监听机制是Zookeeper的一个重要特性，例如：Zookeeper实现的高可用集群、分布式锁，就利用到了这一特性。

在Zookeeper被监听的结点对象/信息发生了改变，就会触发监听机制，通知注册者。

注册监听机制

创建客户端，创建默认监听器

在创建zookeeper客户端实例时，需要下列参数。

new ZooKeeper(String connectString, int sessionTimeout, Watcher watcher)

三个参数分别的含义为：

connectString 服务端地址 sessionTimeout：超时时间 Watcher：监控器

这个 Watcher 将作为整个 ZooKeeper 会话期间的上下文 ，一直被保存在客户端 ZKWatchManager 的 defaultWatcher 中，==在开启对某个节点或信息的监控后，但是并没有指定额外的监控器==，则会默认调用这个监控器的方法。

对指定结点进行特殊监听处理

除此之外，ZooKeeper 客户端也可以通过 getData、exists 和 getChildren 三个接口来向 ZooKeeper 服务器注册 Watcher，从而方便地在不同的情况下添加 Watch 事件：

getData(String path, Watcher watcher, Stat stat)

Zookeeper只能在成功连接上客户端后，才能使得监控机制起作用；且仅支持4种事件的监听。

1. 结点的增加
2. 结点的删除
3. 结点所携带信息的更改
4. 结点的子结点的更改

底层原理

Zookeeper监听机制是观察者模式实现的。

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在观察者模式中，最重要的一个属性就是需要一个列表用于保存观察者。

而在Zookeeper监听机制中，也实现了这个一个列表，在客户端和服务端分别维护了ZKWatchManager和WatchManager。

客户端Watch注册实现过程

在发送一个Watch事件的会话请求时，Zookeeper客户端主要做了两件事

• 标记该会话是一个带有 Watch 事件的请求
• 将 Watch 事件存储到 ZKWatchManager

以 getData 接口为例。当发送一个带有 Watch 事件的请求时，客户端首先会把该会话标记为带有 Watch 监控的事件请求，之后通过 DataWatchRegistration 类来保存 watcher 事件和节点的对应关系：

public byte[] getData(final String path, Watcher watcher, Stat stat){
    ...
    WatchRegistration wcb = null;
    // 如果watcher不为null，即有watcher对象
    if (watcher != null) {
        wcb = new DataWatchRegistration(watcher, clientPath);
    }
    RequestHeader h = new RequestHeader();
    // 标记请求为带有监听器的
    request.setWatch(watcher != null);
    ...
    GetDataResponse response = new GetDataResponse();
    ReplyHeader r = cnxn.submitRequest(h, request, response, wcb);
}

之后客户端向服务器发送请求时，是将请求封装成一个 Packet 对象，并添加到一个等待发送队列 outgoingQueue 中：

public Packet queuePacket(RequestHeader h, ReplyHeader r，...) {
    Packet packet = null;
    ...
    packet = new Packet(h, r, request, response, watchRegistration);
    ...
    outgoingQueue.add(packet); 
    ...
    return packet;
}

最后，ZooKeeper 客户端就会向服务器端发送这个请求，完成请求发送后。调用负责处理服务器响应的 SendThread 线程类中的 readResponse 方法接收服务端的回调，并在最后执行 finishPacket（）方法将 Watch 注册到 ZKWatchManager 中：

private void finishPacket(Packet p) {
    int err = p.replyHeader.getErr();
    if (p.watchRegistration != null) {
        p.watchRegistration.register(err);
    }
    ...
}

服务端 Watch 注册实现过程

Zookeeper 服务端处理 Watch 事件基本有 2 个过程：

• 解析收到的请求是否带有 Watch 注册事件
• 将对应的 Watch 事件存储到 WatchManager

服务端 Watch 事件的触发过程

以 setData 接口即“节点数据内容发生变更”事件为例。

在 setData 方法内部执行完对节点数据的变更后，会调用 WatchManager.triggerWatch 方法触发数据变更事件。

Set<Watcher> triggerWatch(String path, EventType type...) {
    WatchedEvent e = new WatchedEvent(type,
                                      KeeperState.SyncConnected, path);
    Set<Watcher> watchers;
    synchronized (this) {
        watchers = watchTable.remove(path);
        ...
            for (Watcher w : watchers) {
                Set<String> paths = watch2Paths.get(w);
                if (paths != null) {
                    paths.remove(path);
                }
            }
    }
    for (Watcher w : watchers) {
        if (supress != null && supress.contains(w)) {
            continue;
        }
        w.process(e);
    }
    return watchers;
}

watchers与paths的关系：

双向绑定关系。

由于zk的监听机制是一次性的（触发即销毁），当path2触发了监听事件后，立马从watchTable中销毁监听事件，获取watchers；并且path2结点的事件已经出发了，所以也要将每个watcher对应的paths中去除path2；然后调用watchers中每个watcher的process()函数完成一次监听回调。

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客户端回调的处理过程

SendThread

此方法是客户端用于处理服务端的统一请求，replyHdr.getXid()值为-1时，则响应为通知类型的信息，最后调用eventThread.queueEvent()将事件交由eventThread处理。

if (replyHdr.getXid() == -1) {
    ...
    WatcherEvent event = new WatcherEvent();
    event.deserialize(bbia, "response");
    ...
    if (chrootPath != null) {
        String serverPath = event.getPath();
        if(serverPath.compareTo(chrootPath)==0)
            event.setPath("/");
            ...
            event.setPath(serverPath.substring(chrootPath.length()));
            ...
    }
    WatchedEvent we = new WatchedEvent(event);
    ...
    eventThread.queueEvent( we );
}

EventThread

根据触发的事件类型，去监听器列表查询对应的路径所对应的监听器，并统一放到集合result中，由于Zookeeper事件是一次触发即销毁，所以也要从watchManager中移除监听器。

public Set<Watcher> materialize(...)
{
    Set<Watcher> result = new HashSet<Watcher>();
    ...
    switch (type) {
    ...
    case NodeDataChanged:
    case NodeCreated:
        synchronized (dataWatches) {
            addTo(dataWatches.remove(clientPath), result);
        }
        synchronized (existWatches) {
            addTo(existWatches.remove(clientPath), result);
        }
        break;
    ....
    }
    return result;
}

完成了对监听器的取出后，将查询到Watcher放到对应的waitEvents任务队列中，调用 EventThread 类中的 run 方法对事件进行处理。

而处理事件，无非就是执行我们注册事件时，写下的process()函数。

总结

Zookeeper的监听机制是基于观察者模式设计的。其方式就是通过在客户端和服务端都维护一张表（zkWatcherManager、watcherManager），用于存放监听器对象。

注册监听器过程，就是在调用接口的过程，将监听器进行注册，首先在本地客户端进行一个注册管理，然后传递服务端之后，又根据是否含有监听器，在服务端进行注册管理。

触发监听事件的过程：

1. 服务端，通过触发的路径path，通过watcherManager找到对应的监听器集合，通过调用process()方法将信息发送至每个监听器原来的客户端；
2. 客户端，通过判断是否是通知事件，通过zkWatcherManager找到对应的监听器集合，通过调用process()方法将执行对应的应答处理。

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Watcher的客户端实现和服务端使用不同的实现

当在监听事件触发之后，客户端和服务端几乎都做了同样的事（通过Path找到Watcher然后执行process()），但是他们做的事不同的事，服务端的Watcher的process()的作用是将path和触发的event发送至客户端，然后再次通过path和event找到watcher执行process()，这时候，执行的代码即为开发者所需要执行的==监听事件对应的应答处理process()==。

思考 -> 为什么Zookeeper要维护两份Watcher清单（zkWatcherManager + WatcherManager）？

使用反证法，来证明这样设计的优秀之处。

• 假设只在客户端维护Watcher清单，当服务端的事件触发之后，服务端没有Watcher清单，不知道是哪几个客户端订阅了这个事件，只能将事件发送给所有的客户端，既浪费了带宽，也浪费了客户端处理响应的资源。
• 假设只在服务端维护Watcher清单，当服务端的事件触发之后，服务端发送给订阅了该事件的客户端，客户端确会因为没有Watcher对象，而无法执行对应的事件应答处理，导致需要服务端将对应的处理方法，通过网络传递，则会加重网络的传输压力。

作者：eddieVim
链接：https://juejin.cn/post/6903693927434420232