择合适的部署模式，并理解不同模式对资源利用率和作业执行效率的影响。培养学生的决策能力和资源管理能力，使其能够根据集群环境和业务需求进行灵活部署。Standalone模式使学生深入理解Standalone模式的工作原理，包括集群启动、作业提交、资源分配和故障恢复等过程。教授学生如何搭建和配置Standalone模式的Flink集群，包括环境准备、配置文件修改和集群启动命令等。引导学生通过实践了解Standalone模式的优缺点，以及在实际应用中如何优化其性能和稳定性。培养学生的动手能力和问题解决能力，使其能够独立完成Standalone模式Flink集群的搭建和运维。YARN模式使学生了解YARN（YetAnotherResourceNegotiator）作为资源管理器在大数据处理中的作用。教授学生如何将Flink与YARN集成，实现Flink作业的动态资源管理和调度。引导学生理解YARN模式下Flink作业的提交、执行和监控过程，以及YARN如何为Flink提供资源隔离和容错支持。培养学生的集成能力和系统调优能力，使其能够在YARN环境下高效运行Flink作业并优化集群性能。教学重难点·重点：·Flink集群核心组件·部署模式·难点：·Standalone模式·YARN模式教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称YARN模式的部署与应用提交课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间17/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink集群部署教学内容·环境准备·会话模式·单作业模式教学目的环境准备使学生了解运行Flink所需的基本环境要求，包括硬件资源、操作系统、Java环境等。教授学生如何配置Flink环境，包括下载Flink安装包、设置环境变量、配置Flink配置文件等。引导学生通过实践进行环境准备，掌握Flink环境搭建的完整流程。培养学生的系统配置能力和动手能力，使其能够独立完成Flink环境的搭建和配置会话模式使学生理解会话模式的工作原理，包括集群的长时间运行、作业的提交和执行等。教授学生如何在会话模式下提交Flink作业，包括作业提交命令、参数设置和提交后的监控等。引导学生通过实践体验会话模式的优点，如资源共享、作业间通信等，并理解其可能带来的资源管理和隔离问题。培养学生的作业提交和监控能力，使其能够在会话模式下高效管理Flink作业。单作业模式使学生理解单作业模式的工作原理，包括为每个作业单独启动集群、资源独立分配和作业完成后集群关闭等。教授学生如何在单作业模式下提交Flink作业，并比较其与会话模式的区别。引导学生通过实践体验单作业模式的优点，如资源隔离性更好、管更灵活等，并理解其可能带来的启动延迟和资源利用率问题。培养学生的资源隔离意识和作业管理能力，使其能够根据实际情况选择合适的作业提交模式。教学重难点·重点：·会话模式·单作业模式·难点：·会话模式·单作业模式教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称Flink流处理架构与原理课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间18/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题流处理模型与原理教学内容·数据流的概念·流处理和批处理·流处理的原理·流处理的模型·流处理的优化策略教学目的数据流的概念使学生理解数据流（DataStreams）在数据处理中的基本概念，包括数据的流动方式、数据流的特性（如无限性、有序性等）。教授学生数据流在不同应用场景中的表示方法和重要性，例如实时数据流在在线系统中的角色。引导学生认识到数据流在分布式处理系统中的核心地位，为后续学习流处理和批处理奠定基础。流处理和批处理使学生明确流处理和批处理的基本概念，理解它们之间的区别和联系。教授学生流处理和批处理在数据处理中的适用场景，例如流处理适用于实时数据分析，而批处理适用于离线数据分析。引导学生思考如何在特定业务场景下选择合适的处理方式，培养学生的分析和决策能力。流处理的原理使学生深入理解流处理的工作原理，包括事件时间（EventTime）、处理时间（ProcessingTime）和摄入时间（IngestionTime）的概念。教授学生流处理中的状态管理、容错处理、时间窗口等关键技术点。引导学生通过实践掌握流处理的基本原理和关键技术，为后续的流处理模型学习和优化策略打下基础。流处理的模型使学生了解流处理中的常见模型，如有状态流处理（StatefulStreamProcessing）、无状态流处理（StatelessStreamProcessing）以及时间窗口模型（TimeWindowModel）等。教授学生如何根据业务需求选择合适的流处理模型，并理解不同模型在处理延迟、资源利用率等方面的特点。引导学生通过案例分析了解流处理模型在实际应用中的效果，培养学生的应用实践能力。流处理的优化策略使学生了解流处理中常见的性能瓶颈和优化点，如数据倾斜、资源分配不均等。教授学生流处理的优化策略，包括并行度调整、状态后端选择、时间语义优化等。引导学生通过实践应用这些优化策略，提高流处理作业的性能和稳定性。培养学生的系统调优能力和问题解决能力，使其能够在实际应用中不断优化流处理作业的性能。教学重难点·重点：·数据流的概念·流处理和批处理·难点：·流处理的原理·流处理的模型·流处理的优化策略教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称Flink流处理架构与原理课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间19/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink流处理架构教学内容·Flink的数据流模型·算子·Flink的状态管理·Flink的容错机制·Flink在流计算中的优化教学目的Flink的数据流模型使学生理解Flink数据流模型的基本概念，包括数据流图（DataflowGraph）的构造和表示方法。教授学生如何在Flink中定义和操作数据流，包括源（Source）、转换（Transformation）和汇（Sink）等组件。引导学生理解数据流在Flink中的并行执行模型，以及如何通过并行度设置来影响数据流的处理效率。2.算子使学生了解Flink中不同类型的算子（Operators），包括Map、FlatMap、Filter、KeyBy、Reduce、Window等，并理解它们的作用和用法。教授学生如何根据业务需求选择合适的算子来构建数据处理流程。引导学生通过实践掌握算子的组合和嵌套使用，以实现复杂的数据处理逻辑。3.Flink的状态管理使学生理解Flink状态管理的概念及其在流处理中的重要性，包括状态的类型（键值状态、列表状态等）和存储方式（内存、RocksDB等）。教授学生如何在Flink中定义和使用状态，以支持有状态的计算和容错恢复。引导学生理解状态一致性模型（Exactly-Once）的原理和实现方式，并探讨其在实时数据处理中的优势。4.Flink的容错机制使学生了解Flink的容错机制，包括检查点（Checkpointing）和状态快照（StateSnapshots）的概念和工作原理。教授学生如何配置和使用Flink的容错机制，以确保在发生故障时能够恢复数据流的状态和计算。引导学生通过实践体验Flink容错机制的效果，并探讨如何根据业务需求选择合适的容错策略。5.Flink在流计算中的优化使学生了解Flink在流计算中常见的性能瓶颈和优化点，如反压（Backpressure）、数据倾斜（DataSkew）、网络传输等。教授学生Flink的优化策略和技术，包括并行度调整、资源分配优化、状态后端选择、网络配置优化等。引导学生通过实践应用这些优化策略，提高Flink流计算作业的性能和稳定性。培养学生的系统调优能力和问题解决能力，使其能够在实际应用中不断优化Flink流计算作业的性能。教学重难点·重点：·Flink的数据流模型·算子·难点：·Flink的状态管理·Flink的容错机制·Flink在流计算中的优化教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称Flink流处理架构与原理课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间20/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题Flink集群架构教学内容·集群组件的协作·Tasks和算子链·TaskSlots和资源管理教学目的1.集群组件的协作使学生理解Flink集群的组成和各个组件的功能，包括JobManager、TaskManager、Dispatcher、ResourceManager等。教授学生Flink集群中各个组件是如何协同工作的，以支持任务的提交、调度、执行和监控等过程。引导学生通过实际部署和配置Flink集群，深入理解集群组件的协作机制和配置选项。培养学生的集群管理和维护能力，使其能够在实际环境中部署、配置和管理Flink集群。Tasks和算子链使学生了解Flink中Task的概念，包括它是如何根据数据流图（DataflowGraph）中的转换（Transformation）和算子（Operator）来生成的。教授学生算子链（OperatorChains）的概念和优势，包括减少数据传输开销、提高计算效率等。引导学生理解Flink如何根据算子的类型和属性自动构建算子链，并探讨如何通过配置来手动调整算子链的生成。培养学生的数据流分析和算子链构建能力，使其能够优化Flink作业的性能和效率。3.TaskSlots和资源管理使学生理解Flink中TaskSlot的概念和用途，包括它是如何作为资源管理的基本单位来分配资源的。教授学生Flink的资源管理机制，包括如何根据集群的可用资源来动态分配和调度TaskSlots。引导学生通过实践探索Flink的资源管理策略，包括并行度设置、SlotSharingGroup等，并理解它们对作业性能和资源利用率的影响。培养学生的资源管理和优化能力，使其能够合理配置Flink集群的资源，以满足不同作业的需求。教学重难点·重点：·集群组件的协作·难点：·Tasks和算子链·TaskSlots和资源管理教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称流处理API课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间21/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题基本使用教学内容·DataStream是什么·基础程序·并行度的设置教学目的1.DataStream是什么使学生了解DataStream在Flink中的核心概念，它是Flink处理无界数据流的主要API。教授学生DataStream的基本特性和用法，包括如何从数据源读取数据、如何对数据应用转换操作（如map、filter、reduce等）、以及如何将数据写入到外部系统。引导学生理解DataStreamAPI的编程模型，包括数据流图的构建、算子的执行顺序和并行处理等概念。培养学生的数据流处理意识，使其能够使用DataStreamAPI来构建高效、可靠的数据处理应用。基础程序教授学生编写简单的Flink程序的基本步骤，包括创建Flink执行环境、定义数据源、编写数据处理逻辑和定义数据接收器。引导学生通过实践编写一个完整的Flink程序，包括读取数据、执行转换操作以及输出结果。教授学生如何使用Flink提供的各种算子（如MapFunction、FilterFunction、ReduceFunction等）来实现数据处理逻辑。培养学生的编程能力和问题解决能力，使其能够编写出满足实际需求的Flink程序。并行度的设置使学生理解并行度在Flink中的重要性，以及它如何影响程序的性能和资源利用率。教授学生如何设置Flink程序的并行度，包括全局并行度和操作级并行度的设置方法。引导学生探讨并行度设置对程序性能的影响，并通过实验来验证不同并行度设置下的执行效率和资源利用率。培养学生的优化意识，使其能够根据实际需求合理配置Flink程序的并行度，以提高程序的执行效率和资源利用率。教学重难点·重点：·DataStream是什么·难点：·基础程序·并行度的设置教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称流处理API课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间22/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题DataStream数据源教学内容·内置DataSource·自定义DataSource教学目的内置DataSource使学生了解Flink中内置的各种数据源（DataSource）组件，这些组件提供了从各种数据源（如文件、数据库、Kafka等）读取数据的能力。教授学生如何使用Flink的内置数据源API来快速构建数据流处理应用，无需编写额外的数据读取代码。引导学生理解不同内置数据源的工作原理和适用场景，使其能够根据实际需求选择合适的数据源。培养学生的快速开发能力，使其能够利用Flink的内置数据源快速构建出满足业务需求的数据处理应用。自定义DataSource教授学生如何在Flink中自定义数据源，以满足特殊的数据读取需求。导学生理解自定义数据源的实现原理和步骤，包括定义数据源类、实现数据源接口、处理数据读取和并行化等。教授学生如何使用Flink提供的API和工具来辅助自定义数据源的开发，如使用SourceFunction接口、并行化工具等。培养学生的创新能力和问题解决能力，使其能够根据实际业务需求自定义数据源，并解决在开发过程中遇到的问题。教学重难点·重点：·内置DataSource·自定义DataSource·难点：·内置DataSource·自定义DataSource教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称流处理API课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间23/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题DataStream转换算子教学内容·数据流转换·RichFunction·物理分区·算子链·资源组教学目的数据流转换让学生了解Flink如何处理和转换数据流。掌握Flink中数据流转换的基本操作，如map、filter、flatMap等。理解数据流转换在实时数据处理中的重要性，以及它们如何影响数据流的性能和准确性。学会如何根据业务需求设计合适的数据流转换逻辑。RichFunction介绍RichFunction在Flink编程模型中的作用和优势。让学生掌握如何通过RichFunction来访问运行时上下文信息，如广播状态、定时器服务等。让学生了解如何使用RichFunction来处理更复杂的业务逻辑，如自定义聚合、状态管理等。培养学生利用RichFunction进行更高级别的Flink编程和优化的能力。物理分区让学生了解物理分区在Flink分布式处理中的重要性。掌握Flink中物理分区的概念和策略，如keyBy、rebalance等。学会如何根据数据特性和业务需求选择合适的物理分区策略。理解物理分区如何影响数据流的传输效率、负载均衡和容错性。算子链介绍算子链在Flink执行计划中的概念和作用。让学生掌握算子链的创建和优化方法，以提高数据处理效率。学会如何分析Flink作业的执行计划，找出可能的性能瓶颈和优化点。理解算子链对减少网络传输和内存消耗的重要性，以及它在实现高效实时数据处理中的作用。资源组让学生了解资源组在Flink集群资源管理中的作用。掌握如何配置和管理Flink资源组，以满足不同作业的资源需求。学会如何根据作业优先级、资源利用率等因素进行资源调度和分配。理解资源组在提高集群资源利用率、保障作业服务质量方面的作用，以及它在实现高效、稳定的实时数据处理平台中的重要性。教学重难点·重点：·物理分区·算子链·资源组·难点：·物理分区·算子链·资源组教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称流处理API课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间24/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题DataStreamSink教学内容·DataSinks·自定义Sink教学目的DataSinks理解DataSinks的作用：让学生明确DataSinks在Flink数据流处理中的位置和作用，即作为数据流的终点，负责将处理后的数据输出到外部系统或存储中。熟悉常见的DataSinks：介绍并让学生熟悉Flink支持的常见DataSinks，如Kafka、Elasticsearch、JDBC、FileSystem等，以及如何使用这些Sinks将数据输出到对应的系统或存储中。掌握DataSinks的配置和使用：指导学生如何配置和使用Flink的DataSinks，包括设置连接参数、序列化方式、数据格式等，确保数据能够正确、高效地输出到目标系统或存储。理解DataSinks的性能和可靠性：让学生了解不同DataSinks的性能特点、容错机制和最佳实践，以便在实际应用中根据需求选择合适的Sinks并优化其性能。自定义Sink理解自定义Sink的必要性：当Flink提供的标准Sinks无法满足特定需求时，需要自定义Sink。让学生理解自定义Sink的必要性，并激发他们探索和学习自定义Sink的兴趣。掌握自定义Sink的开发流程：指导学生掌握自定义Sink的开发流程，包括定义Sink类、实现序列化接口、处理并行度和容错等。通过实际案例和练习，让学生熟练掌握自定义Sink的开发技巧。理解自定义Sink的关键点：强调自定义Sink开发中的关键点，如数据一致性、容错处理、性能优化等。让学生明确在开发自定义Sink时需要注意的问题，并给出相应的解决方案和建议。实践应用：鼓励学生将自定义Sink应用到实际项目中，以解决特定的数据输出问题。通过实践应用，让学生深入理解自定义Sink的实用性和价值，并提升他们的实际开发能力。教学重难点·重点：·DataSinks·自定义Sink·难点：·DataSinks·自定义Sink教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称流处理API课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间25/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题用户行为实时分析教学内容·用户行为实时分析教学目的1.理解实时分析的重要性：让学生明白为什么需要对用户行为进行实时分析，包括实时监测、快速响应业务需求、优化用户体验等。2.掌握Flink基本概念和特性：让学生了解Flink作为流处理框架的核心概念，如数据流、时间语义、状态管理等。介绍Flink的特性，如低延迟、高吞吐量、事件时间处理、状态一致性等，以及它们在用户行为实时分析中的作用。3.熟悉用户行为数据源：介绍常见的用户行为数据源，如Web服务器日志、移动应用日志、数据库变更日志等。让学生了解如何获取、处理和整合这些数据源以供实时分析。4.掌握Flink的API和编程模型：指导学生熟悉Flink的DataStreamAPI和TableAPI，以及如何使用它们来构建用户行为实时分析应用。让学生了解Flink的编程模型，包括时间窗口、状态管理、事件时间处理等，并学会如何在应用中应用这些概念。5.实践用户行为实时分析场景：通过实际案例和练习，让学生实践用户行为实时分析场景，如用户活跃度分析、用户路径分析、实时推荐等。指导学生如何根据业务需求设计合适的数据流转换逻辑、选择适当的窗口大小和滑动间隔、配置合适的并行度等。6.优化和调试Flink应用：让学生了解如何监控和调优Flink应用的性能，包括资源利用率、吞吐量、延迟等。指导学生如何诊断和解决Flink应用中可能出现的问题，如数据倾斜、状态溢出、背压等。7.培养数据驱动思维：鼓励学生通过实时分析用户行为数据来洞察业务趋势、发现潜在问题、优化产品策略。培养学生使用数据来驱动决策、指导行动的习惯，提高他们的数据素养和业务分析能力。教学重难点·重点：·用户行为实时分析·难点：·用户行为实时分析教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称时间和窗口课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间26/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题时间与窗口的概念教学内容·Flink中的时间·窗口·水位线教学目的Flink中的时间教学目的：让学生明白在流处理中时间的重要性，以及Flink如何处理时间。具体内容：介绍Flink中的三种时间语义：事件时间（EventTime）、处理时间（ProcessingTime）和摄入时间（IngestionTime）。解释每种时间语义的定义、应用场景和优缺点。强调事件时间在处理乱序事件和保证全局一致性方面的优势。窗口教学目的：让学生了解窗口在流处理中的作用，并熟悉Flink支持的窗口类型及其用法。具体内容：介绍窗口的基本概念，包括时间窗口和计数窗口。详细说明Flink支持的窗口类型，如滚动窗口（TumblingWindows）、滑动窗口（SlidingWindows）、会话窗口（SessionWindows）等。指导学生如何根据业务需求选择合适的窗口类型，并编写相应的Flink代码实现窗口操作。强调窗口操作在实时数据分析、异常检测、用户行为分析等方面的应用场景。3.水位线教学目的：让学生了解水位线在Flink事件时间处理中的作用，以及如何配置和使用水位线。具体内容：解释水位线的概念和作用，即标记事件时间进度的机制。介绍水位线的生成方式，如基于时间戳、基于系统时间等。指导学生如何配置和使用水位线，以确保事件时间处理的正确性和可靠性。强调水位线在处理乱序事件和延迟数据方面的作用，以及如何通过调整水位线参数来优化性能。教学重难点·重点：·Flink中的时间·窗口·水位线·难点：·Flink中的时间·窗口·水位线教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称时间和窗口课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间27/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题窗口的基本使用教学内容·窗口分配器·内置窗口分配器·触发器·内置触发器教学目的1.理解窗口分配器（WindowAssigner）的概念与重要性教学目的：让学生明确窗口分配器在Flink流处理中的核心作用，即如何将事件分配到不同的时间窗口中。具体内容：介绍窗口分配器的概念，阐述它在Flink流处理流程中的位置和作用。讲解窗口分配器如何基于时间或计数将事件分配给不同的窗口。强调窗口分配器对于流处理中时间敏感操作的重要性，如用户行为分析、交易统计等。2.掌握内置窗口分配器（Built-inWindowAssigners）的使用教学目的：让学生了解Flink提供的内置窗口分配器，并学会在实际场景中使用它们。具体内容：详细介绍Flink提供的内置窗口分配器，如滚动窗口（TumblingWindows）、滑动窗口（SlidingWindows）、会话窗口（SessionWindows）等。指导学生如何根据业务需求选择合适的窗口分配器，并编写相应的Flink代码实现窗口操作。通过实际案例，演示如何使用内置窗口分配器处理数据流。3.理解触发器（Trigger）的作用与机制教学目的：让学生了解触发器在窗口操作中的关键作用，即决定何时触发窗口的计算和输出。具体内容：讲解触发器的概念和作用，说明它在窗口生命周期中的位置。介绍触发器的基本机制，包括元素的添加、元素的移除、窗口的清理等。强调触发器在控制窗口输出频率、避免数据丢失或重复输出等方面的作用。4.掌握内置触发器（Built-inTriggers）的使用与定制教学目的：让学生了解Flink提供的内置触发器，并学会如何根据业务需求定制触发器。具体内容：详细介绍Flink提供的内置触发器，如ProcessingTimeTrigger、EventTimeTrigger等。指导学生如何根据业务需求选择合适的内置触发器，并编写相应的Flink代码。讲解如何定制触发器，以满足特定的业务需求，如基于自定义条件的触发器、组合触发器等。通过实际案例，演示如何定制触发器并应用到流处理中。教学重难点·重点：·窗口分配器·内置窗口分配器·难点：·触发器·内置触发器教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称时间和窗口课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间28/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题窗口函数教学内容·ReduceFunction·AggregateFunction·ProcessWindowFunction·增量聚合的ProcessWindowFunction教学目的1.理解ReduceFunction的作用与用法教学目的：让学生理解ReduceFunction在Flink中作为一种简单的聚合函数的作用，并学会如何使用它进行状态聚合。具体内容：介绍ReduceFunction的概念，说明它如何接收两个输入元素并返回一个新的元素。演示如何使用ReduceFunction对数据流中的元素进行聚合操作，如求和、求最大值等。强调ReduceFunction的幂等性特点，即对于相同的输入集合，无论调用顺序如何，结果都应该是相同的。2.掌握AggregateFunction的使用与特点教学目的：让学生了解AggregateFunction作为更复杂的聚合函数的功能，并学会使用它进行更复杂的聚合操作。具体内容：讲解AggregateFunction的概念，说明它如何维护聚合的中间状态，并支持累加器和累加器提取器。演示如何使用AggregateFunction进行复杂的聚合操作，如计算平均值、方差等。强调AggregateFunction的灵活性，它允许用户自定义累加器的行为和状态更新的逻辑。3.理解ProcessWindowFunction的作用与用法教学目的：让学生理解ProcessWindowFunction在Flink窗口处理中的核心作用，并学会如何使用它进行窗口内的数据处理。具体内容：介绍ProcessWindowFunction的概念，说明它如何接收一个窗口的所有元素和窗口的元数据信息。演示如何使用ProcessWindowFunction处理窗口内的数据，包括数据的过滤、转换、聚合等操作。强调ProcessWindowFunction在处理复杂业务逻辑和自定义窗口处理方面的能力。4.掌握增量聚合的ProcessWindowFunction的使用与优势教学目的：让学生了解增量聚合的ProcessWindowFunction在处理大数据流时的优势，并学会如何使用它进行高效的聚合操作。具体内容：讲解增量聚合的概念，说明它如何避免在每次窗口触发时重新计算整个窗口的聚合结果。演示如何使用增量聚合的ProcessWindowFunction进行窗口聚合操作，展示其高效性和性能优势。强调增量聚合在处理大数据流时的重要性，它可以显著提高系统的吞吐量和响应速度。教学重难点·重点：·ReduceFunction·AggregateFunction·难点：·ProcessWindowFunction·增量聚合的ProcessWindowFunction教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称处理函数与状态管理课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间29/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题处理函数教学内容·ProcessFunction·KeyedProcessFunction·定时器教学目的1.理解ProcessFunction的作用与用法教学目的：使学生理解ProcessFunction在Flink中作为底层处理单元的作用，以及它如何提供对数据流的低级别访问和控制。具体内容：介绍ProcessFunction的概念，说明它如何接收并处理单个或多个输入元素，并且可以发出零个、一个或多个输出元素。演示如何使用ProcessFunction来处理流数据，包括数据过滤、转换、输出等操作。强调ProcessFunction的灵活性，它可以用于实现复杂的业务逻辑和自定义的数据处理流程。2.掌握KeyedProcessFunction的使用与特性教学目的：让学生深入了解KeyedProcessFunction在Flink中的特性，以及它如何基于键（Key）对流数据进行处理和状态管理。具体内容：介绍KeyedProcessFunction的概念，说明它如何对具有相同键（Key）的事件进行分组，并在每个键的上下文中执行操作。演示如何使用KeyedProcessFunction来处理键控流数据，包括状态管理、时间控制等。强调KeyedProcessFunction在构建有状态流处理应用时的重要性，它可以实现基于键的复杂计算和状态更新。3.理解并应用Flink中的定时器教学目的：让学生理解Flink中定时器的作用和用法，并学会在ProcessFunction和KeyedProcessFunction中使用定时器来实现时间敏感的操作。具体内容：解释定时器在Flink中的概念，说明它如何用于在指定时间触发操作。演示如何在ProcessFunction和KeyedProcessFunction中注册和使用定时器，包括事件时间定时器和处理时间定时器。强调定时器在实现基于时间的窗口操作、延迟处理、超时检测等场景中的应用价值。指导学生如何结合使用定时器和其他Flink功能（如状态管理、水印等）来构建健壮且高效的流处理应用。教学重难点·重点：·ProcessFunction·KeyedProcessFunction·定时器·难点：·KeyedProcessFunction·定时器教学方式·提问法·讲授法·引导法·案例法教学用具·笔记本电脑·window10·IntelliJIDEA2020.1.2·课堂极域教学平台·VMware·虚拟机教学步骤复习提问导入本节内容。3.精讲本节内容。4.进行本节小结。5.布置课后作业。教学环节复习提问新课讲解课堂答疑课程小结作业布置时间分配(分钟计算)章节名称处理函数与状态管理课序/课时总课时课程性质考试方式授课教师编制时间30/2课时80必修/选修闭卷/大作业课题多流操作教学内容·Union·Connect·定时器·WindowJoin·IntervalJoin·侧输出流·处理迟到数据教学目的1.Union教学目的：理解Union在Flink中的功能，即将多个数据流合并为一个数据流。掌握如何在Flink中使用Union操作，并理解合并后的数据流特性。具体内容：介绍Union的概念，即多个DataStream的合并操作。演示Union操作的基本语法和用法，如stream1.union(stream2,stream3,...)。强调Union操作后数据流的数据类型需保持一致。指导学生注意Union操作可能带来的水位线问题及其处理策略。2.Connect教学目的：了解Connect在Flink中的作用，即连接两个数据流以进行进一步的处理或转换。掌握Connect操作的基本用法和常见应用场景。具体内容：介绍Connect操作的概念和用途，如实时日志分析、流式数据清洗等。演示Connect操作的基本语法和用法，包括如何将数据源与清洗逻辑、分析逻辑等进行连接。指导学生理解Connect操作后数据流的变化和可能的后续操作。3.定时器（Timer）教学目的：理解Flink中定时器的作用和原理，包括处理时间和事件时间定时器。掌握如何在Flink任务中注册和使用定时器。具体内容：介绍定时器的概念和类型，包括ProcessingTimeTimer和EventTimeTimer。演示如何在KeyedProcessFunction中注册和使用定时器。讲解定时器的触发条件和回调逻辑。指导学生如何根据业务需求合理使用定时器。4.WindowJoin教学目的：理解WindowJoin的概念和用途，即在时间窗口内对两个数据流进行连接操作。掌握如何在Flink中实现WindowJoin操作。具体内容：介绍Windo