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Watcher详解 工作机制， Watcher客户端注册、Watcher 服务端注册

IP云
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08/07
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Watcher详解、接口

在 ZooKeeper 中， 接口类 Watcher 用于表示一个标注你的事件处理器，其定义了事件通知相关的逻辑，包含 KeeperState 和 EventType 两个枚举类，分别代表了通知状态和事件类型，同时定义了事件的回调方法：process（WatchedEvent event）

如果Watcher

Watcher 触发条件：

增、删、改 ( 重复修改也会触发，因为他只告诉你变更了，不告诉你变更多少，需要 C 自己去拿）

abstract public  void process ( WatchedEvent event )。

process() 是 Watch 接口中的回调方法。当 ZooKeeper 向客户端发送一个 Watcher 时间通知时，客户端就会对相应的 process 方法进行回调，从而实现对事件的处理。 like this：syncNodes（）方法。

  1. private synchronized void initNodes(List<String> nodes) {
  2. // 根据zk节点，判断是否需要处理
  3. }
  4. private void syncNodes() {
  5. try {
  6. List<String> nodes = zookeeper.getChildren(ArbitrateConstants.NODE_NID_ROOT, new AsyncWatcher() {
  7. public void asyncProcess(WatchedEvent event) {
  8. syncNodes();// 回调方法继续关注node节点变化
  9. }
  10. });
  11. initNodes(nodes);
  12. } catch (KeeperException e) {
  13. syncNodes();
  14. } catch (InterruptedException e) {
  15. // ignore
  16. }
  17. }

Watcher 设置是开发中最常见的，需要搞清楚watcher的一些基本特征，对于exists、getdata、getchild对于节点的不同操作会收到不同的 watcher信息


对父节点的变更以及子节点的变更都不会触发watcher，而对watcher本身节点以及子节点的变更会触发watcher

继续。

ZooKeeper 使用 WatchedEvent 对象封装服务端事件并传递给 Watcher， 从而方便回调方法 process 对服务端事件进行处理。

WatcherEvent 实体实现了序列化接口，因此可以用于网络传输。数据结构如下。

Class WatcherEvent{
  type:int
  state:int
  path:String
}

state=-112 会话超时状态
state= -113认证失败状态
state=  1 连接建立中
state= 2 (暂时不清楚如何理解这个状态,ZOO_ASSOCIATING_STATE)
state=3 连接已建立状态
state= 999 无连接状态

type=1 创建节点事件
type=2 删除节点事件
type=3 更改节点事件
type=4 子节点列表变化事件
type= -1 会话session事件
type=-2 监控被移除事件

Watcher 发送过程。

当服务端产生 WatchedEvent 事件之后，会调用 getWrapper 方法将自己包装成一个可序列化的 WatcherEvent 事件，以便于通过网络传输到客户端。客户端在接收到服务端的这个事件对象后，首先会将 WatcherEvent 事件还原成一个 WatchedEvent 事件。并传递给 process方法处理。 回调方法根据传入参数解析完整服务端事件。

Watcher 发送的数据
            无论是 WatcherEvent 还是 WatchedEvent，他对 ZooKeeper 服务端事件的封装都是极其简单的。 当 /Test/test1/1_1节点发生变更时，服务端会发送给客户端一个“ZNode数据变更“ 事件，客户端也只能接收到如下信息：
    KeeperState : SyncConnected
    EventType : NodeDataChanged
    Path : /zk-b
            也就是说，客户端无法直接从该事件中获取到对应数据节点的原始数据内容，以及变更后的新数据内容。而是客户端再次主动去重新获取数据。——这个也是 ZooKeeper 一个非常重要的特性。

Watcher 工作机制

服务端发送不处理逻辑、客户端发送并处理逻辑。

客户端注册 Watcher
        创建一个 new ZooKeeper（） 客户端对象实例时，可以传入一个 Watcher .
      new ZooKeeper(String connectString,int sessionTimeout, Watcher watcher)  
        这个Watcher 将作为整个 ZooKeeper 回话期间的默认 Watcher，会一直被保存在客户端 ZKWatchManager 的 defaultWatcher 中。 另外，ZooKeeper 客户端也可以通过 getData、 getChildren 和 exist 三个接口来向 ZooKeeper 服务器注册 Watcher。 列举个getData 例：
            public byte[] getData(String path,boolean watch, Stat stat)
      public byte[] getData(final String path,Watcher watch, Stat stat)

        第一个通过一个 boolean 参数来标识是否使用默认 Watcher 进行注册，具体注册逻辑与第二个接口一致。
注册 Watcher 后
        在 getData 接口注册 Watcher 后，客户端首先会对当前客户端请求 request 进行标记， 将其设置为 ”使用Watcher“监听。同时会封装一个 Watcher 的注册信息，WatchRegistration 对象。 用于暂时保存数据节点的路径 和 Watcher 的对应关系。

Packet 与 WatchRegistration。 
Packet 类
        在 ZooKeeper 中 Packet 可以看做是一个最小的通信协议单元，用于进行客户端与服务端之间的网络传输，任何需要传输的对象都需要包装成一个 Packet 对象。 因此，在 ClientCnxn 中 WatchRegistration 又会被封装到 Packet 中去， 然后放入发送队列中等待客户端发送。随后，ZooKeeper 客户端就会向服务端发送这个请求，同时等待请求的返回。完成请求发送后，会由客户端 SendThread 线程的 readResponse 方法负责接收来自服务端的相应， finishPacket 方法会从 Packet 中取出对象的 Watcher 并注册到 ZKWatchManager 中去。

        WatchRegistration 封装到了 Packet 对象中去，但事实上，在底层的网络传输过程中，没有将 WatchRegistration 对象完全的序列化到底层字节数组中去。ZooKeeper 只会将 requestHeader 和 request 两个属性进行序列化。 也就是说，即使WatchRegistration 对象呗封装在了 Packet 中，但是并没有被序列化到底层字节数组中去。因此也就不会进行网络传输了。

客户端 Watcher 的注册流程如下：

       

服务端注册 Watcher 
服务端处理 Watcher 的序列图：


1 FinalRequest Processor.processRequest( ) 中会判断当前请求是否是需要注册 Watcher：
        1） 如果 ZooKeeper 判断当前客户端需要进行 Watcher 注册，于是就会将当前的 ServerCnxn 对象和数据路径传入 getData 方法中去。 ServerCnxn 是一个 ZooKeeper 客户端和服务器之间的连接接口，代表了一个客户端和服务器的连接。我们可以 ServerCnxn 看做是一个 Watcher 对象。因为他实现了 Watcher 的 process 接口

WatcherManager
    是 ZooKeeper 服务端 Watcher 的管理者，其内部管理的 watchTable 和 watch2Paths 两个存储结构，分别从两个维度对 Watcher 进行存储。
    1） watchTable     是从数据节点路径的粒度管理 Watcher。
    2） watch2Paths   是从 Watcher 的粒度来控制事件触发的数据节点
在服务端，DataTree 中会托管两个 WatchManager， 分别是 dataWatches （数据变更Watch） 和 childWatches（子节点变更Watch）。


Watcher 触发逻辑
     1    封装 WatchedEvent。
            将通知状态 - KeeperState、事件类型 - EventType、节点路径 - Path 封装成一个 WatchedEvent 对象
     2    查询 Watcher。 
            根据路径从 watchTable 中取出对应的 Watcher。若无-没注册 直接退出。若有-注册过 将数据提取出来 同时 从wTable w2Paths 中删除掉。 Watcher 在服务端也是一次性的
     3    调用 process 方法触发 Watcher
             ZooKeeper 会把当前请求对应的 ServerCnxn 作为一个 Watcher 存储，因此调用 process 方法，事实上就是 ServerCnxn 对应的 process 方法。

客户端回调 Watcher
      1    反序列化
                字节流转换成 WatcherEvent 对象
      2    处理 chrootPath
                如果客户端设置了 chrootPath 属性，那么需要对服务器传过来的完整节点路径进行 chrootPath 处理，生成客户端的一个相对节点路径。 例如客户端 cPath路径 /Test/test1 那么针对服务端传过来的相应包含的节点路径为/Test/test1/1_19， 经过chrootPath 处理后 会变成一个相对路径：/ 1_19.
      3    还原 WatchedEvent
                WatcherEvent 转换成 WatchedEvent.
      4    回调 Watcher。
                最后将 WatcherEvent 对象交给 EventThread 线程，在下一个轮询周期中进行 Watcher 回调。

EventThread 处理时间通知。
        SendThread 接收到服务端的通知事件后，会通过调用 EventThread.queueEvent 方法将事件传给 EventThread 线程。queueEvent 方法首先会根据该通知事件，从 ZKWatchManager 中取出所有相关的 Watcher 客户端识别出 事件类型 EventType 后，会从相应的 Watcher 存储 （即3个注册方法①）中去除对应的 Watcher。获取到相关的所有 Watcher 后，会将其放入 waitingEvents② 这个队列去。
    
        注意 此处调用的是 remove 接口。 客户端的 Watcher 同样也是一次性的。即一旦被触发，该Watcher 就失效了。
       ① 3个注册方法： dataWatches、existWatcher 或 childWatcher 中的一个或多个
       ② waitingEvents 是一个待处理 Watcher 的队列，EventThread 的 run 方法会不断对该队列进行处理


Watcher 特性总结：
    一次性 
           一旦一个 Watcher 被触发，ZooKeeper 都会将其从相应的存储中移除。 因此开发人员在 Watcher 的使用上需要重复注册。
    客户端串行执行
           客户端 Watcher 回调 是一个串行同步的过程。 这里是为了保证顺序，所以设计时千万不要为了一个 Watcher 影响了整个客户端的 Watcher 回调
    轻量
            WatchedEvent 是 ZooKeeper 整个 Watcher 通知机制的最小通知单元，这个数据结构只有3部分。 通知状态，事件类型，和节点路径。 也就是说 Watcher 只会告诉客户端 那个节点发生了什么事件。 而不会说明具体内容。 需要客户端主动重新去获取数据。 这个是 Watcher 机制的一个重要特性。

     另外，客户端向服务端注册 Watcher 的时候， 并不会吧客户端真实的 Watcher 对象 传递到服务端，而是充值在客户端请求中使用 boolean 类型属性进行了 标记，同时服务端也仅仅保存了当前连接的 ServerCnxn。
    如此轻量的 Watcher 机制设计，在网络开销和服务端内存开销上都是非常廉价的。




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