Zookeeper之Zookeeper底层客户端架构实现原理（转载）

Zookeeper的Client直接与用户打交道，是我们使用Zookeeper的interface。了解ZK Client的结构和工作原理有利于我们合理的使用ZK，并能在使用中更早的发现问题。本文将在研究源码的技术上讲述ZK Client的工作原理及内部工作机制。

在看完ZK Client的大致架构以后我希望能有一种简单的方式描述ZK Client的基本结构，想来想去我觉得还是图片比较能反映情况，于是我画了这张大致的结构图：

我想既然我画了这张图，就让我们从这张图开始讲起吧。

模块：

我们可以认为ZK的Client由三个主要模块组成：Zookeeper, WatcherManager, ClientCnxn

Zookeeper是ZK Client端的真正接口，用户可以操作的最主要的类，当用户创建一个Zookeeper实例以后，几乎所有的操作都被这个实例包办了，用户不用关心怎么连接到Server，Watcher什么时候被触发等等令人伤神的问题。

WatcherManager，顾名思义，它是用来管理Watcher的，Watcher是ZK的一大特色功能，允许多个Client对一个或多个 ZNode进行监控，当ZNode有变化时能够通知到监控这个ZNode的各个Client。我们把一个ZK Client简单看成一个Zookeeper实例，那么这个实例内部的WatcherManager就管理了ZK Client绑定的所有Watcher。

ClientCnxn是管理所有网络IO的模块，所有和ZK Server交互的信息和数据都经过这个模块，包括给ZK Server发送Request，从ZK Server接受Response，以及从ZK Server接受Watcher Event。ClientCnxn完全管理了网络，从外部看来网络操作是透明的。

线程：

每当我们创建一个Zookeeper实例的时候，会有两个线程被创建：SendThread和EventThread。所以当我们使用ZK Client端的时候应该尽量只创建一个Zookeeper实例并反复使用。大量的创建销毁Zookeeper实例不仅会反复的创建和销毁线程，而且会在 Server端创建大量的Session。

SendThread是真正处理网络IO的线程，所有通过网络发送和接受的数据包都在这个线程中处理。这个线程的主体是一个while循环：

    while (zooKeeper.state.isAlive()) {
        try {
            if (sockKey == null) {
            // don’t re-establish connection if we are closing
                if (closing) {
                    break;
                }
                startConnect();
                lastSend = now;
                lastHeard = now;
            }
            … ….
            selector.select(to);
            Set<SelectionKey> selected;
            synchronized (this) {
                selected = selector.selectedKeys();
            }
            // Everything below and until we get back to the select is
            // non blocking, so time is effectively a constant. That is
            // Why we just have to do this once, here
            now = System.currentTimeMillis();
            for (SelectionKey k : selected) {
                … …
                if (doIO()) {
                    lastHeard = now;
                }
                … …
            }
        }
        catch() {
            … …
        }
    }

复制代码

这里用了java的nio功能，当selector侦测到事件发生的时候就会触发一次循环，主要的操作会在doIO()里面完成：

    boolean doIO() throws InterruptedException, IOException {
        boolean packetReceived = false;
        SocketChannel sock = (SocketChannel) sockKey.channel();
        if (sock == null) {
            throw new IOException(“Socket is null!”);
        }
        if (sockKey.isReadable()) {
            … …
        }
         
        if (sockKey.isWritable()) {
        … …
        }

        if (outgoingQueue.isEmpty()) {
            disableWrite();
        } else {
            enableWrite();
        }
        return packetReceived;
    }