Kettle 4.2源码分析第三讲--Kettle 转换机制transformation介绍

转换机制

　　每个转换步骤都是ETL数据流里面的一个任务。转换步骤包括输入、处理和输出。输入步骤从外部数据源获取数据，例如文件或者数据库；处理步骤处理数据流，字段计算，流处理等，例如整合或者过滤。输出步骤将数据写会到存储系统里面，例如文件或者数据库。

图 1 转换步骤示例

1. Step类图简介

　　Kettle为扩展插件提供了4个扩展点，这4个扩展点也是每个步骤的组成。每个类都有其特定的目的及扮演的角色。以TableInput为例，下图说明了这4个类的继承体系。

图 2 StepInterface继承体系

　　实现StepInterface接口的类，在转换运行时，将是数据实际处理的位置。每个执行线程都表示一个实现StepInterface的实例。

　　BaseStep实现了StepInterface是各step具体实现类的基类。完成了公用的处理函数，如putRow()，但是对于更具体的processRow()在StepBase的子类中。StepBase的主要成员有

　　public ArrayList<RowSet>  inputRowSets，outputRowSets；

　　StepBase的子类每次从inputRowSets中取出一行数据，向outputRowSets中写入一行数据。

图 3 StepDataInterface继承体系

　　实现StepDataInterface接口的类为数据类，当插件执行时，对于每个执行执行的线程都是唯一的。保存于step相关的数据信息，比如行的元数据信息。

图 4 StepMetaInterface继承体系

　　实现了StepMetaInterface接口的类为元数据类。它的职责是保存和序列化特定步骤的实例配置，例如保存步骤的名称、字段名称等，如何生成加载xml或者读写数据库。

图 5 StepDialogInterface继承体系

　　实现了StepDialogInterface接口的类为对话框类，该类实现了该步骤与用户交互的界面，它显示一对话框，通过对话框用户可以根据自己的要求进行步骤的设定。该对话框类与元数据类关系非常密切，对话框里面的配置数据均会保存在元数据类里面。

2. 步骤间交互通信类

2.1.    RowSet

图 6 步骤之间通信机制

　　RowSet的实现类，负责步骤之间的相互通信，rowset对象即是前一个step的成员也是后一个step的成员，访问是线程安全的。

图 7 RowSet实现类内存快照

　　RowSet类中包含源step，目标step和由源向目标发送的一个rowMeta和一组data。其中data数据是以行为单位的队列（queArray）。一个RowSet作为此源step的outputrowsets的一部分。同时作为目标step的inputRowsets一部分。源Step每次向队列中写一行数据，目标step每次从队列中读取一行数据。

图 8 RowSet实现类

2.2.    行元数据

　　所有的data均擦除为object对象。步骤与步骤之间以行为单位进行处理，自然需要知道每行的结构，即行元数据。行元数据至少需要包括类型、名称，当然还可能包括字段长度、精度等常见内容。

　　行元数据不仅在执行的时候需要，而且在转换设置的时候同样需要。每个步骤的行元数据都会保存在.ktr文件或者数据库里面，所以可以根据步骤名称从TransMeta对象中获取行元数据。

　　行元数据的UML类图结构如下所示，主要有单元格元数据组成行元数据。在现有的版本中，支持的数据类型有String、Date、BigNumber、Boolean、SerializableType、Binary、Integer、Numberic。

图 9 行元数据UML类图

3. Trans配置及开启

图 10 Trans执行时序图

　　在真正运行trans之前，还需要对运行模式进行一个设置。设置结果，会传给TransGraph.start(executionConfiguration)。配置界面如下所示：

图 11 执行转换模式设置

实例化Trans的基本流程如下，Trans类时最后真正执行转换的类。实例化之前需要配置启动项，保持.ktr文件同步，然后实例化Trans类。最后，开启后台程序，这样不会影响UI的操作，真正的转换在后台执行。

图 12 实例化Trans流程图

4. Trans执行

　　trans类的执行有execute()负责，主要包含两个步骤：转换执行前的准备工作和所有线程的开启。Trans每一个步骤都会对应一个独立的线程，线程之间公国RowSet进行通信交互。

代码 Trans执行代码

   public void execute(String[] arguments) throws KettleException {

        prepareExecution(arguments);

        startThreads();

 }

4.1.    执行准备(prepareExecution)

该步骤，主要完成对通信类的初始化，对步骤的包装初始化。最后启动各个步骤初始化线程，即调用各个步骤的init()方法。准备结束之后，步骤之间的通信机制完成了，各个步骤的初始化工作也完成了。具体的流程如下所示：

图 13 准备执行流程图

1.4.2.    转换处理执行

Trans转换执行引擎类，通过startThreads（）启动步骤线程。为所有步骤添加监听器，在开启监听进程对所有线程进行监听。具体的步骤如下所示

图 14 启动所有步骤线程

1.4.3.    步骤执行过程

　　实现StepInterface的不同的step各个功能个不一样，但是它们之间也有一定的规律性。下图只列举了两个step，（TextInput）文本输入和Uniquerow(去重)。BaseStep封装了getRow（）和putRow（）方法，从上一个步骤获取数据和将数据输入到下一个步骤。

　　基类BaseStep采取了统一的处理方式，调用子类processRow以行为单位处理，核心代码如下。

　　while (stepInterface.processRow(meta, data)&& !stepInterface.isStopped());

　　processRow( )通用过程是：调用基类BaseStep 的getRow( )得到数据，对一行数据处理，处理之后调用基类putRow( )方法数据保存至outputRowSets（即next step的inputRowSets）

图 15 TextInput与Uniquerow

1.4.4.    元数据与数据关系。

　　Trans中的ETL过程（每个step）以行为单位处理，其中行的元数据信息RowMeta和数据信息统一保存在RowSet对象中。

　　在RowSet中RowMeta的成员的调试结果如下。可见rowMeta储存了每列数据的名称和类型。第一列列名flag，数据是长度为1的String；第二列列名id…

RowSet的数据信息在queArray队列中，调试结果如下：可以看出第一个数据元素是一个Object包含了3列，数据内容为（N，1，a…）