SpringBoot基于Zookeeper和Curator生成唯一ID

- 一、简介
- 二、maven依赖
- 三、配置
- - 3.1、属性配置文件
  - 3.2、属性配置类
  - 3.3、zookeeper配置类（核心）
- 四、具体使用
- - 4.1、zookeeperClient（核心）
  - 4.2、controller层
- 五、测试
- - 5.1、多实例
  - 5.2、nginx转发配置
  - 5.3、使用jmeter并发测试
  - 5.4、测试结果

一、简介

zookeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。选择zookeeper的原因，因为zookeeper具有以下优点：

可靠性：如果消息被到一台服务器接受，那么它将被所有的服务器接受。
实时性：在一定事件范围内，client能读到最新数据，如果需要最新数据，应该在读数据之前调用sync()接口
独立性：各个Client之间互不干预
顺序性：更新请求顺序进行，来自同一个client的更新请求按其发送顺序依次执行
原子性：一次数据的更新只能成功或者失败，没有其他中间状态
最终一致性：全局唯一数据视图，client无论连接到哪个server，数据视图都是一致的

二、maven依赖

我这里把里面的日志框架都过滤了，加入了lombok，你们可以根据自己的需要进行相应的处理。
pom.xml



    4.0.0
    
        org.springframework.boot
        spring-boot-starter-parent
        2.5.2
        
    
    com.alian
    zookeeper-id
    0.0.1-SNAPSHOT
    zookeeper-id
    Spring Boot之zookeeper唯一id

    
        1.8
    
    

        
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-web
            ${parent.version}
        

        
            org.apache.zookeeper
            zookeeper
            3.6.3
            
                
                    org.slf4j
                    slf4j-log4j12
                
                
                    org.slf4j
                    slf4j-api
                
                
                    log4j
                    log4j
                
            
        

        
            org.apache.curator
            curator-framework
            5.2.0
            
                
                    org.apache.zookeeper
                    zookeeper
                
                
                    org.slf4j
                    slf4j-api
                
            
        

        
            org.projectlombok
            lombok
            1.16.14
        
    

    
        
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-maven-plugin

三、配置 3.1、属性配置文件

我们在resource目录下建一个config文件夹，然后在resource/config目录下创建zookeeper的自定义配置文件zookeeper.properties，主要是zookeeper连接和目录相关的配置，因为本机的配置原因，我这里就没有采用zookeeper的集群模式了，Zookeeper建议集群节点个数为奇数（大于等于3），只要超过一半的机器能够正常提供服务，那么整个集群都是可用的状态。

zookeeper.properties

# zookeeper服务器地址（ip+port）
zookeeper.server=10.130.3.16:2181
# 节点创建的路径约定用"/"结尾
zookeeper.rootPath=/root/alian/
# 休眠时间
zookeeper.sleep-time=1000
# 最大重试次数
zookeeper.max-retries=3
# 会话超时时间
zookeeper.session-timeout=5000
# 连接超时时间
zookeeper.connection-timeout=5000

3.2、属性配置类

此配置类不懂的可以参考我另一篇文章：Spring Boot读取配置文件常用方式

ZookeeperProperties.java

package com.alian.zookeeperid.config;

import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.PropertySource;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Data
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "zookeeper")
//读取指定路径配置文件,暂不支持*.yaml文件
@PropertySource(value = "classpath:config/zookeeper.properties", encoding = "UTF-8", ignoreResourceNotFound = true)
public class ZookeeperProperties {

    
    private String server;

    
    private String rootPath;

    
    private int sleepTime;

    
    private int maxRetries;

    
    private int sessionTimeout;

    
    private int connectionTimeout;

}

3.3、zookeeper配置类（核心）

为什么要使用Curator，因为Curator提供了简化使用zookeeper更高级的API接口，Curatorframework实例都是线程安全的。它包涵很多优秀的特性：

自动连接管理：自动处理zookeeper的连接和重试存在一些潜在的问题，可以监控节点数据改变和获取更新服务的列表，而监控又可以自动被Cruator recipes删除
更简洁的API：提供现代流式API接口，简化了原生zookeeper方法，事件等
Recipe实现：可以应用到leader选举，分布式锁，path缓存，和watcher，分布式队列等

ZookeeperConfig.java

package com.alian.zookeeperid.config;

import com.alian.zookeeperid.common.ZookeeperClient;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.curator.RetryPolicy;
import org.apache.curator.framework.Curatorframework;
import org.apache.curator.framework.CuratorframeworkFactory;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Slf4j
@Configuration
public class ZookeeperConfig {

    @Autowired
    private ZookeeperProperties zookeeperProperties;

    @Bean
    public Curatorframework curatorframeworkClient() {
        //重试策略,ExponentialBackoffRetry(1000,3)这里表示等待1s重试，最大重试次数为3次
        RetryPolicy policy = new ExponentialBackoffRetry(zookeeperProperties.getSleepTime(), zookeeperProperties.getMaxRetries());
        //构建Curatorframework实例
        Curatorframework curatorframeworkClient = CuratorframeworkFactory
                .builder()
                .connectString(zookeeperProperties.getServer())
                .sessionTimeoutMs(zookeeperProperties.getSessionTimeout())
                .connectionTimeoutMs(zookeeperProperties.getConnectionTimeout())
                .retryPolicy(policy)
                .build();
        //启动实例
        curatorframeworkClient.start();
        return curatorframeworkClient;
    }

    //采用这种方式可以比较优雅的关闭连接
    @Bean(initMethod = "init", destroyMethod = "destroy")
    public ZookeeperClient zookeeperClient(ZookeeperProperties zookeeperProperties, Curatorframework curatorframeworkClient) {
        return new ZookeeperClient(zookeeperProperties, curatorframeworkClient);
    }

}

四、具体使用 4.1、zookeeperClient（核心）

此组件主要是完成，顺序节点的创建，我这里创建的是临时顺利节点，如果担心节点过多可以采用异步线程删除节点，我这里也只是一个示例。我想我代码的注释比这个惨白的文字要更有说服力。很多小伙伴可能会采用@Component注解，我使用@Bean(initMethod = “init”, destroyMethod = “destroy”)来创建，可以比较优雅的关闭连接，当然在使用上是一样的，只要不是同时对一个bean这么操作。

zookeeperClient.java

package com.alian.zookeeperid.common;

import com.alian.zookeeperid.config.ZookeeperProperties;
import com.sun.istack.internal.NotNull;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.curator.framework.Curatorframework;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

@Slf4j
public class ZookeeperClient {

    private ZookeeperProperties zookeeperProperties;

    private static ExecutorService executorService;

    private Curatorframework curatorframework;

    public Curatorframework getCuratorframework() {
        return curatorframework;
    }

    public ZookeeperClient(ZookeeperProperties zookeeperProperties, Curatorframework curatorframework) {
        this.zookeeperProperties = zookeeperProperties;
        this.curatorframework = curatorframework;
    }

    public void init() {
        log.info("ZookeeperClient初始化方法，新建线程池，用于删除临时节点");
        try {
            //线程池用于删除异步删除节点
            executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        } catch (Exception e) {
            log.error("ZookeeperClient init error {}", e.getMessage());
        }
    }

    public void destroy() {
        try {
            log.info("ZookeeperClient销毁方法，如果zookeeper连接不为空，则关闭连接");
            if (getCuratorframework() != null) {
                //这种方式比较优雅的关闭连接
                getCuratorframework().close();
            }
        } catch (Exception e) {
            log.error("stop zookeeper client error {}", e.getMessage());
        }
    }

    
    public String generateId(String nodeName) {
        //创建临时自动编号的顺序节点,返回的是一个路径
        String nodeFullPath = createSeqNode(nodeName);
        if (null == nodeFullPath) {
            return "";
        }
        String generateId = splitSeqNode(nodeFullPath);
        log.info("节点编号：" + generateId);
        return generateId;
    }

    
    private String createSeqNode(@NotNull String nodePrefix) {
        if ("".equals(nodePrefix.trim()) || nodePrefix.startsWith("/") || nodePrefix.endsWith("/")) {
            log.error("节点前缀错误");
            return "";
        }
        String nodeFullPath = "";
        //根路径+要创建节点的名称（可以是路径，此处传入的nodeName不要用"/"开头或结尾）
        String fullPath = zookeeperProperties.getRootPath().concat(nodePrefix);
        try {
            //关键点：创建临时顺序节点
            //creatingParentsIfNeeded():如果传入的是路径，并且节点父路径不存在则创建父节点
            nodeFullPath = curatorframework
                    .create()
                    .creatingParentsIfNeeded()
                    .withMode(CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL)
                    .forPath(fullPath);
            //为防止生成的节点浪费系统资源，故生成后异步删除此节点
            cleanNode(nodeFullPath);
        } catch (Exception e) {
            log.error("创建临时顺序节点异常{}", e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
        return nodeFullPath;
    }

    private void cleanNode(String finalBackNodePath) {
        executorService.execute(() -> {
            try {
                //Thread.sleep(10);
                Stat stat = curatorframework.checkExists().forPath(finalBackNodePath);
                if (stat != null) {
//                    log.info("------------" + new String(curatorframework.getData().forPath("/zookeeper/alian")));
                    curatorframework.delete().forPath(finalBackNodePath);
//                    log.info("删除的临时节点：{}", finalBackNodePath);
                }
            } catch (Exception e) {
                log.error("删除节点异常{}", e.getMessage());
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }

    private String splitSeqNode(String path) {
        //获取最后一个"/"的索引，用于字符串截取
        int index = path.lastIndexOf("/");
        if (index >= 0) {
            //如果"/"位置比路径长度小，则截取"/"后面的作为节点返回
            //如果"/"位置等于路径长度，说明它后面没有元素，返回空字符串
            return index <= path.length() ? path.substring(index + 1) : "";
        }
        //不含"/"，说明是节点数据，直接返回（理论上不会，因为都是"/"开头的路径，至少有一个"/"）
        return path;
    }

}

关于zookeeper里节点的模式，新版又增加了两个带TTL的持久化节点，节点模式：

PERSISTENT：持久化节点
PERSISTENT_SEQUENTIAL：持久化的顺序自动编号节点
EPHEMERAL：临时节点
EPHEMERAL_SEQUENTIAL：临时顺序自动编号节点
CONTAINER：容器节点
PERSISTENT_WITH_TTL：带TTL（time-to-live，存活时间）的持久化节点，节点在TTL时间之内没有得到更新并且没有子节点，就会被自动删除
PERSISTENT_SEQUENTIAL_WITH_TTL：带TTL（time-to-live，存活时间）和单调递增序号的持久节点，节点在TTL时间之内没有得到更新并且没有子节点，就会被自动删除

可能很多小伙伴不知道怎么创建待TTL的节点，我也给大家准备了，主要是使用withTtl(5000L)设置过期

	String fullPath="/root/alian/";
	String nodePath = curatorframework
                    .create()
                    .withTtl(5000L)
                    .creatingParentsIfNeeded()
                    .withMode(CreateMode.PERSISTENT_SEQUENTIAL_WITH_TTL)
                    .forPath(fullPath);

4.2、controller层

简单的一个获取id的接口，仅仅是为了演示，实际中肯定更加严格和规范。生成时间字符串yyyyMMddHHmmssSSS+zookeeper生产的id，组成我们需要的id，当然你也可以使用其他的前缀。

DistributedIdController.java

package com.alian.zookeeperid.controller;

import com.alian.zookeeperid.common.ZookeeperClient;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/distributed")
public class DistributedIdController {

    private static DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyyMMddHHmmssSSS");

    @Autowired
    private ZookeeperClient zookeeperClient;

    
    @RequestMapping("/generateId")
    public String generateId(HttpServletRequest request) {
    	//我们这里传入前缀为时间字符串：yyyyMMddHHmmssSSS
        String nodeName = LocalDateTime.now().format(formatter);
        return zookeeperClient.generateId(nodeName);
    }
}

五、测试 5.1、多实例

由于我们是windows环境下的本机开发及测试，我们使用idea启动两个实例进行负载均衡，端口分别为8088和8090。如果不懂的可以参考我另一篇文章：windows下Nginx配置及负载均衡使用

application.yml

server:
  port: 8088
  servlet:
    context-path: /zookeeperId

两个实例启动的示例图：

5.2、nginx转发配置

自定义配置文件localhost_80.conf里server模块里增加转发配置，通过负载均衡到两个实例上。

	location ~ ^/zookeeperId/ {
        proxy_redirect off;
		#端口
        proxy_set_header Host $host;
		#远程地址
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
		#程序可获取远程ip地址
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
		#此处会用的upstream.conf,此文件在nginx.conf已经引入了
        proxy_pass http://zookeeper-id;
    }

负载均衡配置upstream.conf文件增加下面的配置，其中zookeeper-id 就是localhost_80.conf文件里配置的http://zookeeper-id;

	upstream zookeeper-id {
	    server 127.0.0.1:8088 ;
		server 127.0.0.1:8090 ;
	}

如果你的nginx已经启动，最后记得使用命令nginx -t 检查和nginx -s reload应用。

5.3、使用jmeter并发测试

本文中使用使用100个线程请求我的接口获取id，100表示线程数，0表示0秒内一起发送，1表示请求循环的次数。

我们请求的地址是：http://localhost/zookeeperId/distributed/generateId，注意是没有端口的，会通过nginx转发到后台实例。

5.4、测试结果

端口为8088实例的结果：

2021-10-20 15:25:51 347 [http-nio-8088-exec-21] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000001
2021-10-20 15:25:51 347 [http-nio-8088-exec-7] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000003
2021-10-20 15:25:51 347 [http-nio-8088-exec-31] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000005
2021-10-20 15:25:51 348 [http-nio-8088-exec-23] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000007
2021-10-20 15:25:51 349 [http-nio-8088-exec-30] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000009
2021-10-20 15:25:51 350 [http-nio-8088-exec-10] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000012
2021-10-20 15:25:51 350 [http-nio-8088-exec-14] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000014
2021-10-20 15:25:51 351 [http-nio-8088-exec-29] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000017
2021-10-20 15:25:51 352 [http-nio-8088-exec-5] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000019
2021-10-20 15:25:51 352 [http-nio-8088-exec-8] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000022
2021-10-20 15:25:51 352 [http-nio-8088-exec-38] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000020
2021-10-20 15:25:51 353 [http-nio-8088-exec-15] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000028
2021-10-20 15:25:51 353 [http-nio-8088-exec-48] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000024
2021-10-20 15:25:51 354 [http-nio-8088-exec-35] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000027
2021-10-20 15:25:51 354 [http-nio-8088-exec-18] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000029
2021-10-20 15:25:51 354 [http-nio-8088-exec-26] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000032
2021-10-20 15:25:51 355 [http-nio-8088-exec-45] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000035
2021-10-20 15:25:51 355 [http-nio-8088-exec-22] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000036
2021-10-20 15:25:51 356 [http-nio-8088-exec-12] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000038
2021-10-20 15:25:51 356 [http-nio-8088-exec-41] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000040
2021-10-20 15:25:51 357 [http-nio-8088-exec-49] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000043
2021-10-20 15:25:51 357 [http-nio-8088-exec-50] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000044
2021-10-20 15:25:51 358 [http-nio-8088-exec-34] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000046
2021-10-20 15:25:51 358 [http-nio-8088-exec-11] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000048
2021-10-20 15:25:51 359 [http-nio-8088-exec-42] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000052
2021-10-20 15:25:51 359 [http-nio-8088-exec-9] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000050
2021-10-20 15:25:51 359 [http-nio-8088-exec-19] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000055
2021-10-20 15:25:51 360 [http-nio-8088-exec-17] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512590000000057
2021-10-20 15:25:51 361 [http-nio-8088-exec-1] INFO generateId 39:节点编号：202110201525512600000000059
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端口为8090实例的结果：

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从上述结果来看，每次生成的id确实是不一样的。生成的节点为10位从0000000000开始编号，每个线程打印的顺序可能会有先后，最后生成的节点还是从0000000000~0000000099，00000000099在8088端口实例里输出了，本例里是倒数第5个。
需要提醒的是本文中zookeeper服务的版本是3.6.3，curator-framework的版本是5.2.0，如果你的zookeeper服务版本是3.4.x,可能就会出现问题。

org.apache.zookeeper.ClientCnxn$SessionTimeoutException: Client session timed out, have not heard from server in 10106ms for session id 0x0

这时你就需要去更改你依赖里的版本为3.4.x，同时需要注意的是你的curator-framework版本也要改成，你可以多尝试几次，我一般喜欢使用新的版本。

SpringBoot基于Zookeeper和Curator生成唯一ID

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