Spark2.1.0事件总线分析——LiveListenerBus详解

阅读提示：阅读本文前，最好先阅读《Spark2.1.0之源码分析——事件总线》、《Spark2.1.0事件总线分析——ListenerBus的继承体系》及《Spark2.1.0事件总线分析——SparkListenerBus详解》几篇文章的内容。

LiveListenerBus继承了SparkListenerBus，并实现了将事件异步投递给监听器，达到实时刷新UI界面数据的效果。LiveListenerBus主要由以下部分组成：

• eventQueue：是SparkListenerEvent事件的阻塞队列，队列大小可以通过Spark属性spark.scheduler.listenerbus.eventqueue.size进行配置，默认为10000（Spark早期版本中属于静态属性，固定为10000，这导致队列堆满时，只得移除一些最老的事件，最终导致各种问题与bug）；
• started：标记LiveListenerBus的启动状态的AtomicBoolean类型的变量；
• stopped：标记LiveListenerBus的停止状态的AtomicBoolean类型的变量；
• droppedEventsCounter：使用AtomicLong类型对删除的事件进行计数，每当日志打印了droppedEventsCounter后，会将droppedEventsCounter重置为0；
• lastReportTimestamp：用于记录最后一次日志打印droppedEventsCounter的时间戳；
• processingEvent：用来标记当前正有事件被listenerThread线程处理；
• logDroppedEvent：AtomicBoolean类型的变量，用于标记是否由于eventQueue已满，导致新的事件被删除；
• eventLock：用于当有新的事件到来时释放信号量，当对事件进行处理时获取信号量；
• listeners：继承自LiveListenerBus的监听器数组；
• listenerThread：处理事件的线程。

异步事件处理线程

         listenerThread用于异步处理eventQueue中的事件，为了便于说明，这里将展示listenerThread及LiveListenerBus中的主要代码片段，见代码清单1。

代码清单1         LiveListenerBus主要逻辑的代码片段

  private lazy val EVENT_QUEUE_CAPACITY = validateAndGetQueueSize()
  private lazy val eventQueue = new LinkedBlockingQueue[SparkListenerEvent](EVENT_QUEUE_CAPACITY)

  private def validateAndGetQueueSize(): Int = {
    val queueSize = sparkContext.conf.get(LISTENER_BUS_EVENT_QUEUE_SIZE)
    if (queueSize <= 0) {
      throw new SparkException("spark.scheduler.listenerbus.eventqueue.size must be > 0!")
    }
    queueSize
  }

  private val started = new AtomicBoolean(false)
  private val stopped = new AtomicBoolean(false)
  private val droppedEventsCounter = new AtomicLong(0L)
  @volatile private var lastReportTimestamp = 0L
  private var processingEvent = false
  private val logDroppedEvent = new AtomicBoolean(false)
  private val eventLock = new Semaphore(0)

  private val listenerThread = new Thread(name) {
    setDaemon(true)
    override def run(): Unit = Utils.tryOrStopSparkContext(sparkContext) {
      LiveListenerBus.withinListenerThread.withValue(true) {
        while (true) {
          eventLock.acquire() // 获取信号量
          self.synchronized {
            processingEvent = true
          }
          try {
            val event = eventQueue.poll //从eventQueue中获取事件
            if (event == null) {
              // Get out of the while loop and shutdown the daemon thread
              if (!stopped.get) {
                throw new IllegalStateException("Polling `null` from eventQueue means" +
                  " the listener bus has been stopped. So `stopped` must be true")
              }
              return
            }
            postToAll(event) // 事件处理
          } finally {
            self.synchronized {
              processingEvent = false
            }
          }
        }
      }
    }
  }

通过分析代码清单1，listenerThread的工作步骤为：

1. 不断获取信号量（当可以获取信号量时，说明还有事件未处理）；
2. 通过同步控制，将processingEvent设置为true；
3. 从eventQueue中获取事件；
4. 调用超类ListenerBus的postToAll方法（postToAll方法对监听器进行遍历，并调用SparkListenerBus的doPostEvent方法对事件进行匹配后执行监听器的相应方法）；
5. 每次循环结束依然需要通过同步控制，将processingEvent设置为false；

值得一提的是，listenerThread的run方法中调用了Utils的tryOrStopSparkContext，tryOrStopSparkContext方法可以保证当listenerThread的内部循环抛出异常后启动一个新的线程停止SparkContext（SparkContext的内容将在第4章详细介绍，tryOrStopSparkContext方法的具体实现请阅读《附录A Spark2.1核心工具类Utils》）。

LiveListenerBus的消息投递

         在解释了异步线程listenerThread的工作内容后，还有一个要点没有解释：eventQueue中的事件是如何放进去的呢？由于eventQueue定义在LiveListenerBus中，因此ListenerBus和SparkListenerBus中并没有操纵eventQueue的方法，要将事件放入eventQueue只能依靠LiveListenerBus自己了，其post方法就是为此目的而生的，见代码清单2。

代码清单2        向LiveListenerBus投递SparkListenerEvent事件

  def post(event: SparkListenerEvent): Unit = {
    if (stopped.get) {
      logError(s"$name has already stopped! Dropping event $event")
      return
    }
    val eventAdded = eventQueue.offer(event) // 向eventQueue中添加事件
    if (eventAdded) {
      eventLock.release()
    } else {
      onDropEvent(event)
      droppedEventsCounter.incrementAndGet()
    }
    // 打印删除事件数的日志
    val droppedEvents = droppedEventsCounter.get
    if (droppedEvents > 0) {
      if (System.currentTimeMillis() - lastReportTimestamp >= 60 * 1000) {
        if (droppedEventsCounter.compareAndSet(droppedEvents, 0)) {
          val prevLastReportTimestamp = lastReportTimestamp
          lastReportTimestamp = System.currentTimeMillis()
          logWarning(s"Dropped $droppedEvents SparkListenerEvents since " +
            new java.util.Date(prevLastReportTimestamp))
        }
      }
    }
  }

从代码清单2看到post方法的处理步骤如下：

1. 判断LiveListenerBus是否已经处于停止状态；
2. 向eventQueue中添加事件。如果添加成功，则释放信号量进而催化listenerThread能够有效工作。如果eventQueue已满造成添加失败，则移除事件，并对删除事件计数器droppedEventsCounter进行自增；
3. 如果有事件被删除，并且当前系统时间距离上一次打印droppedEventsCounter超过了60秒则将droppedEventsCounter打印到日志。

LiveListenerBus与监听器

         与LiveListenerBus配合使用的监听器，并非是父类SparkListenerBus的类型参数SparkListenerInterface，而是继承自SparkListenerInterface的SparkListener及其子类。图1列出了Spark中监听器SparkListener以及它的6种最常用的实现[1]。

图1     SparkListener的类继承体系

SparkListener虽然实现了SparkListenerInterface中的每个方法，但是其实都是空实现，具体的实现需要交给子类去完成。

         《Spark2.1.0之源码分析——事件总线》中首先对事件总线的接口定义进行了一些介绍，之后《Spark2.1.0事件总线分析——ListenerBus的继承体系》一文展示了ListenerBus的继承体系，然后《Spark2.1.0事件总线分析——SparkListenerBus详解》选择ListenerBus的子类SparkListenerBus进行分析，最后本文选择LiveListenerBus作为具体的实现例子进行分析，这里将通过图2更加直观的展示ListenerBus、SparkListenerBus及LiveListenerBus的工作原理。

图2     LiveListenerBus的工作流程图

最后对于图2作一些补充说明：图中的DAGScheduler、SparkContext、BlockManagerMasterEndpoint、DriverEndpoint及LocalSchedulerBackend都是LiveListenerBus的事件来源，它们都是通过调用LiveListenerBus的post方法将消息交给异步线程listenerThread处理的。

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[1] 除了本节列出的的六种SparkListener的子类外，还有很多其他的子类，这里就不一一列出了，感兴趣的读者可以查阅Spark相关文档或阅读源码知晓。

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