Zookeeper开源客户端Curator之基本功能讲解

Posted 2020-09-08 程序新视界

简介

Curator是Netflix公司开源的一套Zookeeper客户端框架。了解过Zookeeper原生API都会清楚其复杂度。Curator帮助我们在其基础上进行封装、实现一些开发细节，包括接连重连、反复注册Watcher和NodeExistsException等。目前已经作为Apache的顶级项目出现，是最流行的Zookeeper客户端之一。从编码风格上来讲，它提供了基于Fluent的编程风格支持。

除此之外，Curator还提供了Zookeeper的各种应用场景：Recipe、共享锁服务、Master选举机制和分布式计数器等。

项目及依赖

关于项目的介绍信息可以参考Apache官网提供的关于Curator的资料信息。项目在GitHub上的开源地址随着从Netflix转移到Apache也发生了变化。原地址为：https://github.com/Netflix/curator，新地址为：https://github.com/apache/curator。

版本

目前Curator有2.x.x和3.x.x两个系列的版本，支持不同版本的Zookeeper。其中Curator 2.x.x兼容Zookeeper的3.4.x和3.5.x。而Curator 3.x.x只兼容Zookeeper 3.5.x，并且提供了一些诸如动态重新配置、watch删除等新特性。

项目组件

名称	描述
Recipes	Zookeeper典型应用场景的实现，这些实现是基于Curator Framework。
Framework	Zookeeper API的高层封装，大大简化Zookeeper客户端编程，添加了例如Zookeeper连接管理、重试机制等。
Utilities	为Zookeeper提供的各种实用程序。
Client	Zookeeper client的封装，用于取代原生的Zookeeper客户端（ZooKeeper类），提供一些非常有用的客户端特性。
Errors	Curator如何处理错误，连接问题，可恢复的例外等。

Maven依赖

Curator的jar包已经发布到Maven中心，由以下几个artifact的组成。根据需要选择引入具体的artifact。但大多数情况下只用引入curator-recipes即可。

GroupID/Org	ArtifactID/Name	描述
org.apache.curator	curator-recipes	所有典型应用场景。需要依赖client和framework，需设置自动获取依赖。
org.apache.curator	curator-framework	同组件中framework介绍。
org.apache.curator	curator-client	同组件中client介绍。
org.apache.curator	curator-test	包含TestingServer、TestingCluster和一些测试工具。
org.apache.curator	curator-examples	各种使用Curator特性的案例。
org.apache.curator	curator-x-discovery	在framework上构建的服务发现实现。
org.apache.curator	curator-x-discoveryserver	可以喝Curator Discovery一起使用的RESTful服务器。
org.apache.curator	curator-x-rpc	Curator framework和recipes非java环境的桥接。

根据上面的描述，开发人员大多数情况下使用的都是curator-recipes的依赖，此依赖的maven配置如下：

<dependency>
    <groupId>org.apache.curator</groupId>
    <artifactId>curator-recipes</artifactId>
    <version>2.12.0</version>
</dependency>

由于版本兼容原因，采用了2.x.x的最高版本。

案例及功能说明

创建会话

Curator的创建会话方式与原生的API和ZkClient的创建方式区别很大。Curator创建客户端是通过CuratorFrameworkFactory工厂类来实现的。其中，此工厂类提供了三种创建客户端的方法。
前两种方法是通过newClient来实现，仅参数不同而已。

public static CuratorFramework newClient(String connectString, RetryPolicy retryPolicy)

public static CuratorFramework newClient(String connectString, int sessionTimeoutMs, int connectionTimeoutMs, RetryPolicy retryPolicy)

使用上面方法创建出一个CuratorFramework之后，需要再调用其start()方法完成会话创建。
实例代码：

RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000,3);
        CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient("127.0.0.1:2181",retryPolicy);
        client.start();

RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000,3);
CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient("127.0.0.1:2181",
                5000,1000,retryPolicy);
         client.start();

其中参数RetryPolicy提供重试策略的接口，可以让用户实现自定义的重试策略。默认提供了以下实现，分别为ExponentialBackoffRetry、BoundedExponentialBackoffRetry、RetryForever、RetryNTimes、RetryOneTime、RetryUntilElapsed。

进一步查看源代码可以得知，其实这两种方法内部实现一样，只是对外包装成不同的方法。它们的底层都是通过第三个方法builder来实现的。
实例代码：

RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000,3);
        CuratorFramework client =CuratorFrameworkFactory.builder()
                .connectString("127.0.0.1:2181")
                .retryPolicy(retryPolicy)
                .sessionTimeoutMs(6000)
                .connectionTimeoutMs(3000)
                .build();
        client.start();

观察上面的实例，我们可以看到此处已经使用了Fluent风格的编码。其中namespace(“demo”)这项设置用来定义此会话的独立命名空间，随后的相应操作都是在此命名空间下进行操作。

重试策略

上面的例子中使用到了ExponentialBackoffRetry重试策略实现。此策略先给定一个初始化sleep时间baseSleepTimeMs，在此基础上结合重试次数，通过以下代码计算当前需要的sleep时间：

long sleepMs = baseSleepTimeMs * Math.max(1, random.nextInt(1 << (retryCount + 1)));
if ( sleepMs > maxSleepMs ){
            sleepMs = maxSleepMs;
 }

随着重试次数的增加，计算出的sleep时间也会越来越大。如果超过maxSleepMs则使用maxSleepMs的时间。其中maxRetries限制了最大的尝试次数。

创建节点

Curator创建节点的方法也是基于Fluent风格编码，原生API中的参数很多都转化为一层层的方法调用来进行设置。下面简单介绍一下常用的几个节点创建场景。
（1）创建一个初始内容为空的节点

client.create().forPath(path);

Curator默认创建的是持久节点，内容为空。
（2）创建一个包含内容的节点

client.create().forPath(path,"我是内容".getBytes());

Curator和ZkClient不同的是依旧采用Zookeeper原生API的风格，内容使用byte[]作为方法参数。
（3）创建临时节点，并递归创建父节点

client.create().creatingParentsIfNeeded().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath(path);

此处Curator和ZkClient一样封装了递归创建父节点的方法。在递归创建父节点时，父节点为持久节点。

删除节点

删除节点的方法也是基于Fluent方式来进行操作，不同类型的操作调用新增不同的方法调用即可。
（1）删除一个子节点

client.delete().forPath(path);

（2）删除节点并递归删除其子节点

client.delete().deletingChildrenIfNeeded().forPath(path);

（3）指定版本进行删除

client.delete().withVersion(1).forPath(path);

如果此版本已经不存在，则删除异常，异常信息如下。

org.apache.zookeeper.KeeperException$BadVersionException: KeeperErrorCode = BadVersion for

（4）强制保证删除一个节点

client.delete().guaranteed().forPath(path);

只要客户端会话有效，那么Curator会在后台持续进行删除操作，直到节点删除成功。比如遇到一些网络异常的情况，此guaranteed的强制删除就会很有效果。

读取数据

读取节点数据内容API相当简单，Curator提供了传入一个Stat，使用节点当前的Stat替换到传入的Stat的方法，查询方法执行完成之后，Stat引用已经执行当前最新的节点Stat。

// 普通查询
client.getData().forPath(path);
// 包含状态查询
Stat stat = new Stat();
client.getData().storingStatIn(stat()).forPath(path);

更新数据

更新数据，如果未传入version参数，那么更新当前最新版本，如果传入version则更新指定version，如果version已经变更，则抛出异常。

// 普通更新
client.setData().forPath(path,"新内容".getBytes());
// 指定版本更新
client.setData().withVersion(1).forPath(path);

版本不一直异常信息：

org.apache.zookeeper.KeeperException$BadVersionException: KeeperErrorCode = BadVersion for

异步接口

在使用以上针对节点的操作API时，我们会发现每个接口都有一个inBackground()方法可供调用。此接口就是Curator提供的异步调用入口。对应的异步处理接口为BackgroundCallback。此接口指提供了一个processResult的方法，用来处理回调结果。其中processResult的参数event中的getType()包含了各种事件类型，getResultCode()包含了各种响应码。

重点说一下inBackground的以下接口：

public T inBackground(BackgroundCallback callback, Executor executor);

此接口就允许传入一个Executor实例，用一个专门线程池来处理返回结果之后的业务逻辑。