ZooKeeper应用场景和实现方案详解：从分布式协调到微服务架构的全场景实践

前言

在分布式系统中，协调与一致性是构建可靠服务的核心挑战。Apache ZooKeeper作为高性能分布式协调服务，提供了一套通用的分布式原语，被广泛应用于服务注册发现、分布式锁、配置管理等关键场景。本文将深入解析ZooKeeper的典型应用场景，结合具体代码示例展示实现方案，帮助开发者快速掌握其核心用法。

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一、服务注册与发现：构建弹性微服务架构

1.1 场景需求

微服务架构中，服务实例动态上下线，需要一个可靠的注册中心实现：

• 服务实例自动注册与注销
• 消费者动态发现可用服务列表
• 实例状态变更实时通知

1.2 实现方案

利用ZooKeeper的临时顺序节点和Watch机制：

1. 服务注册：提供者启动时创建临时顺序节点（与会话绑定，会话失效则节点自动删除）
2. 服务发现：消费者监听服务节点变化，获取最新实例列表

1.3 代码实现（Curator框架）

1.3.1 服务注册中心

import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;  
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;  
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;  
import org.apache.zookeeper.CreateMode;  

public class ServiceRegistry {
     
    private static final String REGISTRY_ROOT = "/services";  
    private CuratorFramework curator;  

    public ServiceRegistry(String zkServers) {
     
        curator = CuratorFrameworkFactory.builder()  
            .connectString(zkServers)  
            .sessionTimeoutMs(5000)  
            .retryPolicy(new ExponentialBackoffRetry(1000, 3))  
            .build();  
        curator.start();  
    }  

    /**  
     * 注册服务实例（临时顺序节点）  
     * @param serviceName 服务名  
     * @param instanceInfo 实例信息（IP:Port）  
     */  
    public String register(String serviceName, String instanceInfo) throws Exception {
     
        String servicePath = REGISTRY_ROOT + "/" + serviceName;  
        String instancePath = curator.create()  
            .creatingParentsIfNeeded()  
            .withMode(CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL)  
            .forPath(servicePath + "/instance-", instanceInfo.getBytes());  
        return instancePath;  
    }  
}  

// 使用示例（服务提供者）  
ServiceRegistry registry = new ServiceRegistry("zk-node1:2181,zk-node2:2181");  
registry.register("user-service", "192.168.1.100:8080");  

1.3.2 服务发现中心

import org.apache.curator.framework.recipes.cache.PathChildrenCache;  
import org.apache.curator.framework.recipes.cache.PathChildrenCacheEvent;  
import org.apache.curator.framework.recipes.cache.PathChildrenCacheListener;  

public class ServiceDiscovery {
     
    private CuratorFramework curator;  

    public ServiceDiscovery(String zkServers) {
     
        curator = CuratorFrameworkFactory.builder()  
            .connectString(zkServers)  
            .sessionTimeoutMs(5000)  
            .retryPolicy(new ExponentialBackoffRetry(1000, 3))  
            .build();  
        curator.start();  
    }  

    /**  
     * 获取服务实例列表  
     */  
    public List<String> discover(String serviceName) throws Exception {
     
        String path = REGISTRY_ROOT + "/" + serviceName;  
        List<String> instances = curator.getChildren().forPath(path);  
        return instances.s