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  • Zookeeper--0300--java操作Zookeeper，临时节点实现分布式锁原理

    删除Zookeeper的java客户端有  ：

    　　 1，Zookeeper官方提供的原生API，

    　　 2，zkClient，在原生api上进行扩展的开源java客户端

    　　3，

    一、Zookeeper原生API

    1，建立连接

    创建会话方法:客户端可以通过创建一个Zookeeper实例来连接zookeeper服务器

    Zookeeper(arguments) 一共4个构造方法，根据参数不同

    connectString ：连接服务器列表，用“,”逗号隔开

    sessionTimeout ：心跳检测时间周期（毫秒）

    watcher ：事件处理通知器

    canBeReadOnly：标识当前会话是否支持只读

     sessionId、sessionPasswd：提供连接zookeeper的sessionId和密码，通过这两个确定唯一一台客户端，目的是提供重复会话

    注意：zookeeper客户端和服务器端会话的建立是一个异步的过程

    代码：

    package com.lhy.zookeeper.base;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.EventType;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;

/**
 * Zookeeper base学习笔记
 * @since 2015-6-13
 */
public class ZookeeperBase {

    /** zookeeper地址 ，连接集群中的一个或多个都行，多个用,隔开*/
    static final String CONNECT_ADDR = "192.168.75.3:2181";
    
    /** session超时时间 */
    static final int SESSION_OUTTIME = 2000;//ms 
    
    /** 
     * 
     * 信号量，阻塞程序执行，用于等待zookeeper连接成功，发送成功信号
     * 
     **/
    static final CountDownLatch connectedSemaphore = new CountDownLatch(1);
    
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        
        //构造器参数：1：zookeeper连接地址，2：超时时间，3：Watcher：观察者，
        ZooKeeper zk = new ZooKeeper(CONNECT_ADDR, SESSION_OUTTIME, new Watcher(){
            @Override
            public void process(WatchedEvent event) {
                //获取事件的状态
                KeeperState keeperState = event.getState();
                EventType eventType = event.getType();
                //SyncConnected表示 连接成功状态
                if(KeeperState.SyncConnected == keeperState){
                    //刚连接成功什么事件也没有,所以是none
                    if(EventType.None == eventType){
                        //如果建立连接成功，则发送信号量，让后续阻塞程序向下执行
                        connectedSemaphore.countDown();
                        System.out.println("zk 建立连接");
                    }
                }
            }
        });

        //主线程 进行阻塞，等待Zookeeper对象 初始化
        connectedSemaphore.await();
        
        System.out.println("连接zookeeper成功");
        //创建父节点
    //    zk.create("/lhy", "niubei".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
        
        //创建子节点
        //zk.create("/lhy/children", "children data".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
        
        //获取节点洗信息
        byte[] data = zk.getData("/lhy", false, null);
        System.out.println(new String(data));
        System.out.println(zk.getChildren("/lhy", false));
        
        //修改节点的值
//        zk.setData("/testRoot", "modify data root".getBytes(), -1);
//        byte[] data = zk.getData("/testRoot", false, null);
//        System.out.println(new String(data));        
        
        //判断节点是否存在
//        System.out.println(zk.exists("/testRoot/children", false));
        //删除节点
//        zk.delete("/testRoot/children", -1);
//        System.out.println(zk.exists("/testRoot/children", false));
        
        zk.close();
            
        
    }
    
}

    主要是通过实例化 Zookeeper 对象进行连接的，看Zookeeper 源码：

    1,connectString 表示连接地址，
    2,sessionTimeout 会话超时时间
     public ZooKeeper(String connectString, int sessionTimeout, Watcher watcher)
        throws IOException
    {
        this(connectString, sessionTimeout, watcher, false);
    }

    3, Watcher 观察者，查看其源码

    英语的大概意思是，这接口是在客户端连接 Zookeeper 服务端时需要实现的接口，其中注册可很多事件，相当于连接时候的一个回调函数。这个很像swing里的监听事件

    /**
 * This interface specifies the public interface an event handler class must
 * implement. A ZooKeeper client will get various events from the ZooKeeper
 * server it connects to. An application using such a client handles these
 * events by registering a callback object with the client. The callback object
 * is expected to be an instance of a class that implements Watcher interface.
 * 
 */
public interface Watcher {
  ......      
}

     需要注意的是：

    实例化 Zookeeper 的过程是异步的，也就是说，在new  Zookeeper对象的同时，代码是继续往下走的，而这样就会出现问题，可能Zookeeper对象还没有初始化，下边的代码就开始调用创建节点、等操作，会出现空指针，所以用到了一个多线程的工具类，CountDownLatch ，可以让程序阻塞等待Zookeeper实例化完成代码再往下走。

    +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

    CountDownLatch用法简单介绍

    CountDownLatch是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值为线程的数量。每当一个线程完成了自己的任务后，计数器的值就会减1。当计数器值到达0时，它表示所有的线程已经完成了任务，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复执行任务。
    构造器中的计数值（count）实际上就是闭锁需要等待的线程数量。这个值只能被设置一次，而且CountDownLatch没有提供任何机制去重新设置这个计数值。

    与CountDownLatch的第一次交互是主线程等待其他线程。主线程必须在启动其他线程后立即调用CountDownLatch.await()方法。这样主线程的操作就会在这个方法上阻塞，直到其他线程完成各自的任务。

    其他N个线程必须引用闭锁对象，因为他们需要通知CountDownLatch对象，他们已经完成了各自的任务。这种通知机制是通过 CountDownLatch.countDown()方法来完成的；每调用一次这个方法，在构造函数中初始化的count值就减1。所以当N个线程都调 用了这个方法，count的值等于0，然后主线程就能通过await()方法，恢复执行自己的任务。

    CountDownLatch类只提供了一个构造器：

    public CountDownLatch(int count) {  };//参数count为计数值

    然后下面这3个方法是CountDownLatch类中最重要的方法：

    1. public void await() throws InterruptedException { };//调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行
    2. public boolean await( longtimeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException { };//和await()类似，只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行
    3. public void countDown() { };//将count值减1

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    2，操作节点

    zookeeper增删改查都提供了同步和异步 两套方法，来操作节点，同步的等待操作执行完响应结果，异步的方法另起线程执行。异步的方法提供了回调函数来获取一些参数。

    创建：

    读取：

    修改：

     

    删除：

    举例1，同步方式创建：

    参数1，节点路径（名称）： /nodeName    --(不允许递归创建节点，父节点不存在不允许创建子节点)

    参数2：节点内容，要求类型是字节数组，（也就是说不支持序列化方式，如果需要实现序列化，可使用java相关序列化框架，如Hessian、Kryo框架）

    参数3，节点权限，使用Ids.OPEN_ACL_UNSAFE 开放权限即可。（这个参数一般在权限没有太高要求的场景下，没必要关注）

    参数4，节点类型：创建节点的类型，CreateMode.*  提供4种节点类型，临时节点本次会话有效，连接关闭就删除

    　　　　PERSISTENT   （持久节点）

    　　　　PERSISTENT_SEQUENTIAL（持久序列节点） 

    　　　　EPHEMERAL（临时节点）

    　　　　EPHEMERAL_SEQUENTIAL（临时序列节点）

    　　创建节点：不能递归创建

           //创建父节点
        String result = zk.create("/lhy", "niubei".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
        System.err.println(result);
        //创建子节点
        zk.create("/lhy/children", "children data".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);

    举例2，异步方式删除

    异步方式在同步方式的基础上加了两个参数

    参数5：注册一个异步回调函数，要实现AsyncCallback.VoidCallback 接口，重写processResult(int rc, String path, Object ctx) 方法，当节点创建完毕后执行此方法。

    回调函数方法参数：

    rc：为服务端的响应码， 0表示调用成功，-4表示端口连接，-110表示指定节点存在，-112表示会话已过期，

    path：接口调用时传入API的数据节点的路径参数

    ctx：为调用接口传入API的ctx值

    name: 实际在服务器端创建节点的名称

     参数6：传递给回调函数的参数，一般为上下文Context信息

     举例3：读取

     读取某个节点

    读取某个节点的第一级子节点，原生api不支持递归读取

    上述代码只能打印aaa bbb  ccc节点数据， 而不能打印aaa1

     举例4：修改节点

    举例5，节点是否存在

    会返回如下版本等信息

    举例6；同步删除节点

     

     小插曲

    +++++++++++++临时节点 实现分布式锁原理++++++++++++

    如下图所示，场景：

    应用集群部署，nginx做负载均衡，集群模拟为tomcat1，tomcat2；数据库是主备，tomcat1、2分别操作DB1,DB2，zookeeper来实现分布式锁

    高并发下，多个请求（模拟2个）想要修改id=1的记录的年龄25-->26，

    第一步：请求1经nginx转发到tomcat2，

    第二步：tomcat2中app中zk客户端会连接zookeeper，创建/user/1 1的临时节点(主要是节点名称，值随便)，

    第三步：tomcat2修改DB2中uid=1的年龄25改为26，

    第四步：BD2和BD1进行数据同步

    第五步：同步完成，释放zookeeper连接，临时节点清除

    这期间任一时刻，转发到tomcat2的请求，也想修改uid=1的年龄，tomcat2在修改前，会先get("/user/1")一 下，看Zookeeper中有没有/user/1 1的临时节点，因为zookeeper的get性能是很高的，这一步骤很快，如果zoookeeper中有/user/1 1的临时节点，就等待，因为这说明有别的线程正在操作这条数据，直到get不到/user/1 1的节点。说明别的线程都释放锁了，此时也create   /user/1 1的节点，抱着锁，进行数据写操作。

    这样就能实现分布式锁了

    ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
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