zookeeper监听节点java zookeeper监听机制原理

1、watcker的概念

• zookeeper提供了数据的发布/订阅功能，多个订阅者可同时监听某一特定主题对象，当该主题对象的自身状态发生变化时例如节点内容改变、节点下的子节点列表改变等，会实时、主动通知所有订阅者。
• zookeeper采用了 Watcher机制实现数据的发布订阅功能。该机制在被订阅对象发生变化时会异步通知客户端，因此客户端不必在 Watcher注册后轮询阻塞，从而减轻了客户端压力。
• watcher机制事件上与观察者模式类似，也可看作是一种观察者模式在分布式场景下的实现方式。

2、watcher架构

watcher实现由三个部分组成：

• zookeeper服务端
• zookeeper客户端
• 客户端的ZKWatchManager对象

客户端首先将 Watcher注册到服务端，同时将 Watcher对象保存到客户端的watch管理器中。当Zookeeper服务端监听的数据状态发生变化时，服务端会主动通知客户端，接着客户端的 Watch管理器会**触发相关 Watcher**来回调相应处理逻辑，从而完成整体的数据 发布/订阅流程。

3、watcher特性

特性	说明
一次性	watcher是一次性的，一旦被触发就会移除，再次使用时需要重新注册
客户端顺序回调	watcher回调是顺序串行执行的，只有回调后客户端才能看到最新的数据状态。一个watcher回调逻辑不应该太多，以免影响别的watcher执行
轻量级	WatchEvent是最小的通信单位，结构上只包含通知状态、事件类型和节点路径，并不会告诉数据节点变化前后的具体内容
时效性	watcher只有在当前session彻底失效时才会无效，若在session有效期内快速重连成功，则watcher依然存在，仍可接收到通知；

4、watcher接口设计

Watcher是一个接口，任何实现了Watcher接口的类就算一个新的Watcher。Watcher内部包含了两个枚举类：KeeperState、EventType

（1）Watcher通知状态(KeeperState)

KeeperState是客户端与服务端连接状态发生变化时对应的通知类型。路径为org.apache.zookeeper.Watcher.EventKeeperState，是一个枚举类，其枚举属性如下：

枚举属性	说明
SyncConnected	客户端与服务器正常连接时
Disconnected	客户端与服务器断开连接时
Expired	会话session失效时
AuthFailed	身份认证失败时

（2）Watcher事件类型(EventType)

EventType是数据节点znode发生变化时对应的通知类型。EventType变化时KeeperState永远处于SyncConnected通知状态下；当keeperState发生变化时，EventType永远为None。其路径为org.apache.zookeeper.Watcher.Event.EventType，是一个枚举类，枚举属性如下：

枚举属性	说明
None	无
NodeCreated	Watcher监听的数据节点被创建时
NodeDeleted	Watcher监听的数据节点被删除时
NodeDataChanged	Watcher监听的数据节点内容发生更改时(无论数据是否真的变化)
NodeChildrenChanged	Watcher监听的数据节点的子节点列表发生变更时

注意：客户端接收到的相关事件通知中只包含状态以及类型等信息，不包含节点变化前后的具体内容，变化前的数据需业务自身存储，变化后的数据需要调用get等方法重新获取

（3）捕获相应的事件

上面讲到zookeeper客户端连接的状态和zookeeper对znode节点监听的事件类型，下面我们来讲解如何建立zookeeper的***watcher监听***。在zookeeper中采用zk.getChildren(path,watch)、zk.exists(path,watch)、zk.getData(path,watcher,stat)这样的方式来为某个znode注册监听 。

下表以node-x节点为例，说明调用的注册方法和可用监听事件间的关系：

注册方式	created	childrenChanged	Changed	Deleted
zk.exists("/node-x",watcher)	可监控		可监控	可监控
zk.getData("/node-x",watcher)			可监控	可监控
zk.getChildren("/node-x",watcher)		可监控		可监控

（6）注册watcher的方法

客户端与服务器端的连接状态

• KeeperState：通知状态
• SyncConnected：客户端与服务器正常连接时
• Disconnected：客户端与服务器断开连接时
• Expired：会话session失效时
• AuthFailed：身份认证失败时
• 事件类型为：None

public class ZkConnectionWatcher implements Watcher {
    @Override
    public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
        Event.KeeperState state = watchedEvent.getState();
        if(state == Event.KeeperState.SyncConnected){
            // 正常
            System.out.println("正常连接");
        }else if (state == Event.KeeperState.Disconnected){
            // 可以用Windows断开虚拟机网卡的方式模拟
            // 当会话断开会出现，断开连接不代表不能重连，在会话超时时间内重连可以恢复正常
            System.out.println("断开连接");
        }else if (state == Event.KeeperState.Expired){
            // 没有在会话超时时间内重新连接，而是当会话超时被移除的时候重连会走进这里
            System.out.println("连接过期");
        }else if (state == Event.KeeperState.AuthFailed){
            // 在操作的时候权限不够会出现
            System.out.println("授权失败");
        }
        countDownLatch.countDown();
    }
    private static final String IP = "192.168.133.133:2181"
;
    private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 5000为会话超时时间
        ZooKeeper zooKeeper = new ZooKeeper(IP, 5000, new ZkConnectionWatcher());
        countDownLatch.await();
        // 模拟授权失败
        zooKeeper.addAuthInfo("digest1","itcast1:123451".getBytes());
        byte[] data = zooKeeper.getData("/hadoop", false, null);
        System.out.println(new String(data));
        TimeUnit.SECONDS.sleep(50);
    }
}

watcher检查节点

exists

• exists(String path, boolean b)
• exists(String path, Watcher w)
• NodeCreated：节点创建
• NodeDeleted：节点删除
• NodeDataChanged：节点内容

public class EventTypeTest {
    private static final String IP = "192.168.133.133:2181";
    private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
    private static ZooKeeper zooKeeper;

    // 采用zookeeper连接创建时的监听器
    public static void exists1() throws Exception{
        zooKeeper.exists("/watcher1",true);
    }
    // 自定义监听器
    public static void exists2() throws Exception{
        zooKeeper.exists("/watcher1",(WatchedEvent w) -> {
            System.out.println("自定义" + w.getType());
        });
    }
    // 演示使用多次的监听器
    public static void exists3() throws Exception{
        zooKeeper.exists("/watcher1", new Watcher() {
            @Override
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
                try {
                    System.out.println("自定义的" + watchedEvent.getType());
                } finally {
                    try {
                        zooKeeper.exists("/watcher1",this);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
    }
    // 演示一节点注册多个监听器
    public static void exists4() throws Exception{
        zooKeeper.exists("/watcher1",(WatchedEvent w) -> {
            System.out.println("自定义1" + w.getType());
        });
        zooKeeper.exists("/watcher1", new Watcher() {
            @Override
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
                try {
                    System.out.println("自定义2" + watchedEvent.getType());
                } finally {
                    try {
                        zooKeeper.exists("/watcher1",this);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
    }
    // 测试
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        zooKeeper = new ZooKeeper(IP, 5000, new ZKWatcher());
        countDownLatch.await();
        exists4();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(50);
    }

    static class ZKWatcher implements Watcher{
        @Override
        public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
            countDownLatch.countDown();
            System.out.println("zk的监听器" + watchedEvent.getType());
        }
    }

}

getData

• getData(String path, boolean b, Stat stat)
• getData(String path, Watcher w, Stat stat)
• NodeDeleted：节点删除
• NodeDataChange：节点内容发生变化

getChildren

• getChildren(String path, boolean b)
• getChildren(String path, Watcher w)
• NodeChildrenChanged：子节点发生变化
• NodeDeleted：节点删除