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# Java 原生接口

## 安装

### 依赖

* JDK >= 1.8
* Maven >= 3.6

### 安装方法

在根目录下运行：

```shell
mvn clean install -pl iotdb-client/session -am -Dmaven.test.skip=true
```

### 在 MAVEN 中使用原生接口

```xml
<dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.apache.iotdb</groupId>
      <artifactId>iotdb-session</artifactId>
      <version>${project.version}</version>
    </dependency>
</dependencies>
```

## 语法说明

 - 对于 IoTDB-SQL 接口：传入的 SQL 参数需要符合  [语法规范](../User-Manual/Syntax-Rule.md#字面值常量) ，并且针对 JAVA 字符串进行反转义，如双引号前需要加反斜杠。（即：经 JAVA 转义之后与命令行执行的 SQL 语句一致。） 
 - 对于其他接口： 
   - 经参数传入的路径或路径前缀中的节点： 在 SQL 语句中需要使用反引号（`）进行转义的，此处均需要进行转义。 
   - 经参数传入的标识符（如模板名）：在 SQL 语句中需要使用反引号（`）进行转义的，均可以不用进行转义。
 - 语法说明相关代码示例可以参考：`example/session/src/main/java/org/apache/iotdb/SyntaxConventionRelatedExample.java`

## 基本接口说明

下面将给出 Session 对应的接口的简要介绍和对应参数：

### 初始化

* 初始化 Session

``` java
// 全部使用默认配置
session = new Session.Builder.build();

// 指定一个可连接节点
session = 
    new Session.Builder()
        .host(String host)
        .port(int port)
        .build();

// 指定多个可连接节点
session = 
    new Session.Builder()
        .nodeUrls(List<String> nodeUrls)
        .build();

// 其他配置项
session = 
    new Session.Builder()
        .fetchSize(int fetchSize)
        .username(String username)
        .password(String password)
        .thriftDefaultBufferSize(int thriftDefaultBufferSize)
        .thriftMaxFrameSize(int thriftMaxFrameSize)
        .enableRedirection(boolean enableRedirection)
        .version(Version version)
        .build();
```

其中，version 表示客户端使用的 SQL 语义版本，用于升级 0.13 时兼容 0.12 的 SQL 语义，可能取值有：`V_0_12`、`V_0_13`、`V_1_0`。

* 开启 Session

``` java
void open()
```

* 开启 Session，并决定是否开启 RPC 压缩

``` java
void open(boolean enableRPCCompression)
```

注意: 客户端的 RPC 压缩开启状态需和服务端一致

* 关闭 Session

``` java
void close()
```

### 数据定义接口 DDL

#### Database 管理

* 设置 database

``` java
void setStorageGroup(String storageGroupId)
```

* 删除单个或多个 database

``` java
void deleteStorageGroup(String storageGroup)
void deleteStorageGroups(List<String> storageGroups)
```
#### 时间序列管理

* 创建单个或多个时间序列

``` java
void createTimeseries(String path, TSDataType dataType,
      TSEncoding encoding, CompressionType compressor, Map<String, String> props,
      Map<String, String> tags, Map<String, String> attributes, String measurementAlias)
      
void createMultiTimeseries(List<String> paths, List<TSDataType> dataTypes,
      List<TSEncoding> encodings, List<CompressionType> compressors,
      List<Map<String, String>> propsList, List<Map<String, String>> tagsList,
      List<Map<String, String>> attributesList, List<String> measurementAliasList)
```

* 创建对齐时间序列

```
void createAlignedTimeseries(String prefixPath, List<String> measurements,
      List<TSDataType> dataTypes, List<TSEncoding> encodings,
      List <CompressionType> compressors, List<String> measurementAliasList);
```

注意：目前**暂不支持**使用传感器别名。

* 删除一个或多个时间序列

``` java
void deleteTimeseries(String path)
void deleteTimeseries(List<String> paths)
```

* 检测时间序列是否存在

``` java
boolean checkTimeseriesExists(String path)
```

#### 元数据模版

* 创建元数据模板，可以通过先后创建 Template、MeasurementNode 的对象，描述模板内物理量结构与类型、编码方式、压缩方式等信息，并通过以下接口创建模板

``` java
public void createSchemaTemplate(Template template);

Class Template {
    private String name;
    private boolean directShareTime;
    Map<String, Node> children;
    public Template(String name, boolean isShareTime);
    
    public void addToTemplate(Node node);
    public void deleteFromTemplate(String name);
    public void setShareTime(boolean shareTime);
}

Abstract Class Node {
    private String name;
    public void addChild(Node node);
    public void deleteChild(Node node);
}

Class MeasurementNode extends Node {
    TSDataType dataType;
    TSEncoding encoding;
    CompressionType compressor;
    public MeasurementNode(String name, 
                           TSDataType dataType, 
                           TSEncoding encoding,
                          CompressionType compressor);
}
```

通过上述类的实例描述模板时，Template 内应当仅能包含单层的 MeasurementNode，具体可以参见如下示例：

``` java
MeasurementNode nodeX = new MeasurementNode("x", TSDataType.FLOAT, TSEncoding.RLE, CompressionType.SNAPPY);
MeasurementNode nodeY = new MeasurementNode("y", TSDataType.FLOAT, TSEncoding.RLE, CompressionType.SNAPPY);
MeasurementNode nodeSpeed = new MeasurementNode("speed", TSDataType.DOUBLE, TSEncoding.GORILLA, CompressionType.SNAPPY);

// This is the template we suggest to implement
Template flatTemplate = new Template("flatTemplate");
template.addToTemplate(nodeX);
template.addToTemplate(nodeY);
template.addToTemplate(nodeSpeed);

createSchemaTemplate(flatTemplate);
```

* 完成模板挂载操作后，可以通过如下的接口在给定的设备上使用模板注册序列，或者也可以直接向相应的设备写入数据以自动使用模板注册序列。

``` java
void createTimeseriesUsingSchemaTemplate(List<String> devicePathList)
```

* 将名为'templateName'的元数据模板挂载到'prefixPath'路径下，在执行这一步之前，你需要创建名为'templateName'的元数据模板
* **请注意，我们强烈建议您将模板设置在 database 或 database 下层的节点中，以更好地适配未来版本更新及各模块的协作**

``` java
void setSchemaTemplate(String templateName, String prefixPath)
```

- 将模板挂载到 MTree 上之后，你可以随时查询所有模板的名称、某模板被设置到 MTree 的所有路径、所有正在使用某模板的所有路径，即如下接口：

``` java
/** @return All template names. */
public List<String> showAllTemplates();

/** @return All paths have been set to designated template. */
public List<String> showPathsTemplateSetOn(String templateName);

/** @return All paths are using designated template. */
public List<String> showPathsTemplateUsingOn(String templateName)
```

- 如果你需要删除某一个模板，请确保在进行删除之前，MTree 上已经没有节点被挂载了模板，对于已经被挂载模板的节点，可以用如下接口卸载模板；


``` java
void unsetSchemaTemplate(String prefixPath, String templateName);
public void dropSchemaTemplate(String templateName);
```

* 请注意，如果一个子树中有多个孩子节点需要使用模板，可以在其共同父母节点上使用 setSchemaTemplate 。而只有在已有数据点插入模板对应的物理量时，模板才会被设置为激活状态，进而被 show timeseries 等查询检测到。
* 卸载'prefixPath'路径下的名为'templateName'的元数据模板。你需要保证给定的路径'prefixPath'下需要有名为'templateName'的元数据模板。

注意：目前不支持从曾经在'prefixPath'路径及其后代节点使用模板插入数据后（即使数据已被删除）卸载模板。


### 数据操作接口 DML

#### 数据写入

推荐使用 insertTablet 帮助提高写入效率

* 插入一个 Tablet，Tablet 是一个设备若干行数据块，每一行的列都相同
  * **写入效率高**
  * **支持批量写入**
  * **支持写入空值**：空值处可以填入任意值，然后通过 BitMap 标记空值

``` java
void insertTablet(Tablet tablet)

public class Tablet {
  /** deviceId of this tablet */
  public String prefixPath;
  /** the list of measurement schemas for creating the tablet */
  private List<MeasurementSchema> schemas;
  /** timestamps in this tablet */
  public long[] timestamps;
  /** each object is a primitive type array, which represents values of one measurement */
  public Object[] values;
  /** each bitmap represents the existence of each value in the current column. */
  public BitMap[] bitMaps;
  /** the number of rows to include in this tablet */
  public int rowSize;
  /** the maximum number of rows for this tablet */
  private int maxRowNumber;
  /** whether this tablet store data of aligned timeseries or not */
  private boolean isAligned;
}
```

* 插入多个 Tablet

``` java
void insertTablets(Map<String, Tablet> tablets)
```

* 插入一个 Record，一个 Record 是一个设备一个时间戳下多个测点的数据。这里的 value 是 Object 类型，相当于提供了一个公用接口，后面可以通过 TSDataType 将 value 强转为原类型

  其中，Object 类型与 TSDataType 类型的对应关系如下表所示：

  | TSDataType | Object       |
  |------------|--------------|
  | BOOLEAN    | Boolean      |
  | INT32      | Integer      |
  | DATE       | LocalDate    |
  | INT64      | Long         |
  | TIMESTAMP  | Long         |
  | FLOAT      | Float        |
  | DOUBLE     | Double       |
  | TEXT       | String, Binary |
  | STRING     | String, Binary |
  | BLOB       | Binary |

``` java
void insertRecord(String prefixPath, long time, List<String> measurements,
   List<TSDataType> types, List<Object> values)
```

* 插入多个 Record

``` java
void insertRecords(List<String> deviceIds,
        List<Long> times,
        List<List<String>> measurementsList,
        List<List<TSDataType>> typesList,
        List<List<Object>> valuesList)
```

* 插入同属于一个 device 的多个 Record

``` java
void insertRecordsOfOneDevice(String deviceId, List<Long> times,
    List<List<String>> measurementsList, List<List<TSDataType>> typesList,
    List<List<Object>> valuesList)
```

#### 带有类型推断的写入

当数据均是 String 类型时，我们可以使用如下接口，根据 value 的值进行类型推断。例如：value 为 "true" ，就可以自动推断为布尔类型。value 为 "3.2" ，就可以自动推断为数值类型。服务器需要做类型推断，可能会有额外耗时，速度较无需类型推断的写入慢

* 插入一个 Record，一个 Record 是一个设备一个时间戳下多个测点的数据

``` java
void insertRecord(String prefixPath, long time, List<String> measurements, List<String> values)
```

* 插入多个 Record

``` java
void insertRecords(List<String> deviceIds, List<Long> times,
   List<List<String>> measurementsList, List<List<String>> valuesList)
```

* 插入同属于一个 device 的多个 Record

``` java
void insertStringRecordsOfOneDevice(String deviceId, List<Long> times,
    List<List<String>> measurementsList, List<List<String>> valuesList)
```

#### 对齐时间序列的写入

对齐时间序列的写入使用 insertAlignedXXX 接口，其余与上述接口类似：

* insertAlignedRecord
* insertAlignedRecords
* insertAlignedRecordsOfOneDevice
* insertAlignedStringRecordsOfOneDevice
* insertAlignedTablet
* insertAlignedTablets

#### 数据删除

* 删除一个或多个时间序列在某个时间点前或这个时间点的数据

``` java
void deleteData(String path, long endTime)
void deleteData(List<String> paths, long endTime)
```

#### 数据查询

* 时间序列原始数据范围查询：
  - 指定的查询时间范围为左闭右开区间，包含开始时间但不包含结束时间。

``` java
SessionDataSet executeRawDataQuery(List<String> paths, long startTime, long endTime);
```

* 最新点查询：
  - 查询最后一条时间戳大于等于某个时间点的数据。
  ``` java
  SessionDataSet executeLastDataQuery(List<String> paths, long lastTime);
  ```
  - 快速查询单设备下指定序列最新点，支持重定向；如果您确认使用的查询路径是合法的，可将`isLegalPathNodes`置为true以避免路径校验带来的性能损失。
  ``` java
  SessionDataSet executeLastDataQueryForOneDevice(
      String db, String device, List<String> sensors, boolean isLegalPathNodes);
  ```

* 聚合查询：
  - 支持指定查询时间范围。指定的查询时间范围为左闭右开区间，包含开始时间但不包含结束时间。
  - 支持按照时间区间分段查询。

``` java
SessionDataSet executeAggregationQuery(List<String> paths, List<Aggregation> aggregations);

SessionDataSet executeAggregationQuery(
    List<String> paths, List<Aggregation> aggregations, long startTime, long endTime);

SessionDataSet executeAggregationQuery(
    List<String> paths,
    List<Aggregation> aggregations,
    long startTime,
    long endTime,
    long interval);

SessionDataSet executeAggregationQuery(
    List<String> paths,
    List<Aggregation> aggregations,
    long startTime,
    long endTime,
    long interval,
    long slidingStep);
```

### IoTDB-SQL 接口

* 执行查询语句

``` java
SessionDataSet executeQueryStatement(String sql)
```

* 执行非查询语句

``` java
void executeNonQueryStatement(String sql)
```

### 写入测试接口 (用于分析网络带宽)

不实际写入数据，只将数据传输到 server 即返回

* 测试 insertRecord

``` java
void testInsertRecord(String deviceId, long time, List<String> measurements, List<String> values)

void testInsertRecord(String deviceId, long time, List<String> measurements,
        List<TSDataType> types, List<Object> values)
```

* 测试 testInsertRecords

``` java
void testInsertRecords(List<String> deviceIds, List<Long> times,
        List<List<String>> measurementsList, List<List<String>> valuesList)

void testInsertRecords(List<String> deviceIds, List<Long> times,
        List<List<String>> measurementsList, List<List<TSDataType>> typesList,
        List<List<Object>> valuesList)
```

* 测试 insertTablet

``` java
void testInsertTablet(Tablet tablet)
```

* 测试 insertTablets

``` java
void testInsertTablets(Map<String, Tablet> tablets)
```

### 示例代码

浏览上述接口的详细信息，请参阅代码 ```session/src/main/java/org/apache/iotdb/session/Session.java```

使用上述接口的示例代码在 ```example/session/src/main/java/org/apache/iotdb/SessionExample.java```

使用对齐时间序列和元数据模板的示例可以参见 `example/session/src/main/java/org/apache/iotdb/AlignedTimeseriesSessionExample.java`

## 针对原生接口的连接池

我们提供了一个针对原生接口的连接池 (`SessionPool`)，使用该接口时，你只需要指定连接池的大小，就可以在使用时从池中获取连接。
如果超过 60s 都没得到一个连接的话，那么会打印一条警告日志，但是程序仍将继续等待。

当一个连接被用完后，他会自动返回池中等待下次被使用；
当一个连接损坏后，他会从池中被删除，并重建一个连接重新执行用户的操作；
你还可以像创建 Session 那样在创建 SessionPool 时指定多个可连接节点的 url，以保证分布式集群中客户端的高可用性。

对于查询操作：

1. 使用 SessionPool 进行查询时，得到的结果集是`SessionDataSet`的封装类`SessionDataSetWrapper`;
2. 若对于一个查询的结果集，用户并没有遍历完且不再想继续遍历时，需要手动调用释放连接的操作`closeResultSet`;
3. 若对一个查询的结果集遍历时出现异常，也需要手动调用释放连接的操作`closeResultSet`.
4. 可以调用 `SessionDataSetWrapper` 的 `getColumnNames()` 方法得到结果集列名 

使用示例可以参见 `session/src/test/java/org/apache/iotdb/session/pool/SessionPoolTest.java`

或 `example/session/src/main/java/org/apache/iotdb/SessionPoolExample.java`

## 集群信息相关的接口 （仅在集群模式下可用）

集群信息相关的接口允许用户获取如数据分区情况、节点是否当机等信息。
要使用该 API，需要增加依赖：

```xml
<dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.apache.iotdb</groupId>
      <artifactId>iotdb-thrift-cluster</artifactId>
      <version>${project.version}</version>
    </dependency>
</dependencies>
```

建立连接与关闭连接的示例：

```java
import org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol;
import org.apache.thrift.transport.TSocket;
import org.apache.thrift.transport.TTransport;
import org.apache.thrift.transport.TTransportException;
import org.apache.iotdb.rpc.RpcTransportFactory;

public class CluserInfoClient {
  TTransport transport;
  ClusterInfoService.Client client;
  public void connect() {
    transport =
      RpcTransportFactory.INSTANCE.getTransport(
        new TSocket(
          // the RPC address
          IoTDBDescriptor.getInstance().getConfig().getRpcAddress(),
          // the RPC port
          ClusterDescriptor.getInstance().getConfig().getClusterRpcPort()));
    try {
      transport.open();
    } catch (TTransportException e) {
      Assert.fail(e.getMessage());
    }
    //get the client
    client = new ClusterInfoService.Client(new TBinaryProtocol(transport));
   }
  public void close() {
    transport.close();
  }  
}
```

API 列表：

* 获取集群中的各个节点的信息（构成哈希环）

``` java
list<Node> getRing();
```

* 给定一个路径（应包括一个 SG 作为前缀）和起止时间，获取其覆盖的数据分区情况：

```java 
/**
 * @param path input path (should contains a database name as its prefix)
 * @return the data partition info. If the time range only covers one data partition, the the size
 * of the list is one.
 */
list<DataPartitionEntry> getDataPartition(1:string path, 2:long startTime, 3:long endTime);
```

* 给定一个路径（应包括一个 SG 作为前缀），获取其被分到了哪个节点上：
```java  
/**
 * @param path input path (should contains a database name as its prefix)
 * @return metadata partition information
 */
list<Node> getMetaPartition(1:string path);
```

* 获取所有节点的死活状态：
``` java
/**
 * @return key: node, value: live or not
 */
map<Node, bool> getAllNodeStatus();
```

* 获取当前连接节点的 Raft 组信息（投票编号等）（一般用户无需使用该接口）:
```java  
/**
 * @return A multi-line string with each line representing the total time consumption, invocation
 *     number, and average time consumption.
 */
string getInstrumentingInfo();
```