ZooKeeper实现生产-消费者队列
【欢迎关注公众号：程序猿讲故事 （codestory），及时接收最新文章】
生产-消费者队列，用于多节点的分布式数据结构，生产和消费数据。生产者创建一个数据对象，并放到队列中；消费者从队列中取出一个数据对象并进行处理。在ZooKeeper中，队列可以使用一个容器节点下创建多个子节点来实现；创建子节点时，CreateMode使用 PERSISTENT_SEQUENTIAL，ZooKeeper会自动在节点名称后面添加唯一序列号。EPHEMERAL_SEQUENTIAL也有同样的特点，区别在于会话结束后是否会自动删除。
敲小黑板：*_SEQUENTIAL是ZooKeeper的一个很重要的特性，分布式锁、选举制度都依靠这个特性实现的。
1 对前续代码的重构
之前的文章，我们已经用实现了Watcher和Barrier，创建ZooKeeper连接的代码已经复制了一遍。后续还需要类似的工作，因此先对原有代码做一下重构，让代码味道干净一点。
以下是 process(WatchedEvent)的代码
|
final public void process(WatchedEvent event) { if (Event.EventType.None.equals(event.getType())) { // 连接状态发生变化 if (Event.KeeperState.SyncConnected.equals(event.getState())) { // 连接建立成功 connectedSemaphore.countDown(); } } else if (Event.EventType.NodeCreated.equals(event.getType())) { processNodeCreated(event); } else if (Event.EventType.NodeDeleted.equals(event.getType())) { processNodeDeleted(event); } else if (Event.EventType.NodeDataChanged.equals(event.getType())) { processNodeDataChanged(event); } else if (Event.EventType.NodeChildrenChanged.equals(event.getType())) { processNodeChildrenChanged(event); } } |
以ZooKeeperBarrier为例，看看重构之后的构造函数和监听Event的代码
|
ZooKeeperBarrier(String address, String tableSerial, int tableCapacity, String customerName) throws IOException { super(address); this.tableSerial = createRootNode(tableSerial); this.tableCapacity = tableCapacity; this.customerName = customerName; } protected void processNodeChildrenChanged(WatchedEvent event) { log.info("{} 接收到了通知 : {}", customerName, event.getType()); // 子节点有变化 synchronized (mutex) { mutex.notify(); } } |
2 队列的生产者
生产者的关键代码
|
String elementName = queueName + "/element"; ArrayList<ACL> ids = ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE; CreateMode createMode = CreateMode.PERSISTENT_SEQUENTIAL; getZooKeeper().create(elementName, value, ids, createMode); |
注意，重点是PERSISTENT_SEQUENTIAL，PERSISTENT是表示永久存储直到有命令删除，SEQUENTIAL表示自动在后面添加自增的唯一序列号。这样，尽管elementName都一样，但实际生成的zNode名字在 “element”后面会添加格式为%010d的10个数字，如0000000001。如一个完整的zNode名可能为/queue/element0000000021。
3 测试日志
把测试结果放源码前面，免得大家被无聊的代码晃晕。
测试代码创建了两个线程，一个线程是生产者，按随机间隔往队列中添加对象；一个线程是消费者，随机间隔尝试从队列中取出第一个，如果当时队列为空，会等到直到新的数据。
两个进程都加上随机间隔，是为了模拟生产可能比消费更快的情况。以下是测试日志，为了更突出，生产和消费的日志我增加了不同的文字样式。
|
49:47.866 [INFO] ZooKeeperQueueTest.testQueue(29) 开始ZooKeeper队列测试，本次将测试 10 个数据 49:48.076 [DEBUG] ZooKeeperQueue.log(201) + Profiler [tech.codestory.zookeeper.queue.ZooKeeperQueue 连接到ZooKeeper] |-- elapsed time [开始链接] 119.863 milliseconds. |-- elapsed time [等待连接成功的Event] 40.039 milliseconds. |-- Total [tech.codestory.zookeeper.queue.ZooKeeperQueue 连接到ZooKeeper] 159.911 milliseconds. 49:48.082 [DEBUG] ZooKeeperQueue.log(201) + Profiler [tech.codestory.zookeeper.queue.ZooKeeperQueue 连接到ZooKeeper] |-- elapsed time [开始链接] 103.795 milliseconds. |-- elapsed time [等待连接成功的Event] 65.899 milliseconds. |-- Total [tech.codestory.zookeeper.queue.ZooKeeperQueue 连接到ZooKeeper] 170.263 milliseconds. 49:48.102 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(51) 生产对象 : 1 , 然后等待 1700 毫秒 49:48.134 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(80) 消费对象: 1 , 然后等待 4000 毫秒 49:49.814 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(51) 生产对象 : 2 , 然后等待 900 毫秒 49:50.717 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(51) 生产对象 : 3 , 然后等待 1300 毫秒 49:52.020 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(51) 生产对象 : 4 , 然后等待 3700 毫秒 49:52.139 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(80) 消费对象: 2 , 然后等待 2800 毫秒 49:54.947 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(80) 消费对象: 3 , 然后等待 4500 毫秒 49:55.724 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(51) 生产对象 : 5 , 然后等待 3500 毫秒 49:59.228 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(51) 生产对象 : 6 , 然后等待 4200 毫秒 49:59.454 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(80) 消费对象: 4 , 然后等待 2400 毫秒 50:01.870 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(80) 消费对象: 5 , 然后等待 4900 毫秒 50:03.435 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(51) 生产对象 : 7 , 然后等待 4500 毫秒 50:06.776 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(80) 消费对象: 6 , 然后等待 3600 毫秒 50:07.938 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(51) 生产对象 : 8 , 然后等待 1900 毫秒 50:09.846 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(51) 生产对象 : 9 , 然后等待 3200 毫秒 50:10.388 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(80) 消费对象: 7 , 然后等待 2900 毫秒 50:13.051 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(51) 生产对象 : 10 , 然后等待 4900 毫秒 50:13.294 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(80) 消费对象: 8 , 然后等待 300 毫秒 50:13.600 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(80) 消费对象: 9 , 然后等待 4800 毫秒 50:18.407 [INFO] ZooKeeperQueueTest.run(80) 消费对象: 10 , 然后等待 2400 毫秒 |
4 队列的消费者
消费者尝试从子节点列表获取zNode名最小的一个子节点，如果队列为空则等待NodeChildrenChanged事件。关键代码
|
/** 队列的同步信号 */ private static Integer queueMutex = Integer.valueOf(1); @Override protected void processNodeChildrenChanged(WatchedEvent event) { synchronized (queueMutex) { queueMutex.notify(); } } /** * 从队列中删除第一个对象 * * @return * @throws KeeperException * @throws InterruptedException */ int consume() throws KeeperException, InterruptedException { while (true) { synchronized (queueMutex) { List<String> list = getZooKeeper().getChildren(queueName, true); if (list.size() == 0) { queueMutex.wait(); } else { // 获取第一个子节点的名称 String firstNodeName = getFirstElementName(list); // 删除节点，并返回节点的值 return deleteNodeAndReturnValue(firstNodeName); } } } } |
5 完整源码
5.1 ZooKeeperBase.java
|
package tech.codestory.zookeeper; import java.io.IOException; import java.util.concurrent.CountDownLatch; import org.apache.zookeeper.*; import org.apache.zookeeper.data.Stat; import org.slf4j.Logger; import org.slf4j.LoggerFactory; import org.slf4j.profiler.Profiler; /** * 为 ZooKeeper测试代码创建一个基类，封装建立连接的过程 * * @author code story * @date 2019/8/16 */ public class ZooKeeperBase implements Watcher { /** 日志，不使用 @Slf4j ，是要使用子类的log */ Logger log = null; /** 等待连接建立成功的信号 */ private CountDownLatch connectedSemaphore = new CountDownLatch(1); /** ZooKeeper 客户端 */ private ZooKeeper zooKeeper = null; /** 避免重复根节点 */ static Integer rootNodeInitial = Integer.valueOf(1); /** 构造函数 */ public ZooKeeperBase(String address) throws IOException { log = LoggerFactory.getLogger(getClass()); Profiler profiler = new Profiler(this.getClass().getName() + " 连接到ZooKeeper"); profiler.start("开始链接"); zooKeeper = new ZooKeeper(address, 3000, this); try { profiler.start("等待连接成功的Event"); connectedSemaphore.await(); } catch (InterruptedException e) { log.error("InterruptedException", e); } profiler.stop(); profiler.setLogger(log); profiler.log(); } /** * 创建测试需要的根节点 * * @param rootNodeName * @return */ public String createRootNode(String rootNodeName) { synchronized (rootNodeInitial) { // 创建 tableSerial 的zNode try { Stat existsStat = getZooKeeper().exists(rootNodeName, false); if (existsStat == null) { rootNodeName = getZooKeeper().create(rootNodeName, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT); } } catch (KeeperException e) { log.error("KeeperException", e); } catch (InterruptedException e) { log.error("InterruptedException", e); } } return rootNodeName; } /** 读取ZooKeeper对象，供子类调用 */ protected ZooKeeper getZooKeeper() { return zooKeeper; } @Override final public void process(WatchedEvent event) { if (Event.EventType.None.equals(event.getType())) { // 连接状态发生变化 if (Event.KeeperState.SyncConnected.equals(event.getState())) { // 连接建立成功 connectedSemaphore.countDown(); } } else if (Event.EventType.NodeCreated.equals(event.getType())) { processNodeCreated(event); } else if (Event.EventType.NodeDeleted.equals(event.getType())) { processNodeDeleted(event); } else if (Event.EventType.NodeDataChanged.equals(event.getType())) { processNodeDataChanged(event); } else if (Event.EventType.NodeChildrenChanged.equals(event.getType())) { processNodeChildrenChanged(event); } } /** * 处理事件: NodeCreated * * @param event */ protected void processNodeCreated(WatchedEvent event) {} /** * 处理事件: NodeDeleted * * @param event */ protected void processNodeDeleted(WatchedEvent event) {} /** * 处理事件: NodeDataChanged * * @param event */ protected void processNodeDataChanged(WatchedEvent event) {} /** * 处理事件: NodeChildrenChanged * * @param event */ protected void processNodeChildrenChanged(WatchedEvent event) {} } |
5.2 ZooKeeperQueue.java
|
package tech.codestory.zookeeper.queue; import java.io.IOException; import java.nio.ByteBuffer; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import org.apache.zookeeper.CreateMode; import org.apache.zookeeper.KeeperException; import org.apache.zookeeper.WatchedEvent; import org.apache.zookeeper.ZooDefs; import org.apache.zookeeper.data.ACL; import org.apache.zookeeper.data.Stat; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import tech.codestory.zookeeper.ZooKeeperBase; /** * ZooKeeper实现Queue * * @author code story * @date 2019/8/16 */ @Slf4j public class ZooKeeperQueue extends ZooKeeperBase { /** 队列名称 */ private String queueName; /** 队列的同步信号 */ private static Integer queueMutex = Integer.valueOf(1); /** * 构造函数 * * @param address * @param queueName * @throws IOException */ public ZooKeeperQueue(String address, String queueName) throws IOException { super(address); this.queueName = createRootNode(queueName); } @Override protected void processNodeChildrenChanged(WatchedEvent event) { synchronized (queueMutex) { queueMutex.notify(); } } /** * 将对象添加到队列中 * * @param i * @return */ boolean produce(int i) throws KeeperException, InterruptedException { ByteBuffer b = ByteBuffer.allocate(4); byte[] value; // Add child with value i b.putInt(i); value = b.array(); String elementName = queueName + "/element"; ArrayList<ACL> ids = ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE; CreateMode createMode = CreateMode.PERSISTENT_SEQUENTIAL; getZooKeeper().create(elementName, value, ids, createMode); return true; } /** * 从队列中删除第一个对象 * * @return * @throws KeeperException * @throws InterruptedException */ int consume() throws KeeperException, InterruptedException { while (true) { synchronized (queueMutex) { List<String> list = getZooKeeper().getChildren(queueName, true); if (list.size() == 0) { queueMutex.wait(); } else { // 获取第一个子节点的名称 String firstNodeName = getFirstElementName(list); // 删除节点，并返回节点的值 return deleteNodeAndReturnValue(firstNodeName); } } } } /** * 获取第一个子节点的名称 * * @param list * @return */ private String getFirstElementName(List<String> list) { Integer min = Integer.MAX_VALUE; String minNode = null; for (String s : list) { Integer tempValue = Integer.valueOf(s.substring(7)); if (tempValue < min) { min = tempValue; minNode = s; } } return minNode; } /** * 删除节点，并返回节点的值 * * @param minNode * @return * @throws KeeperException * @throws InterruptedException */ private int deleteNodeAndReturnValue(String minNode) throws KeeperException, InterruptedException { String fullNodeName = queueName + "/" + minNode; Stat stat = new Stat(); byte[] b = getZooKeeper().getData(fullNodeName, false, stat); getZooKeeper().delete(fullNodeName, stat.getVersion()); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(b); return buffer.getInt(); } } |
5.3 ZooKeeperQueueTest.java
|
package tech.codestory.zookeeper.queue; import java.io.IOException; import java.security.SecureRandom; import java.util.Random; import java.util.concurrent.CountDownLatch; import org.apache.zookeeper.KeeperException; import org.testng.annotations.Test; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; /** * ZooKeeperQueue测试 * * @author code story * @date 2019/8/16 */ @Slf4j public class ZooKeeperQueueTest { final String address = "192.168.5.128:2181"; final String queueName = "/queue"; final Random random = new SecureRandom(); // 随机生成10-20之间的个数 final int count = 10 + random.nextInt(10); /** 等待生产者和消费者线程都结束 */ private CountDownLatch connectedSemaphore = new CountDownLatch(2); @Test public void testQueue() { log.info("开始ZooKeeper队列测试，本次将测试 {} 个数据", count); new QueueProducer().start(); new QueueConsumer().start(); try { connectedSemaphore.await(); } catch (InterruptedException e) { log.error("InterruptedException", e); } } /** * 队列的生产者 */ class QueueProducer extends Thread { @Override public void run() { try { ZooKeeperQueue queue = new ZooKeeperQueue(address, queueName); for (int i = 0; i < count; i++) { int elementValue = i + 1; long waitTime = random.nextInt(50) * 100; log.info("生产对象 : {} , 然后等待 {} 毫秒", elementValue, waitTime); queue.produce(elementValue); Thread.sleep(waitTime); } } catch (IOException e) { log.error("IOException", e); } catch (InterruptedException e) { log.error("InterruptedException", e); } catch (KeeperException e) { log.error("KeeperException", e); } connectedSemaphore.countDown(); } } /** * 队列的消费者 */ class QueueConsumer extends Thread { @Override public void run() { try { ZooKeeperQueue queue = new ZooKeeperQueue(address, queueName); for (int i = 0; i < count; i++) { try { int elementValue = queue.consume(); long waitTime = random.nextInt(50) * 100; log.info("消费对象: {} , 然后等待 {} 毫秒", elementValue, waitTime); Thread.sleep(waitTime); } catch (KeeperException e) { i--; log.error("KeeperException", e); } catch (InterruptedException e) { log.error("InterruptedException", e); } } connectedSemaphore.countDown(); } catch (IOException e) { log.error("IOException", e); } } } } |
ZooKeeper实现生产-消费者队列的更多相关文章
- BlockingQueue 阻塞队列（生产/消费者队列）
1:BlockingQueue的继承关系 java.util.concurrent 包里的 BlockingQueue是一个接口, 继承Queue接口,Queue接口继承 Collection Blo ...
- 生产消费者队列（TaskCompletionSource）的应用
using System; using System.Collections.Concurrent; using System.Collections.Generic; using System.Li ...
- Python进阶----进程之间通信(互斥锁,队列(参数:timeout和block),), ***生产消费者模型
Python进阶----进程之间通信(互斥锁,队列(参数:timeout和block),), ***生产消费者模型 一丶互斥锁 含义: 每个对象都对应于一个可称为" 互斥锁&qu ...
- Kafka下的生产消费者模式与订阅发布模式
原文:https://blog.csdn.net/zwgdft/article/details/54633105 在RabbitMQ下的生产消费者模式与订阅发布模式一文中,笔者以“数据接入”和“事 ...
- Java多线程学习笔记--生产消费者模式
实际开发中,我们经常会接触到生产消费者模型,如:Android的Looper相应handler处理UI操作,Socket通信的响应过程.数据缓冲区在文件读写应用等.强大的模型框架,鉴于本人水平有限目前 ...
- RabbitMQ下的生产消费者模式与订阅发布模式
所谓模式,就是在某种场景下,一类问题及其解决方案的总结归纳.生产消费者模式与订阅发布模式是使用消息中间件时常用的两种模式,用于功能解耦和分布式系统间的消息通信,以下面两种场景为例: 数据接入 假设 ...
- Python——Queue模块以及生产消费者模型
1.了解Queue Queue是python标准库中的线程安全的队列(FIFO)实现,提供了一个适用于多线程编程的先进先出的数据结构,即队列,用来在生产者和消费者线程之间的信息传递 |queue.Qu ...
- Linux——多线程下解决生产消费者模型
我们学习了操作系统,想必对生产消费者问题都不陌生.作为同步互斥问题的一个经典案例,生产消费者模型其实是解决实际问题的基础模型,解决很多的实际问题都会依赖于它.而此模型要解决最大的问题便是同步与互斥.而 ...
- 生产消费者模式与python+redis实例运用（中级篇）
上一篇文章介绍了生产消费者模式与python+redis实例运用(基础篇),但是依旧遗留了一个问题,就是如果消费者消费的速度跟不上生产者,依旧会浪费我们大量的时间去等待,这时候我们就可以考虑使用多进程 ...
随机推荐
- 20140117-配置文件为什么放在UI层
配置文件为什么放在UI层 (刚才写着代码突然忘了配置文件为什么要放在UI层了,只记得晓虎老师强调过.找了半天视频……) 现总结一下: 晓虎老师给出的理由,大体如下:比如一个web项目,分成三层,DAL ...
- Windows Presentation Foundation (WPF) 项目中不支持xxx的解决
一般Windows Presentation Foundation (WPF) 项目中不支持xxx都是由于没引用相应的程序集导致,比如Windows Presentation Foundation ( ...
- Git常用操作指南
目录 前言 Git简介 安装之后第一步 创建版本库 本地仓库 远程仓库 版本控制 工作区和暂存区 版本回退 撤销修改 删除文件 分支管理 创建与合并分支 解决冲突 分支管理策略 状态存储 多人协作 R ...
- 五分钟部署一套完整的Zabbix
Zabbix-安装与使用 安装NTP yum install -y ntp 配置ntp.conf cd /etc/ vim ntp.conf # 打开之后讲一下内容添加 server cn.ntp.o ...
- [分享] 一款极简单的 BaseEntity CRUD 方法
前言 尝试过 ado.net.dapper.ef,以及Repository仓储,甚至自己还写过生成器工具,以便做常规CRUD操作. 它们日常操作不方便之处: 每次使用前需要声明,再操作: 很多人一个实 ...
- [leetcode] 263. Ugly Number (easy)
只要存在一种因数分解后,其因子是2,3,5中的一种或多种,就算是ugly数字. 思路: 以2/3/5作为除数除后,最后结果等于1的就是ugly数字 Runtime: 4 ms, faster than ...
- ASP.NET登录验证码解决方案
目录 #验证码效果图 #代码 0.html代码 1.Handler中调用验证码生成类 2.验证码图片绘制生成类 3.高斯模糊算法类 #注意 #参考 在web项目中,为了防止登录被暴力破解,需要在登录的 ...
- Jenkins持续部署-创建差量更新包
目录 Jenkins持续部署-创建差量更新包 目录 前言 目的 详细流程 生成版本号 获取版本号 创建文件更新清单 压缩 获取上个版本的包 创建差量更新包 读取服务器Json配置 远程创建文件夹目录 ...
- gRPC in ASP.NET Core 3.0 -- Protocol Buffer（1）
现如今微服务很流行,而微服务很有可能是使用不同语言进行构建的.而微服务之间通常需要相互通信,所以微服务之间必须在以下几个方面达成共识: 需要使用某种API 数据格式 错误的模式 负载均衡 ... 现在 ...
- IO流总结1
一.什么是流? 流就是字节序列的抽象概念,能被连续读取数据的数据源和能被连续写入数据的接收端就是流,流机制是Java及C++中的一个重要机制,通过流我们可以自由地控制文件.内存.IO设备等数据的流向. ...