从ZKDatabase说起

ZKDatabase类维护着zookeeper的内存数据库，具体包括了数据树，会话信息和事务提交日志等。

首先，我们不妨来看一下ZKDatabase类的静态变量和成员变量。

    //为该类创建日志记录器
    private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(ZKDatabase.class);
    //要维护的四个成员变量
    protected DataTree dataTree;
    protected ConcurrentHashMap<Long, Integer> sessionsWithTimeouts;
    protected FileTxnSnapLog snapLog;
    protected long minCommittedLog, maxCommittedLog;

dataTree：维护了树形数据结构，不包含任何网络相关或客户端连接相关的代码。

sessionWithTimeouts：存储sessionID和对应的过期时间，使用并发哈希表ConcurrentHashMap作为变量类型，这是HashMap的一个线程安全的、支持高效并发的版本。

(PS：这里简单介绍一下sessionID和对应的过期时间的含义。

sessionID: 会话ID，用来唯一标识一个会话，每次客户端创建会话的时候，zookeeper 都会为其分配一个全局唯一的 sessionID。

Timeout：会话超时时间。客户端在构造 Zookeeper 实例时候，向服务端发送配置的超时时间，server 端会根据自己的超时时间限制最终确认会话的超时时间。)

snapLog：维护事务日志和数据快照，snapLog和具体的zookeeper数据库是一一对应的。

minCommittedLog,maxCommittedLog：zookeeper维护commitedLog队列，minCommittedLog和maxCommitedLog分别对应队列中事务编号的最小值和最大值（值得注意的是，zookeeper指定了这个队列有个默认最大长度500如下图，当队列更新要超过最大长度时，会移除目前队列中最早的事务）。

    public static final String COMMIT_LOG_COUNT = "zookeeper.commitLogCount";
    public static final int DEFAULT_COMMIT_LOG_COUNT = 500;
    public int commitLogCount;

PS：zookeeper的事务ID（zxid）遵循如下规则：

zxid是一个64位的数字，它高32位是epoch用来标识leader关系是否改变，每次一个leader被选出来，它都会有一个新的epoch，标识当前属于那个leader的统治时期。低32位用于递增计数。

DataTree-zookeeper数据库的核心

上面简单介绍了ZKDatabase类后，让我们先把焦点转到DataTree类。（我们先对ZKDatabase类中一个实例所要维护的这几个变量的结构做深入了解，之后再回到ZKDatabase类，看它提供了哪些函数哪些行为来维护这些变量）。DataTree无疑是zookeeper所构建的内存数据库的核心部分，其维护了一个树形数据结构。

DataTree主要维护两个结构，一个是各个绝对路径到数据节点的哈希表，另一个是由数据节点构成的树。并且对路径的所有访问是通过哈希表，仅在序列化到磁盘时遍历该树。如下成员变量nodes即存储着哈希表，是对哈希表的简单封装。

    //日志
    private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(DataTree.class);
    private final RateLogger RATE_LOGGER = new RateLogger(LOG, 15 * 60 * 1000);

    /**节点的哈希表，从绝对路径映射到数据节点。NodeHashMap是个接口，对这个接口，zookeeper
    实际上也就给出唯一一个实现类NodeHashMapImpl，它是对java提供的并发哈希表ConcurrentHash
    Map的一个简单封装
    */
    private final NodeHashMap nodes;
   
    //watch的管理(zookeeper通过watch对客户端提供了通知节点变化的机制）
    private IWatchManager dataWatches;
    private IWatchManager childWatches;

    //存储所有节点的路径及数据占的空间大小
    private final AtomicLong nodeDataSize = new AtomicLong(0);

    //zookeeper中树的根节点为"/"
    private static final String rootZookeeper = "/";

DataTree构造函数

    public DataTree() {
        this(new DigestCalculator());
    }

    DataTree(DigestCalculator digestCalculator) {
        this.digestCalculator = digestCalculator;
        nodes = new NodeHashMapImpl(digestCalculator);
        
        //添加根节点
        nodes.put("", root);
        nodes.putWithoutDigest(rootZookeeper, root);

        //分别添加配额节点和管理配额的节点
        root.addChild(procChildZookeeper);
        nodes.put(procZookeeper, procDataNode);

        procDataNode.addChild(quotaChildZookeeper);
        nodes.put(quotaZookeeper, quotaDataNode);

        addConfigNode();

        nodeDataSize.set(approximateDataSize());
        try {
            //配置监听器
            dataWatches = WatchManagerFactory.createWatchManager();
            childWatches = WatchManagerFactory.createWatchManager();
        } catch (Exception e) {
            LOG.error("Unexpected exception when creating WatchManager, exiting abnormally", e);
            ServiceUtils.requestSystemExit(ExitCode.UNEXPECTED_ERROR.getValue());
        }
    }

PS：关于配额，是指节点可以设置配额，如限制节点可以有几个子节点。但事实上，如果超过了配额限制，也只是在日志上会出现警告信息，实际内容还是被存储了。

这里把构造函数写成一个public，一个default，而public实际上基本只是调用default构造函数的形式我觉得可能仅仅是为了方便测试，事实上，在系统实现代码上都是调的public的构造函数，只有在测试代码中用到了default构造函数。