一文理解Zookeeper的Watcher机制

Zookeeper系列详情（持续升级）

• Zookeeper基础初探
• 一文理解Zookeeper数据节点-znode
• 一文理解Watcher
• Zookeeper分布式锁实现
• Zookeeper部署模式

??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用户端，因而用户端不必在Watcher注册后轮询阻塞，从而减轻了用户端压力。

Watcher机制实际上与观察者模式相似，也可看作是一种观察者模式在分布式场景下的实现方式。

watcher架构

Watcher实现由三个部分组成：

• Zookeeper服务端；
• Zookeeper用户端；
• 用户端的ZKWatchManager对象；

??用户端首先将Watcher注册到服务端，同时将Watcher对象保存到用户端的Watch管理器中。当ZooKeeper服务端监听的数据状态发生变化时，服务端会主动通知用户端，接着用户端的Watch管理器会触发相关Watcher来回调相应解决逻辑，从而完成整体的数据发布/订阅流程。

Watcher架构

Watcher特性

Watcher接口设计

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

watcher类图

Watcher通知状态(KeeperState)

??KeeperState是用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.Event.KeeperState，是一个枚举类，其枚举属性如下；

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；

注：用户端接收到的相关事件通知中只包含状态及类型等信息，不包括节点变化前后的具体内容，变化前的数据需业务自身存储，变化后的数据需调用get等方法重新获取；

Watcher注册及通知流程

• 用户端Watcher管理器：ZKWatchManager数据结构

//ZKWatchManager维护了三个map，key代表数据节点的绝对路径，value代表注册在当前节点上的watcher集合//代表节点上内容数据、状态信息变更相关监听private final Map<String, Set<Watcher>> dataWatches =    new HashMap<String, Set<Watcher>>();//代表节点变更相关监听private final Map<String, Set<Watcher>> existWatches =    new HashMap<String, Set<Watcher>>();//代表节点子列表变更相关监听private final Map<String, Set<Watcher>> childWatches =    new HashMap<String, Set<Watcher>>();

• 服务端Watcher管理器：WatchManager数据结构

//WatchManager维护了两个map//说明：WatchManager中的Watcher对象不是用户端客户定义的Watcher，//     而是服务端中实现了Watcher接口的ServerCnxn笼统类，//     该笼统类代表了一个用户端与服务端的连接//key代表数据节点路径，value代表用户端连接的集合，该map作用为：//通过一个指定znode路径可找到其映射的所有用户端，当znode发生变更时//可快速通知所有注册了当前Watcher的用户端private final HashMap<String, HashSet<Watcher>> watchTable =    new HashMap<String, HashSet<Watcher>>();//key代表一个用户端与服务端的连接，value代表当前用户端监听的所有数据节点路径//该map作用为：当一个连接彻底断开时，可快速找到当前连接对应的所有//注册了监听的节点，以便移除当前用户端对节点的Watcherprivate final HashMap<Watcher, HashSet<String>> watch2Paths =    new HashMap<Watcher, HashSet<String>>();

• Watcher注册流程

//Packet对象构造函数//参数含义：请求头、响应头、请求体、响应体、Watcher封装的注册体、能否允许只读Packet(RequestHeader requestHeader, ReplyHeader replyHeader,               Record request, Record response,               WatchRegistration watchRegistration, boolean readOnly) {            this.requestHeader = requestHeader;            this.replyHeader = replyHeader;            this.request = request;            this.response = response;            this.readOnly = readOnly;            this.watchRegistration = watchRegistration;        }

Watcher注册流程.png

1. 用户端发送的请求中只包含能否需要注册Watcher，不会将Watcher实体发送；2. Packet构造函数中的参数WatchRegistration是Watcher的封装体，用于服务响应成功后将Watcher保存到ZKWatchManager中；

• Watcher通知流程

  Watcher通知流程