Zookeeper API

云少2020-09-172020-09-17

七、Zookeeper API

ZooKeeper有一个绑定Java和C的官方API。Zookeeper社区为大多数语言（.NET，python等）提供非官方API。使用ZooKeeper API，应用程序可以连接，交互，操作数据，协调，最后断开与ZooKeeper集合的连接。

ZooKeeper API具有丰富的功能，以简单和安全的方式获得ZooKeeper集合的所有功能。ZooKeeper API提供同步和异步方法。

ZooKeeper集合和ZooKeeper API在各个方面都完全相辅相成，对开发人员有很大的帮助。让我们在本章讨论Java绑定。

ZooKeeper API的基础知识

与ZooKeeper集合进行交互的应用程序称为 ZooKeeper客户端或简称客户端。

Znode是ZooKeeper集合的核心组件，ZooKeeper API提供了一小组方法使用ZooKeeper集合来操纵znode的所有细节。

客户端应该遵循以步骤，与ZooKeeper集合进行清晰和干净的交互。

连接到ZooKeeper集合。ZooKeeper集合为客户端分配会话ID。
定期向服务器发送心跳。否则，ZooKeeper集合将过期会话ID，客户端需要重新连接。
只要会话ID处于活动状态，就可以获取/设置znode。
所有任务完成后，断开与ZooKeeper集合的连接。如果客户端长时间不活动，则ZooKeeper集合将自动断开客户端。

Java绑定

让我们来了解本章中最重要的一组ZooKeeper API。ZooKeeper API的核心部分是ZooKeeper类。它提供了在其构造函数中连接ZooKeeper集合的选项，并具有以下方法：

connect - 连接到ZooKeeper集合
create- 创建znode
exists- 检查znode是否存在及其信息
getData - 从特定的znode获取数据
setData - 在特定的znode中设置数据
getChildren - 获取特定znode中的所有子节点
delete - 删除特定的znode及其所有子项
close - 关闭连接

连接到ZooKeeper集合

ZooKeeper类通过其构造函数提供connect功能。构造函数的签名如下 :

1	ZooKeeper(String connectionString, int sessionTimeout, Watcher watcher)

connectionString - ZooKeeper集合主机。
sessionTimeout - 会话超时（以毫秒为单位）。
watcher - 实现“监视器”界面的对象。ZooKeeper集合通过监视器对象返回连接状态。

让我们创建一个新的帮助类 ZooKeeperConnection ，并添加一个方法 connect 。 connect 方法创建一个ZooKeeper对象，连接到ZooKeeper集合，然后返回对象。

这里 CountDownLatch 用于停止（等待）主进程，直到客户端与ZooKeeper集合连接。

ZooKeeper集合通过监视器回调来回复连接状态。一旦客户端与ZooKeeper集合连接，监视器回调就会被调用，并且监视器回调函数调用CountDownLatch的countDown方法来释放锁，在主进程中await。

以下是与ZooKeeper集合连接的完整代码。

编码：ZooKeeperConnection.java

// import java classes
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

// import zookeeper classes
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.AsyncCallback.StatCallback;
import org.apache.zookeeper.KeeperException.Code;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;

public class ZooKeeperConnection {

   // declare zookeeper instance to access ZooKeeper ensemble
   private ZooKeeper zoo;
   final CountDownLatch connectedSignal = new CountDownLatch(1);

   // Method to connect zookeeper ensemble.
   public ZooKeeper connect(String host) throws IOException,InterruptedException {

      zoo = new ZooKeeper(host,5000,new Watcher() {

         public void process(WatchedEvent we) {

            if (we.getState() == KeeperState.SyncConnected) {
               connectedSignal.countDown();
            }
         }
      });

      connectedSignal.await();
      return zoo;
   }

   // Method to disconnect from zookeeper server
   public void close() throws InterruptedException {
      zoo.close();
   }
}

保存上面的代码，它将在下一节中用于连接ZooKeeper集合。

创建Znode

ZooKeeper类提供了在ZooKeeper集合中创建一个新的znode的create方法。 create 方法的签名如下：

1	create(String path, byte[] data, List<ACL> acl, CreateMode createMode)

path - Znode路径。例如，/myapp1，/myapp2，/myapp1/mydata1，myapp2/mydata1/myanothersubdata
data - 要存储在指定znode路径中的数据
acl - 要创建的节点的访问控制列表。ZooKeeper API提供了一个静态接口 ZooDefs.Ids 来获取一些基本的acl列表。例如，ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE返回打开znode的acl列表。
createMode - 节点的类型，即临时，顺序或两者。这是一个枚举。

让我们创建一个新的Java应用程序来检查ZooKeeper API的 create 功能。创建文件 ZKCreate.java 。在main方法中，创建一个类型为 ZooKeeperConnection 的对象，并调用 connect 方法连接到ZooKeeper集合。

connect方法将返回ZooKeeper对象 zk 。现在，请使用自定义path和data调用 zk 对象的 create 方法。

创建znode的完整程序代码如下：

编码：ZKCreate.java

import java.io.IOException;

import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs;

public class ZKCreate {
   // create static instance for zookeeper class.
   private static ZooKeeper zk;

   // create static instance for ZooKeeperConnection class.
   private static ZooKeeperConnection conn;

   // Method to create znode in zookeeper ensemble
   public static void create(String path, byte[] data) throws 
      KeeperException,InterruptedException {
      zk.create(path, data, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,
      CreateMode.PERSISTENT);
   }

   public static void main(String[] args) {

      // znode path
      String path = "/MyFirstZnode"; // Assign path to znode

      // data in byte array
      byte[] data = "My first zookeeper app".getBytes(); // Declare data

      try {
         conn = new ZooKeeperConnection();
         zk = conn.connect("localhost");
         create(path, data); // Create the data to the specified path
         conn.close();
      } catch (Exception e) {
         System.out.println(e.getMessage()); //Catch error message
      }
   }
}

一旦编译和执行应用程序，将在ZooKeeper集合中创建具有指定数据的znode。你可以使用ZooKeeper CLI zkCli.sh 进行检查。

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cd /path/to/zookeeper
bin/zkCli.sh
>>> get /MyFirstZnode

Exists – 检查Znode的存在

ZooKeeper类提供了 exists 方法来检查znode的存在。如果指定的znode存在，则返回一个znode的元数据。exists方法的签名如下：

1	exists(String path, boolean watcher)

path- Znode路径
watcher - 布尔值，用于指定是否监视指定的znode

让我们创建一个新的Java应用程序来检查ZooKeeper API的“exists”功能。创建文件“ZKExists.java”。在main方法中，使用“ZooKeeperConnection”对象创建ZooKeeper对象“zk”。然后，使用自定义“path”调用“zk”对象的“exists”方法。完整的列表如下：

编码：ZKExists.java

import java.io.IOException;

import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;

public class ZKExists {
   private static ZooKeeper zk;
   private static ZooKeeperConnection conn;

   // Method to check existence of znode and its status, if znode is available.
   public static Stat znode_exists(String path) throws
      KeeperException,InterruptedException {
      return zk.exists(path, true);
   }

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException,KeeperException {
      String path = "/MyFirstZnode"; // Assign znode to the specified path

      try {
         conn = new ZooKeeperConnection();
         zk = conn.connect("localhost");
         Stat stat = znode_exists(path); // Stat checks the path of the znode

         if(stat != null) {
            System.out.println("Node exists and the node version is " +
            stat.getVersion());
         } else {
            System.out.println("Node does not exists");
         }

      } catch(Exception e) {
         System.out.println(e.getMessage()); // Catches error messages
      }
   }
}

一旦编译和执行应用程序，你将获得以下输出。

1	Node exists and the node version is 1.

getData方法

ZooKeeper类提供 getData 方法来获取附加在指定znode中的数据及其状态。 getData 方法的签名如下：

1	getData(String path, Watcher watcher, Stat stat)

path - Znode路径。
watcher - 监视器类型的回调函数。当指定的znode的数据改变时，ZooKeeper集合将通过监视器回调进行通知。这是一次性通知。
stat - 返回znode的元数据。

让我们创建一个新的Java应用程序来了解ZooKeeper API的 getData 功能。创建文件 ZKGetData.java 。在main方法中，使用 ZooKeeperConnection 对象创建一个ZooKeeper对象 zk 。然后，使用自定义路径调用zk对象的 getData 方法。

下面是从指定节点获取数据的完整程序代码：

编码：ZKGetData.java

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;

public class ZKGetData {

   private static ZooKeeper zk;
   private static ZooKeeperConnection conn;
   public static Stat znode_exists(String path) throws 
      KeeperException,InterruptedException {
      return zk.exists(path,true);
   }

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException, KeeperException {
      String path = "/MyFirstZnode";
      final CountDownLatch connectedSignal = new CountDownLatch(1);

      try {
         conn = new ZooKeeperConnection();
         zk = conn.connect("localhost");
         Stat stat = znode_exists(path);

         if(stat != null) {
            byte[] b = zk.getData(path, new Watcher() {

               public void process(WatchedEvent we) {

                  if (we.getType() == Event.EventType.None) {
                     switch(we.getState()) {
                        case Expired:
                        connectedSignal.countDown();
                        break;
                     }

                  } else {
                     String path = "/MyFirstZnode";

                     try {
                        byte[] bn = zk.getData(path,
                        false, null);
                        String data = new String(bn,
                        "UTF-8");
                        System.out.println(data);
                        connectedSignal.countDown();

                     } catch(Exception ex) {
                        System.out.println(ex.getMessage());
                     }
                  }
               }
            }, null);

            String data = new String(b, "UTF-8");
            System.out.println(data);
            connectedSignal.await();

         } else {
            System.out.println("Node does not exists");
         }
      } catch(Exception e) {
        System.out.println(e.getMessage());
      }
   }
}

一旦编译和执行应用程序，你将获得以下输出

1	My first zookeeper app

应用程序将等待ZooKeeper集合的进一步通知。使用ZooKeeper CLI zkCli.sh 更改指定znode的数据。

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cd /path/to/zookeeper
bin/zkCli.sh
>>> set /MyFirstZnode Hello

现在，应用程序将打印以下输出并退出。

Hello

setData方法

ZooKeeper类提供 setData 方法来修改指定znode中附加的数据。 setData 方法的签名如下：

1	setData(String path, byte[] data, int version)

path- Znode路径
data - 要存储在指定znode路径中的数据。
version- znode的当前版本。每当数据更改时，ZooKeeper会更新znode的版本号。

现在让我们创建一个新的Java应用程序来了解ZooKeeper API的 setData 功能。创建文件 ZKSetData.java 。在main方法中，使用 ZooKeeperConnection 对象创建一个ZooKeeper对象 zk 。然后，使用指定的路径，新数据和节点版本调用 zk 对象的 setData 方法。

以下是修改附加在指定znode中的数据的完整程序代码。

编码：ZKSetData.java

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

import java.io.IOException;

public class ZKSetData {
   private static ZooKeeper zk;
   private static ZooKeeperConnection conn;

   // Method to update the data in a znode. Similar to getData but without watcher.
   public static void update(String path, byte[] data) throws
      KeeperException,InterruptedException {
      zk.setData(path, data, zk.exists(path,true).getVersion());
   }

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException,KeeperException {
      String path= "/MyFirstZnode";
      byte[] data = "Success".getBytes(); //Assign data which is to be updated.

      try {
         conn = new ZooKeeperConnection();
         zk = conn.connect("localhost");
         update(path, data); // Update znode data to the specified path
      } catch(Exception e) {
         System.out.println(e.getMessage());
      }
   }
}

编译并执行应用程序后，指定的znode的数据将被改变，并且可以使用ZooKeeper CLI zkCli.sh 进行检查。

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cd /path/to/zookeeper
bin/zkCli.sh
>>> get /MyFirstZnode

getChildren方法

ZooKeeper类提供 getChildren 方法来获取特定znode的所有子节点。 getChildren 方法的签名如下：

1	getChildren(String path, Watcher watcher)

path - Znode路径。
watcher - 监视器类型的回调函数。当指定的znode被删除或znode下的子节点被创建/删除时，ZooKeeper集合将进行通知。这是一次性通知。

编码：ZKGetChildren.java

import java.io.IOException;
import java.util.*;

import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;

public class ZKGetChildren {
   private static ZooKeeper zk;
   private static ZooKeeperConnection conn;

   // Method to check existence of znode and its status, if znode is available.
   public static Stat znode_exists(String path) throws 
      KeeperException,InterruptedException {
      return zk.exists(path,true);
   }

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException,KeeperException {
      String path = "/MyFirstZnode"; // Assign path to the znode

      try {
         conn = new ZooKeeperConnection();
         zk = conn.connect("localhost");
         Stat stat = znode_exists(path); // Stat checks the path

         if(stat!= null) {

            //“getChildren" method- get all the children of znode.It has two
            args, path and watch
            List <String> children = zk.getChildren(path, false);
            for(int i = 0; i < children.size(); i++)
            System.out.println(children.get(i)); //Print children's
         } else {
            System.out.println("Node does not exists");
         }

      } catch(Exception e) {
         System.out.println(e.getMessage());
      }

   }

}

在运行程序之前，让我们使用ZooKeeper CLI zkCli.sh 为 /MyFirstZnode 创建两个子节点。

cd /path/to/zookeeper
bin/zkCli.sh
>>> create /MyFirstZnode/myfirstsubnode Hi
>>> create /MyFirstZnode/mysecondsubmode Hi

现在，编译和运行程序将输出上面创建的znode。

1 2	myfirstsubnode mysecondsubnode

删除Znode

ZooKeeper类提供了 delete 方法来删除指定的znode。 delete 方法的签名如下：

1	delete(String path, int version)

path - Znode路径。
version - znode的当前版本。

让我们创建一个新的Java应用程序来了解ZooKeeper API的 delete 功能。创建文件 ZKDelete.java 。在main方法中，使用 ZooKeeperConnection 对象创建一个ZooKeeper对象 zk 。然后，使用指定的路径和版本号调用 zk 对象的 delete 方法。

删除znode的完整程序代码如下：

编码：ZKDelete.java

import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;

public class ZKDelete {
   private static ZooKeeper zk;
   private static ZooKeeperConnection conn;

   // Method to check existence of znode and its status, if znode is available.
   public static void delete(String path) throws KeeperException,InterruptedException {
      zk.delete(path,zk.exists(path,true).getVersion());
   }

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException,KeeperException {
      String path = "/MyFirstZnode"; //Assign path to the znode

      try {
         conn = new ZooKeeperConnection();
         zk = conn.connect("localhost");
         delete(path); //delete the node with the specified path
      } catch(Exception e) {
         System.out.println(e.getMessage()); // catches error messages
      }
   }
}