DataStream API 中的高级操作符能够高效处理许多标准转换任务。然而，特定的业务需求往往要求逻辑超越预定义窗口或简单聚合的能力。当您需要实现复杂事件处理、自定义状态过期或动态连接时，仅依赖标准操作符可能会受到局限。

Apache Flink 提供了 ProcessFunction 作为底层接口以应对这些情况。此函数让您的应用能够直接访问流处理的基本要素：状态和计时器。通过直接与这些组件交互，您可以定义任意处理行为，例如检测多个流中的模式或管理依赖于时间的工作流。

本单元侧重于 ProcessFunction 及其特殊变体的实现。我们将分析如何手动管理键控状态以及使用 TimerService 调度回调。本文将介绍 CoProcessFunction 用于连接不同流，以及 Broadcast State 模式用于向所有并行实例分发控制消息。最后，我们将实现异步 I/O 来执行对外部数据库的非阻塞查找，确保网络延迟不会降低管道的吞吐量 (throughput)。