【自用】zookeeper学习总结

一、zookeeper安装（linux环境）

1.环境准备

ZooKeeper服务器是用Java创建的，它运行在JVM之上。需要安装JDK 7或更高版本。

2.上传zookeeper安装包

3.进入压缩包目录

tar -zxvf apache-zookeeper-3.5.6-bin.tar.gz

4.进入apache-zookeeper-3.5.6-bin文件夹内，新建文件夹zkdata，并复制zkdata的绝对路径。

5.进入apache-zookeeper-3.5.6-bin/conf里面，复制文件zoo_sample.cfg，命名为zoo.cfg

cp zoo_sample.cfg  zoo.cfg

6.编辑zoo.cfg

vim ./zoo.cfg

把dataDir改成第4步新建的文件夹zkdata的绝对路径。

7.进入zookeeper-3.5.6/bin内，启动zookeeper

#启动zookeeper
./zkServer.sh start

##运行结果：
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /root/software/zookeeper-3.5.6/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED

----------------------------------------------------------------------------------------
##查询zookeeper状态：
./zkServer.sh status

##运行结果：
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /root/software/zookeeper-3.5.6/bin/../conf/zoo.cfg
Client port found: 2181. Client address: localhost.
Mode: standalone

----------------------------------------------------------------------------------------
#zookeeper重启
./zkServer.sh restart

#运行结果：
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /root/software/zookeeper-3.5.6/bin/../conf/zoo.cfg
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /root/software/zookeeper-3.5.6/bin/../conf/zoo.cfg
Stopping zookeeper ... STOPPED
ZooKeeper JMX enabled by default
Using config: /root/software/zookeeper-3.5.6/bin/../conf/zoo.cfg
Starting zookeeper ... STARTED

----------------------------------------------------------------------------------------
#退出zookeeper
quit

二、zookeeper数据模型

ZooKeeper 是一个树形目录服务，其数据模型和Unix的文件系统目录树很类似，拥有一个层次化结构。这里面的每一个节点都被称为 ZNode，每个节点上都会保存自己的数据和节点信息。

节点可以拥有子节点，同时也允许少量（1MB）数据存储在该节点之下。

节点可以分为四大类：

1. PERSISTENT 持久化节点
2. EPHEMERAL 临时节点 ：-e
3. PERSISTENT_SEQUENTIAL 持久化顺序节点 ：-s
4. EPHEMERAL_SEQUENTIAL 临时顺序节点 ：-es

三、zookeeper命令操作

(一) 服务端命令

（见第一章内容）
./zkServer.sh start
./zkServer.sh restart

(二) 客户端命令

1. 启动客户端

#启动客户端
./zkCli.sh -server localhost:2181
#如果zookeeper服务端在本机，也可以这么写：
./zkCli.sh

2. 查看子节点 /

ls /

#运行结果：
[zookeeper]

3. 创建子节点

create [目录] [存储的数据]

create /app1 datas

#查看创建结果：
ls /
[app1,zookeeper]

4. 获取节点的数据

get /app1

#运行结果
datas

5. 修改节点数据

set /app1 data100

6. 删除节点

delete /app1

7. 创建临时节点 -e

关闭当前会话，再次进入时节点被删除。

8. 创建顺序节点 -s

创建的节点自动命令

9. 获取节点的详细信息 ls -s

四、 zookeeper JavaAPI 操作

Curator 是 Apache ZooKeeper 的Java客户端库。

常见的ZooKeeper Java API ：

• 原生Java API
• ZkClient
• Curator

Curator 项目的目标是简化 ZooKeeper 客户端的使用，Curator 最初由 Netfix 研发，后来捐献给了 Apache 基金会，成为 Apache 的顶级项目。

官网：Apache Curator

(一) 依赖项和插件

	
		junit
		junit
		4.10
		test
	

	
	
		org.apache.curator
		curator-framework
		4.0.0
	

	
		org.apache.curator
		curator-recipes
		4.0.0
	
	
	
		org.slf4j
		slf4j-api
		1.7.21
	

	
		org.slf4j
		slf4j-log4j12
		1.7.21
	




	
		
			org.apache.maven.plugins
			maven-compiler-plugin
			3.1
			
				1.8
				1.8
			
		
	

(二) 建立连接

package com.itheima.curator;

import org.apache.curator.RetryPolicy;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.api.BackgroundCallback;
import org.apache.curator.framework.api.CuratorEvent;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import java.util.List;

public class CuratorTest {
	private CuratorFramework client;
	/**
     * 建立连接
     */
	@Before
	public void testConnect() {
		/*
         * @param connectString       连接地址和端口
         * @param sessionTimeoutMs    会话超时时间 单位ms
         * @param connectionTimeoutMs 连接超时时间 单位ms
         * @param retryPolicy         重试策略
		 * @param namespace			  命名空间（创建子节点的根目录）
         */
		//重试策略
        RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(3000,10);
        //1.第一种方式
        CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient("192.168.149.135:2181",
                60 * 1000, 15 * 1000, retryPolicy);
		//2.第二种方式
		client = CuratorFrameworkFactory.builder()
		.connectString("192.168.15.128:2181")
		.sessionTimeoutMs(60 * 1000)
		.connectionTimeoutMs(15 * 1000)
		.retryPolicy(retryPolicy)
		.namespace("itheima")
		.build();
		//开启连接
		client.start();
	}
}

(三) 创建节点

/**
     * 创建节点：create 持久 临时 顺序 数据
     * 1. 基本创建 ：create().forPath("")
     * 2. 创建节点 带有数据:create().forPath("",data)
     * 3. 设置节点的类型：create().withMode().forPath("",data)
     * 4. 创建多级节点  /app1/p1 ：create().creatingParentsIfNeeded().forPath("",data)
     */
    @Test
    public void testCreate1() throws Exception {
        //2. 创建节点 带有数据
        //如果创建节点，没有指定数据，则默认将当前客户端的ip作为数据存储
        String path = client.create().forPath("/app2", "hehe".getBytes());
        System.out.println(path);

    }

    @Test
    public void testCreate2() throws Exception {
        //1. 基本创建
        //如果创建节点，没有指定数据，则默认将当前客户端的ip作为数据存储
        String path = client.create().forPath("/app1");
        System.out.println(path);

    }

	//创建临时节点
	@Test
    public void testCreate3() throws Exception {
        //3. 设置节点的类型
        //默认类型：持久化
        String path = client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath("/app3");
        System.out.println(path);
    }

	//创建多级节点
	@Test
    public void testCreate4() throws Exception {
        //4. 创建多级节点  /app1/p1
        //creatingParentsIfNeeded():如果父节点不存在，则创建父节点
        String path = client.create().creatingParentsIfNeeded().forPath("/app4/p1");
        System.out.println(path);
    }

(四) 查询节点

/**
     * 查询节点：
     * 1. 查询数据：get: getData().forPath()
     * 2. 查询子节点： ls: getChildren().forPath()
     * 3. 查询节点状态信息：ls -s:getData().storingStatIn(状态对象).forPath()
     */

    @Test
    public void testGet1() throws Exception {
        //1. 查询数据：get
        byte[] data = client.getData().forPath("/app1");
        System.out.println(new String(data));
    }

//查询子节点
	@Test
    public void testGet2() throws Exception {
        // 2. 查询子节点： ls
        List path = client.getChildren().forPath("/");
        System.out.println(path);
    }

//查询节点状态信息
    @Test
    public void testGet3() throws Exception {
        Stat status = new Stat();
        System.out.println(status);
        //3. 查询节点状态信息：ls -s
        client.getData().storingStatIn(status).forPath("/app1");
        System.out.println(status);
    }

(五) 修改数据

	/**
     * 修改数据
     * 1. 基本修改数据：setData().forPath()
     * 2. 根据版本修改: setData().withVersion().forPath()
     * * version 是通过查询出来的。目的就是为了让其他客户端或者线程不干扰我。
     *
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void testSet() throws Exception {
        client.setData().forPath("/app1", "itcast".getBytes());
    }

//根据版本号修改数据，因为同一个节点可能存有不同版本的数据
    @Test
    public void testSetForVersion() throws Exception {
        Stat status = new Stat();
        //3. 查询节点状态信息：ls -s
        client.getData().storingStatIn(status).forPath("/app1");
        int version = status.getVersion();//查询出来的 
        System.out.println(version);
        client.setData().withVersion(version).forPath("/app1", "hehe".getBytes());
    }

(六) 删除节点

    /**
     * 删除节点： delete deleteall
     * 1. 删除单个节点:delete().forPath("/app1");
     * 2. 删除带有子节点的节点:delete().deletingChildrenIfNeeded().forPath("/app1");
     * 3. 必须成功的删除:为了防止网络抖动。本质就是重试。  client.delete().guaranteed().forPath("/app2");
     * 4. 回调：inBackground
     * @throws Exception
     */


    @Test
    public void testDelete() throws Exception {
        // 1. 删除单个节点
        client.delete().forPath("/app1");
    }

    @Test
    public void testDelete2() throws Exception {
        //2. 删除带有子节点的节点
        client.delete().deletingChildrenIfNeeded().forPath("/app4");
    }
    @Test
    public void testDelete3() throws Exception {
        //3. 必须成功的删除
        client.delete().guaranteed().forPath("/app2");
    }

    @Test
    public void testDelete4() throws Exception {
        //4. 删除后回调，增加删除后提示
        client.delete().guaranteed().inBackground(new BackgroundCallback(){
            @Override
            public void processResult(CuratorFramework client, CuratorEvent event) throws Exception {
                System.out.println("我被删除了~");
                System.out.println(event);
            }
        }).forPath("/app1");
    }

(七) 关闭连接

	@After
    public void close() {
        if (client != null) {
            client.close();
        }
    }

五、事件监听

ZooKeeper 允许用户在指定节点上注册一些Watcher，并且在一些特定事件触发的时候，ZooKeeper 服务端会将事件通知到感兴趣的客户端上去，该机制是 ZooKeeper 实现分布式协调服务的重要特性。

ZooKeeper 中引入了Watcher机制来实现了发布/订阅功能能，能够让多个订阅者同时监听某一个对象，当一个对象自身状态变化时，会通知所有订阅者。

ZooKeeper 原生支持通过注册Watcher来进行事件监听，但是其使用并不是特别方便，需要开发人员自己反复注册Watcher，比较繁琐。Curator引入了 Cache 来实现对 ZooKeeper 服务端事件的监听。

ZooKeeper提供了三种Watcher：

• NodeCache : 只是监听某一个特定的节点
• PathChildrenCache : 监控一个ZNode的所有子节点
• TreeCache : 可以监控整个树上的所有节点，类似于PathChildrenCache和NodeCache的组合

(一) 监听某一个节点

private CuratorFramework client;

@Test
public void testTreeCache() throws Exception {
    //1. 创建NodeCache对象
    final NodeCache nodeCache = new NodeCache(client,"/app1");
    //2. 注册监听
    nodeCache.getListenable().addListener(new NodeCacheListener() {
        @Override
        public void nodeChanged() throws Exception {
            System.out.println("节点变化了~");
            //获取修改节点后的数据
            byte[] data = nodeCache.getCurrentData().getData();
            System.out.println(new String(data));
        }
    });
    //3. 开启监听.如果设置为true，则开启监听是，加载缓冲数据
    nodeCache.start(true);
}

(二) 监听某个节点的所有子节点

/**
 * 监听某个节点的所有子节点
 */
@Test
public void testPathChildrenCache() throws Exception {
    //1.创建监听对象
    PathChildrenCache pathChildrenCache = new PathChildrenCache(client,"/app2",true);
    //2. 绑定监听器
    pathChildrenCache.getListenable().addListener(new PathChildrenCacheListener() {
        @Override
        public void childEvent(CuratorFramework client, PathChildrenCacheEvent event) throws Exception {
            System.out.println("子节点变化了~");
            System.out.println(event);
            //监听子节点的数据变更，并且拿到变更后的数据
            //1.获取类型
            PathChildrenCacheEvent.Type type = event.getType();
            //2.判断类型是否是update
            if(type.equals(PathChildrenCacheEvent.Type.CHILD_UPDATED)){
                System.out.println("数据变了！！！");
                byte[] data = event.getData().getData();
                System.out.println(new String(data));
            }
        }
    });
    //3. 开启
    pathChildrenCache.start();
    while (true){
    }
}

(三) 监听所有节点

/**
 * 监听某个节点自己和所有子节点们
 */
@Test
public void testTreeCache() throws Exception {
    //1. 创建监听器
    TreeCache treeCache = new TreeCache(client,"/app2");
    //2. 注册监听
    treeCache.getListenable().addListener(new TreeCacheListener() {
        @Override
        public void childEvent(CuratorFramework client, TreeCacheEvent event) throws Exception {
            System.out.println("节点变化了");
            System.out.println(event);
        }
    });
    //3. 开启
    treeCache.start();
    while (true){
    }
}

六、分布式锁

在我们进行单机应用开发，涉及并发同步的时候，我们往往采用synchronized或者Lock的方式来解决多线程同步问题，但在分布式集群下，存在多组互相备份模块，只锁住其中一份没有任何意义，这时候就需要分布式锁，统一管理多线程同步，如图：

(一) zookeeper分布式锁原理

核心思想：当客户端要获取锁，则创建节点，使用完锁，则删除该节点。

加锁步骤：

1. 客户端获取锁时，在lock节点下创建临时顺序节点。（临时节点是为了防止拿锁应用然宕机后大家都在等锁）
2. 获取lock下面的所有子节点，客户端如果发现自己创建的子节点序号最小，就认为得到了锁，使用完锁后，将该节点删除。
3. 如果发现自己创建的节点并非lock所有子节点中最小的，说明还没有获取到锁，此时客户端需要找到比自己小的那个节点，对其注册事件监听器，监听删除事件。
4. 如果发现比自己小的那个节点被删除，则客户端的 Watcher会收到相应通知，此时再次判断自己创建的节点是否是lock子节点中序号最小的，如果是则获取到了锁，如果不是则重复以上步骤继续获取到比自己小的一个节点，并注册监听。

(二) Curator实现分布式锁

在Curator中有五种锁：

• InterProcessSemaphoreMutex： 分布式排它锁（非可重入锁）
• InterProcessMutex： 分布式可重入排它锁
• InterProcessReadWriteLock： 分布式读写锁
• InterProcessMultiLock： 将多个锁作为单个实体管理的容器
• InterProcessSemaphoreV2： 共享信号量

(三) 案例：12306卖票

创建连接、获取分布式锁：

package com.itheima.curator;

import org.apache.curator.RetryPolicy;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Ticket12306 implements Runnable{

    private int tickets = 100;	//模拟车票的票数
    private InterProcessMutex lock ;
    public Ticket12306(){
        //重试策略（每次最多等3秒，重试10次）
        RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(3000, 10);
        //2.第二种方式
        //CuratorFrameworkFactory.builder();
        CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder()
                .connectString("192.168.15.128:2181")
                .sessionTimeoutMs(60 * 1000)
                .connectionTimeoutMs(15 * 1000)
                .retryPolicy(retryPolicy)
                .build();
        //开启连接
        client.start();
        lock = new InterProcessMutex(client,"/lock");
    }

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            //获取锁
            try {
                lock.acquire(3, TimeUnit.SECONDS);
                if(tickets > 0){
                    System.out.println(Thread.currentThread()+":"+tickets);
                    Thread.sleep(100);
                    tickets--;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                //释放锁
                try {
                    lock.release();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

运行：

package com.itheima.curator;

public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket12306 ticket12306 = new Ticket12306();
        //创建客户端
        Thread t1 = new Thread(ticket12306,"携程");
        Thread t2 = new Thread(ticket12306,"飞猪");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}