基于Apache Curator框架的ZooKeeper基本用法详解

简介

Apache Curator是一个比较完善的ZooKeeper客户端框架，通过封装的一套高级API 简化了ZooKeeper的操作。通过查看官方文档，可以发现Curator主要解决了三类问题：

封装ZooKeeper client与ZooKeeper server之间的连接处理
提供了一套Fluent风格的操作API
提供ZooKeeper各种应用场景(recipe，比如：分布式锁服务、集群领导选举、共享计数器、缓存机制、分布式队列等)的抽象封装

Curator主要从以下几个方面降低了zk使用的复杂性：

重试机制：提供可插拔的重试机制, 它将给捕获所有可恢复的异常配置一个重试策略，并且内部也提供了几种标准的重试策略(比如指数补偿)
连接状态监控：Curator初始化之后会一直对zk连接进行监听，一旦发现连接状态发生变化将会作出相应的处理
zk客户端实例管理：Curator会对zk客户端到server集群的连接进行管理，并在需要的时候重建zk实例，保证与zk集群连接的可靠性
各种使用场景支持：Curator实现了zk支持的大部分使用场景（甚至包括zk自身不支持的场景），这些实现都遵循了zk的最佳实践，并考虑了各种极端情况

基于Curator的ZooKeeper基本用法

首先需要在pom.xml中添加如下依赖：

<!-- Apache Curator -->
<dependency><groupId>org.apache.curator</groupId><artifactId>curator-framework</artifactId><version>4.0.0</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.apache.curator</groupId><artifactId>curator-recipes</artifactId><version>4.0.0</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.apache.curator</groupId><artifactId>curator-x-discovery</artifactId><version>4.0.0</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.apache.curator</groupId><artifactId>curator-test</artifactId><version>4.0.0</version><scope>test</scope>
</dependency>

1、初始化以及创建节点

import org.apache.curator.RetryPolicy;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;import org.junit.Before;
import org.junit.Test;/*** 测试Apache Curator框架的基本用法* API文档：http://curator.apache.org/apidocs/index.html**/
public class TestApacheCurator {//会话超时时间private final int SESSION_TIMEOUT = 30 * 1000;//连接超时时间private final int CONNECTION_TIMEOUT = 3 * 1000;//ZooKeeper服务地址private static final String SERVER = "192.168.1.159:2100,192.168.1.159:2101,192.168.1.159:2102";//创建连接实例private CuratorFramework client = null;/*** baseSleepTimeMs：初始的重试等待时间* maxRetries：最多重试次数*/RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000, 3);@Beforepublic void init(){//创建 CuratorFrameworkImpl实例client = CuratorFrameworkFactory.newClient(SERVER, SESSION_TIMEOUT, CONNECTION_TIMEOUT, retryPolicy);//启动client.start();}/*** 测试创建节点* @throws Exception */@Testpublic void testCreate() throws Exception{//创建永久节点client.create().forPath("/curator","/curator data".getBytes());//创建永久有序节点client.create().withMode(CreateMode.PERSISTENT_SEQUENTIAL).forPath("/curator_sequential","/curator_sequential data".getBytes());//创建临时节点client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath("/curator/ephemeral","/curator/ephemeral data".getBytes());//创建临时有序节点client.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL).forPath("/curator/ephemeral_path1","/curator/ephemeral_path1 data".getBytes());client.create().withProtection().withMode(CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL).forPath("/curator/ephemeral_path2","/curator/ephemeral_path2 data".getBytes());}}

在Curator中，首先需要通过CuratorFrameworkFactory创建连接实例，接着才能进行各种基本操作。需要说明的是，关于连接重试策略，Curator默认提供了以下几种：

ExponentialBackoffRetry：重试一定次数，每次重试时间依次递增
RetryNTimes：重试N次
RetryOneTime：重试一次
RetryUntilElapsed：重试一定时间

1、所谓永久节点：ZooKeeper中生成的节点名跟我们在代码中设置的节点名是一样的，而有序节点跟普通节点不同之处在于ZooKeeper会自动在生成的节点名后面添加序列号，具体效果如下：

2、临时节点：顾名思义ZooKeeper会在节点生成一段时间之后自动删除该节点

此外，在创建临时有序节点的时候可以使用withProtection() 方法，该方法的作用是在创建的节点名前面添加GUID标识，其目的是为了避免出现“节点创建成功，但是ZooKeeper服务器在创建的节点名被返回给client前就出现了异常，从而导致临时节点没有被立即删除，而client也没法判断哪些节点被创建成功（注：创建的临时节点名有一定随机性）”的情况。具体效果如下：

2、检查某个节点是否存在

在上面代码中添加以下单元测试

/*** 测试检查某个节点是否存在* @throws Exception*/
@Test
public void testCheck() throws Exception{Stat stat1 = client.checkExists().forPath("/curator");Stat stat2 = client.checkExists().forPath("/curator2");System.out.println("'/curator'是否存在： " + (stat1 != null ? true : false));System.out.println("'/curator2'是否存在： " + (stat2 != null ? true : false));
}

输出如下：

'/curator'是否存在： true
'/curator2'是否存在： false

3、获取和设置节点数据

继续添加以下单元测试：

/*** 测试获取和设置节点数据* @throws Exception*/
@Test
public void testGetAndSet() throws Exception{//获取某个节点的所有子节点System.out.println(client.getChildren().forPath("/"));//获取某个节点数据System.out.println(new String(client.getData().forPath("/curator")));//设置某个节点数据client.setData().forPath("/curator","/curator modified data".getBytes());
}

输出如下：

[curator, curator_sequential0000000022, website, test, zookeeper, book]
/curator data

4、异步设置节点数据以及获取通知

继续添加以下单元测试：

/*** 测试异步设置节点数据* @throws Exception */
@Test
public void testSetDataAsync() throws Exception{//创建监听器CuratorListener listener = new CuratorListener() {@Overridepublic void eventReceived(CuratorFramework client, CuratorEvent event)throws Exception {System.out.println(event.getPath());}};//添加监听器client.getCuratorListenable().addListener(listener);//异步设置某个节点数据client.setData().inBackground().forPath("/curator","/curator modified data with Async".getBytes());//为了防止单元测试结束从而看不到异步执行结果，因此暂停10秒Thread.sleep(10000);
}

当然，除了上述方式之外还有另一种异步执行获取通知的方式：

/*** 测试另一种异步执行获取通知的方式* @throws Exception*/
@Test
public void testSetDataAsyncWithCallback() throws Exception{BackgroundCallback callback = new BackgroundCallback() {@Overridepublic void processResult(CuratorFramework client, CuratorEvent event)throws Exception {System.out.println(event.getPath());}};//异步设置某个节点数据client.setData().inBackground(callback).forPath("/curator","/curator modified data with Callback".getBytes());        //为了防止单元测试结束从而看不到异步执行结果，因此暂停10秒Thread.sleep(10000);
}

5、删除节点

继续添加以下单元测试：

/*** 测试删除节点* @throws Exception */
@Test
public void testDelete() throws Exception{//创建测试节点client.create().orSetData().creatingParentContainersIfNeeded().forPath("/curator/del_key1","/curator/del_key1 data".getBytes());client.create().orSetData().creatingParentContainersIfNeeded().forPath("/curator/del_key2","/curator/del_key2 data".getBytes());client.create().forPath("/curator/del_key2/test_key","test_key data".getBytes());//删除该节点client.delete().forPath("/curator/del_key1");//级联删除子节点client.delete().guaranteed().deletingChildrenIfNeeded().forPath("/curator/del_key2");
}

针对上面的单元测试，简单说明一下：

orSetData()方法：如果节点存在则Curator将会使用给出的数据设置这个节点的值，相当于 setData() 方法
creatingParentContainersIfNeeded()方法：如果指定节点的父节点不存在，则Curator将会自动级联创建父节点
guaranteed()方法：如果服务端可能删除成功，但是client没有接收到删除成功的提示，Curator将会在后台持续尝试删除该节点
deletingChildrenIfNeeded()方法：如果待删除节点存在子节点，则Curator将会级联删除该节点的子节点

6、事务管理

继续添加以下单元测试：

/*** 测试事务管理：碰到异常，事务会回滚* @throws Exception*/
@Test
public void testTransaction() throws Exception{//定义几个基本操作CuratorOp createOp = client.transactionOp().create().forPath("/curator/one_path","some data".getBytes());CuratorOp setDataOp = client.transactionOp().setData().forPath("/curator","other data".getBytes());CuratorOp deleteOp = client.transactionOp().delete().forPath("/curator");//事务执行结果List<CuratorTransactionResult> results = client.transaction().forOperations(createOp,setDataOp,deleteOp);//遍历输出结果for(CuratorTransactionResult result : results){System.out.println("执行结果是： " + result.getForPath() + "--" + result.getType());}
}

在上面的测试代码中，很显然因为节点“/curator”存在子节点，所以在删除的时候将会报错，以上代码并不能成功执行。这时观察ZK节点，可以发现事务已经回滚了：

7、命名空间

继续添加以下单元测试：

/*** 测试命名空间* @throws Exception */
@Test
public void testNamespace() throws Exception{//创建带命名空间的连接实例CuratorFramework client2 = CuratorFrameworkFactory.builder().namespace("mydemo/v1").connectString(SERVER).sessionTimeoutMs(SESSION_TIMEOUT).connectionTimeoutMs(CONNECTION_TIMEOUT).retryPolicy(retryPolicy).build();//启动client2.start();client2.create().orSetData().creatingParentContainersIfNeeded().forPath("/server1/method1","some data".getBytes());  client2.close();
}@After
public void close(){client.close();
}

为了避免多个应用的节点名称冲突的情况，CuratorFramework提供了命名空间的概念。具体做法是：CuratorFramework会为它的API调用的节点路径的前面自动添加上命名空间。命名空间本质上是从根节点开始的一个路径，如：mydemo、mydemo/v1

运行上面代码之后，效果如下：