Hadoop Configuration配置类的分析

          学习Hadoop Common模块,当然应该是从最简单,最基础的模块学习最好,所以我挑选了其中的conf配置模块进行学习。整体的类结构非常简单。

Hadoop Configuration配置类的分析_第1张图片

只要继承了Configurable接口,一般表明就是可配置的,可以执行相应的配置操作,但是配置的集中操作的体现是在Configuration这个类中。这个类中定义了很多的集合变量:

/**
   * List of configuration resources.
   */
  private ArrayList resources = new ArrayList();

  /**
   * List of configuration parameters marked final. 
   * finalParameters集合中保留的是final修饰的不可变的参数
   */
  private Set finalParameters = new HashSet();

  /**
   * 是否加载默认资源配置
   */
  private boolean loadDefaults = true;
  
  /**
   * Configuration objects
   * Configuration对象
   */
  private static final WeakHashMap REGISTRY = 
    new WeakHashMap();
  
  /**
   * List of default Resources. Resources are loaded in the order of the list 
   * entries
   */
  private static final CopyOnWriteArrayList defaultResources =
    new CopyOnWriteArrayList();
上面只是列举出了一部分,基本的用途都是拿来保存一些资源的数据。还有一个变量比较关键:

//资源配置文件中的属性会加载到Properties属性中来
  private Properties properties;
所有的属性变量都是存放到java中的Properties中存放,便于后面的直接存取。Property其实就是一个HashTable。我们按着Configuration加载的顺序来学习一下他的整个过程。首先当然是执行初始化代码块:

static{
    //print deprecation warning if hadoop-site.xml is found in classpath
    ClassLoader cL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    if (cL == null) {
      cL = Configuration.class.getClassLoader();
    }
    if(cL.getResource("hadoop-site.xml")!=null) {
      LOG.warn("DEPRECATED: hadoop-site.xml found in the classpath. " +
          "Usage of hadoop-site.xml is deprecated. Instead use core-site.xml, "
          + "mapred-site.xml and hdfs-site.xml to override properties of " +
          "core-default.xml, mapred-default.xml and hdfs-default.xml " +
          "respectively");
    }
    //初始化中加载默认配置文件,core-site是用户的属性定义
    //如果有相同,后者的属性会覆盖前者的属性
    addDefaultResource("core-default.xml");
    addDefaultResource("core-site.xml");
  }
学习过java构造函数的执行顺序的同学,应该知道初始化代码块中的代码的执行顺序是先于构造函数的,所以会执行完上面的操作,就来到了addDefaultResource():

/**
   * Add a default resource. Resources are loaded in the order of the resources 
   * added.
   * @param name file name. File should be present in the classpath.
   */
  public static synchronized void addDefaultResource(String name) {
    if(!defaultResources.contains(name)) {
      defaultResources.add(name);
      //遍历注册过的资源配置,进行重新加载操作
      for(Configuration conf : REGISTRY.keySet()) {
        if(conf.loadDefaults) {
          conf.reloadConfiguration();
        }
      }
    }
  }
把资源的名字加入到相应的集合中,然后遍历每个配置类,重新加载配置操作,因为默认资源列表改动了,所以要重新加载了,这个也好理解。这里简单介绍一下,每一个Configuration类初始化后,都会加入到REGISTRY集合中,这是一个static 变量,所以会保持全局统一的一个。然后把重点移到reloadConfiguration():

 /**
   * Reload configuration from previously added resources.
   *
   * This method will clear all the configuration read from the added 
   * resources, and final parameters. This will make the resources to 
   * be read again before accessing the values. Values that are added
   * via set methods will overlay values read from the resources.
   */
  public synchronized void reloadConfiguration() {
	//重新加载Configuration就是重新将里面的属性记录清空
    properties = null;                            // trigger reload
    finalParameters.clear();                      // clear site-limits
  }
操作非常简单,就是clear一些操作,也许这时候,你会想难道不用马上加载新的资源吗?其实这也是作者的一大设计,答案在后面。好的,程序执行到这里,初始化代码块的操作完成了,接下来就是构造函数的执行了:

/** A new configuration. */
  public Configuration() {
	//初始化是需要加载默认资源的
    this(true);
  }
然后继续调用重载函数:

/** A new configuration where the behavior of reading from the default 
   * resources can be turned off.
   * 
   * If the parameter {@code loadDefaults} is false, the new instance
   * will not load resources from the default files. 
   * @param loadDefaults specifies whether to load from the default files
   */
  public Configuration(boolean loadDefaults) {
    this.loadDefaults = loadDefaults;
    if (LOG.isDebugEnabled()) {
      LOG.debug(StringUtils.stringifyException(new IOException("config()")));
    }
    synchronized(Configuration.class) {
      //加载过的Configuration对象对会加入到REGISTRY集合中
      REGISTRY.put(this, null);
    }
    this.storeResource = false;
  }
重点观察人家把当前初始化的Configuration类加入到全局REGISTRY里面了。

        以上分析的代码都是前期的操作,那么比较关键的set/get这类和属性直接相关的方法怎么实现的,所以这个时候,必须要先了解Hadoop中的配置文件是怎样的格式存在于文件中的。比如HDFS的配置文件hdfs-site.xml;








  
    dfs.name.dir
    /var/local/hadoop/hdfs/name
    Determines where on the local filesystem the DFS name node
      should store the name table.  If this is a comma-delimited list
      of directories then the name table is replicated in all of the
      directories, for redundancy. 
    true
  

  
    dfs.data.dir
    /var/local/hadoop/hdfs/data
    Determines where on the local filesystem an DFS data node
       should store its blocks.  If this is a comma-delimited
       list of directories, then data will be stored in all named
       directories, typically on different devices.
       Directories that do not exist are ignored.
    
    true
  
.......
节点层级的关系不是很复杂,关键在每个Property节点保留name名字,value值,des对于此属性的描述,final标签用于判断此属性能不能被改变,为true代表无法变更,类似于java语言里的final关键字。了解完配置文件的结构之后,就可以继续往下看了,比如我要设置1个属性,set的一个小小的方法如下:

/** 
   * Set the value of the name property.
   * 
   * @param name property name.
   * @param value property value.
   * 根据name设置属性值,属性键值对保存在property中
   */
  public void set(String name, String value) {
    getOverlay().setProperty(name, value);
    getProps().setProperty(name, value);
  }
后面的setProperty就是Property的设置方法,jdk的API,所以关键就是前面获取getProps的方法,如何把文件中的属性加载到Property的变量中的。
/**
   * 加载的时候采用了延时加载的策略
   * @return
   */
  private synchronized Properties getProps() {
    if (properties == null) {
      properties = new Properties();
      //从资源中再次获取属性相关的数据
      loadResources(properties, resources, quietmode);
      if (overlay!= null) {
        properties.putAll(overlay);
        if (storeResource) {
          for (Map.Entry item: overlay.entrySet()) {
            updatingResource.put((String) item.getKey(), "Unknown");
          }
        }
      }
    }
    return properties;
  }
看了上面为NULL的判断,也许你就知道为什么刚刚的重新加载操作那么简单,就执行了clear操作就完了,就是等着后面真正要获取这个Property的时候在加载的,就是所谓的延时加载策略,类似于单例模式中的懒汉式模型。所以loadResources又是此实现的关键:

private void loadResource(Properties properties, Object name, boolean quiet) {
    try {
      //工厂模式获取解析xml文件对象,这里用的是doc解析方式
      DocumentBuilderFactory docBuilderFactory 
        = DocumentBuilderFactory.newInstance();
      //ignore all comments inside the xml file
      docBuilderFactory.setIgnoringComments(true);

      //allow includes in the xml file
      docBuilderFactory.setNamespaceAware(true);
      try {
          docBuilderFactory.setXIncludeAware(true);
      } catch (UnsupportedOperationException e) {
        LOG.error("Failed to set setXIncludeAware(true) for parser "
                + docBuilderFactory
                + ":" + e,
                e);
      }
      DocumentBuilder builder = docBuilderFactory.newDocumentBuilder();
      .....

      if (root == null) {
    	//获取xml中的节点进行获取,这里先获取了根节点
        root = doc.getDocumentElement();
      }
      if (!"configuration".equals(root.getTagName()))
        LOG.fatal("bad conf file: top-level element not ");
      NodeList props = root.getChildNodes();
      for (int i = 0; i < props.getLength(); i++) {
        Node propNode = props.item(i);
        if (!(propNode instanceof Element))
          continue;
        Element prop = (Element)propNode;
        if ("configuration".equals(prop.getTagName())) {
          //如果子节点是configuration,则再次递归调用loadResource()方法
          loadResource(properties, prop, quiet);
          continue;
        }
        if (!"property".equals(prop.getTagName()))
          LOG.warn("bad conf file: element not ");
        NodeList fields = prop.getChildNodes();
        String attr = null;
        String value = null;
        boolean finalParameter = false;
        for (int j = 0; j < fields.getLength(); j++) {
          Node fieldNode = fields.item(j);
          if (!(fieldNode instanceof Element))
            continue;
          //属性节点分3种判断,name,value,final
          Element field = (Element)fieldNode;
          if ("name".equals(field.getTagName()) && field.hasChildNodes())
            attr = ((Text)field.getFirstChild()).getData().trim();
          if ("value".equals(field.getTagName()) && field.hasChildNodes())
            value = ((Text)field.getFirstChild()).getData();
          if ("final".equals(field.getTagName()) && field.hasChildNodes())
        	//final参数需额外添加到finalParameters参数的集合中
            finalParameter = "true".equals(((Text)field.getFirstChild()).getData());
        }
        
        // Ignore this parameter if it has already been marked as 'final'
        if (attr != null) {
          if (value != null) {
            if (!finalParameters.contains(attr)) {
              //在这步把上面去的值放入properties属性中
              properties.setProperty(attr, value);
              if (storeResource) {
                updatingResource.put(attr, name.toString());
              }
            } else if (!value.equals(properties.getProperty(attr))) {
              LOG.warn(name+":a attempt to override final parameter: "+attr
                     +";  Ignoring.");
            }
          }
          if (finalParameter) {
            finalParameters.add(attr);
          }
        }
      }
和上面我们看的实际配置文件一对照,就不难理解了,就是简单的doc解析xml文件,这里不过多了一些处理,比如final的参数要额外再做一下操作。加载完成之后,属性信息就被放到了Property中了,就达成了目标了。

       下面我们说说get的属性获取操作,同样有别样的设计,他可不仅仅是getProps().get(name)这样的操作,因为有的时候,通过这样的操作还无法取出真正想要的值。比如下面这样的结构:


    dfs.secondary.namenode.kerberos.principal
    hdfs/_HOST@${local.realm}
    
        Kerberos principal name for the secondary NameNode.
    
  
也许你会直接通过dfs.secondary.namenode.kerberos.principal这个name去获取值,然后获取的值就是hdfs/_HOST@${local.realm},但是很显然这不是我们需要的值,因为中间还有 ${local.realm},这个其实代表的是另外的一个设置的值,有的时候更多的是系统变量的值,所以这一点告诉我们,在值的查找操作里面我们需要替换这些变量。

/**
   * Get the value of the name property, null if
   * no such property exists.
   * 
   * Values are processed for variable expansion 
   * before being returned. 
   * 
   * @param name the property name.
   * @return the value of the name property, 
   *         or null if no such property exists.
   */
  public String get(String name) {
    return substituteVars(getProps().getProperty(name));
  }
所以Hadoop在获取值后又进行了一步值替换的操作,用到了正则表达式。

//需匹配的模式为\$\{[^\}\$ ]+\},里面多的\是在java里进行转义
  //$,{,}是正则表达式中的保留字,因此需要加\,此匹配可分解为
  //'\$\'{匹配的是${的部分
  //最后的'\}'匹配了结尾符},这样就构成了初步的${....}的目标类型结构了
  //中间[^\}\$ ]匹配了除了},$,空格除外的关键字
  //+是1个修饰次数,保证中间的匹配至少为1次,也就是说中间至少有值存在
  private static Pattern varPat = Pattern.compile("\\$\\{[^\\}\\$\u0020]+\\}");
  private static int MAX_SUBST = 20;

  private String substituteVars(String expr) {
	//输入的属性匹配值,为空的话直接返回
    if (expr == null) {
      return null;
    }
    Matcher match = varPat.matcher("");
    String eval = expr;
    //避免循环迭代陷入死循环,这里强制最多MAX_SUBST20次的替换
    for(int s=0; s
关键的难点是对于${...}这种模式的匹配器的构造,像我这种平时对于正则表达式第一想到的是上网找的人来说,就比较难想到了。还有1个特殊处理就是为了避免替换之后还会存在${...}出现死循环,所以这里有次数的限制。get操作的实现就是如此。最后看看我对于Configuration做的2条不同情况下的流程分析图:

Hadoop Configuration配置类的分析_第2张图片
配置类代码的实现应该说是短小和精炼,以后开发大型系统的时候完全可以借鉴此类似的原理。

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