MQ---消息队列概念和使用场景
消息队列概念和使用场景
声明:本文转自:MQ入门总结(一)消息队列概念和使用场景
写的很好,都不用自己在整理了,非常感谢该作者的用心。
一、什么是消息队列
消息即是信息的载体。为了让消息发送者和消息接收者都能够明白消息所承载的信息(消息发送者需要知道如何构造消息;消息接收者需要知道如何解析消息),它们就需要按照一种统一的格式描述消息,这种统一的格式称之为消息协议(JMS)。所以,有效的消息一定具有某一种格式;而没有格式的消息是没有意义的。
而消息从发送者到接收者的方式也有两种。一种我们可以称为即时消息通讯,也就是说消息从一端发出后(消息发送者)立即就可以达到另一端(消息接收者),这种方式的具体实现就是RPC(当然单纯的http通讯也满足这个定义);另一种方式称为延迟消息通讯,即消息从某一端发出后,首先进入一个容器进行临时存储,当达到某种条件后,再由这个容器发送给另一端。 这个容器的一种具体实现就是消息队列。
二、消息队列的应用场景
以下介绍消息队列在实际应用中常用的使用场景。异步处理,应用解耦,流量削锋和消息通讯四个场景。
2.1、异步处理
场景说明:用户注册后,需要发注册邮件和注册短信。传统的做法有两种1.串行的方式;2.并行方式。
(1)串行方式:将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件,再发送注册短信。以上三个任务全部完成后,返回给客户端。
(2)并行方式:将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件的同时,发送注册短信。以上三个任务完成后,返回给客户端。与串行的差别是,并行的方式可以提高处理的时间。
假设三个业务节点每个使用50毫秒钟,不考虑网络等其他开销,则串行方式的时间是150毫秒,并行的时间可能是100毫秒。
因为CPU在单位时间内处理的请求数是一定的,假设CPU1秒内吞吐量是100次。则串行方式1秒内CPU可处理的请求量是7次(1000/150)。并行方式处理的请求量是10次(1000/100)。
小结:如以上案例描述,传统的方式系统的性能(并发量,吞吐量,响应时间)会有瓶颈。如何解决这个问题呢?
引入消息队列,将不是必须的业务逻辑,异步处理。改造后的架构如下:
按照以上约定,用户的响应时间相当于是注册信息写入数据库的时间,也就是50毫秒。注册邮件,发送短信写入消息队列后,直接返回,因此写入消息队列的速度很快,基本可以忽略,因此用户的响应时间可能是50毫秒。因此架构改变后,系统的吞吐量提高到每秒20 QPS。比串行提高了3倍,比并行提高了两倍。
2.2、应用解耦
场景说明:用户下单后,订单系统需要通知库存系统。传统的做法是,订单系统调用库存系统的接口。如下图:
传统模式的缺点:
1) 假如库存系统无法访问,则订单减库存将失败,从而导致订单失败;
2) 订单系统与库存系统耦合;
如何解决以上问题呢?引入应用消息队列后的方案,如下图:
- 订单系统:用户下单后,订单系统完成持久化处理,将消息写入消息队列,返回用户订单下单成功。
- 库存系统:订阅下单的消息,采用拉/推的方式,获取下单信息,库存系统根据下单信息,进行库存操作。
- 假如:在下单时库存系统不能正常使用。也不影响正常下单,因为下单后,订单系统写入消息队列就不再关心其他的后续操作了。实现订单系统与库存系统的应用解耦。
2.3、流量削锋
流量削锋也是消息队列中的常用场景,一般在秒杀或团抢活动中使用广泛。
应用场景:秒杀活动,一般会因为流量过大,导致流量暴增,应用挂掉。为解决这个问题,一般需要在应用前端加入消息队列。
- 可以控制活动的人数;
- 可以缓解短时间内高流量压垮应用;
- 用户的请求,服务器接收后,首先写入消息队列。假如消息队列长度超过最大数量,则直接抛弃用户请求或跳转到错误页面;
- 秒杀业务根据消息队列中的请求信息,再做后续处理。
2.4、日志处理
日志处理是指将消息队列用在日志处理中,比如Kafka的应用,解决大量日志传输的问题。架构简化如下:
- 日志采集客户端,负责日志数据采集,定时写受写入Kafka队列;
- Kafka消息队列,负责日志数据的接收,存储和转发;
- 日志处理应用:订阅并消费kafka队列中的日志数据;
以下是新浪kafka日志处理应用案例:
(1)Kafka:接收用户日志的消息队列。
(2)Logstash:做日志解析,统一成JSON输出给Elasticsearch。
(3)Elasticsearch:实时日志分析服务的核心技术,一个schemaless,实时的数据存储服务,通过index组织数据,兼具强大的搜索和统计功能。
(4)Kibana:基于Elasticsearch的数据可视化组件,超强的数据可视化能力是众多公司选择ELK stack的重要原因。
三、消息模式
它有两种消息模式:点对点模式和发布订阅模式
3.1、点对点模式
点对点模式包含三个角色:消息队列(Queue),发送者(Sender),接收者(Receiver)。每个消息都被发送到一个特定的队列,接收者从队列中获取消息。队列保留着消息,直到他们被消费或超时。
点对点的特点
- 每个消息只有一个消费者(Consumer)(即一旦被消费,消息就不再在消息队列中)
- 发送者和接收者之间在时间上没有依赖性,也就是说当发送者发送了消息之后,不管接收者有没有正在运行,它不会影响到消息被发送到队列
- 接收者在成功接收消息之后需向队列应答成功
如果希望发送的每个消息都会被成功处理的话,那么需要P2P模式。
3.2、发布订阅模式
包含三个角色:主题(Topic),发布者(Publisher),订阅者(Subscriber) 。多个发布者将消息发送到Topic,系统将这些消息传递给多个订阅者。
Pub/Sub的特点
- 每个消息可以有多个消费者
- 发布者和订阅者之间有时间上的依赖性。针对某个主题(Topic)的订阅者,它必须创建一个订阅者之后,才能消费发布者的消息。
- 为了消费消息,订阅者必须保持运行的状态。
为了缓和这样严格的时间相关性,JMS允许订阅者创建一个可持久化的订阅。这样,即使订阅者没有被激活(运行),它也能接收到发布者的消息。
如果希望发送的消息可以不被做任何处理、或者只被一个消息者处理、或者可以被多个消费者处理的话,那么可以采用Pub/Sub模型。
JMS
一、理解JMS
1、什么是JMS?
JMS即Java消息服务(Java Message Service)应用程序接口,API是一个消息服务的标准或者说是规范,允许应用程序组件基于JavaEE平台创建、发送、接收和读取消息。它使分布式通信耦合度更低,消息服务更加可靠以及异步性。我们可以简单的理解:两个应用程序之间需要进行通信,我们使用一个JMS服务,进行中间的转发,通过JMS 的使用,我们可以解除两个程序之间的耦合。
JMS不是消息队列,更不是某种消息队列协议。JMS是Java消息服务接口,是一套规范的JAVA API 接口。这套规范接口由SUN提出,并在2002年发布JMS规范的Version 1.1版本。JMS和消息中间件厂商无关,既然是一套接口规范,就代表这它需要各个厂商进行实现。好消息是,大部分消息中间件产品都支持JMS 接口规范。也就是说,您可以使用JMS API来连接Stomp协议的产品(例如ActiveMQ)。就像您可以使用JDBC API来连接ORACLE或者MYSQL一样。
2、JMS的消息模型
JMS具有两种通信模式:(点对点)和(发布/订阅模式)这个在上篇文章已经详细讲过。
3、JMS中消息的产生和消费
在JMS中,消息的产生和消息是异步的。对于消费来说,JMS的消息者可以通过两种方式来消费消息。
○ 同步 :订阅者或接收者调用receive方法来接收消息,receive方法在能够接收到消息之前(或超时之前)将一直阻塞
○ 异步 :订阅者或接收者可以注册为一个消息监听器。当消息到达之后,系统自动调用监听器的onMessage方法。
4、对象模型
(1) ConnectionFactory
创建Connection对象的工厂,针对两种不同的jms消息模型,分别有QueueConnectionFactory和TopicConnectionFactory两种。可以通过JNDI来查找ConnectionFactory对象。
(2) Destination
Destination的意思是消息生产者的消息发送目标或者说消息消费者的消息来源。对于消息生产者来说,它的Destination是某个队列(Queue)或某个主题(Topic);对于消息消费者来说,它的Destination也是某个队列或主题(即消息来源)。所以,Destination实际上就是两种类型的对象:Queue、Topic。可以通过JNDI来查找Destination。
(3) Connection
Connection表示在客户端和JMS系统之间建立的链接(对TCP/IP socket的包装)。Connection可以产生一个或多个Session。跟ConnectionFactory一样,Connection也有两种类型:QueueConnection和TopicConnection。
(4) Session
Session是我们操作消息的接口。可以通过session创建生产者、消费者、消息等。Session提供了事务的功能。当我们需要使用session发送/接收多个消息时,可以将这些发送/接收动作放到一个事务中。同样,也分QueueSession和TopicSession。
(5) 消息的生产者
消息生产者由Session创建,并用于将消息发送到Destination。同样,消息生产者分两种类型:QueueSender和TopicPublisher。可以调用消息生产者的方法(send或publish方法)发送消息。
(6) 消息消费者
消息消费者由Session创建,用于接收被发送到Destination的消息。两种类型:QueueReceiver和TopicSubscriber。可分别通过session的createReceiver(Queue)或createSubscriber(Topic)来创建。当然,也可以session的creatDurableSubscriber方法来创建持久化的订阅者。
(7) MessageListener
消息监听器。如果注册了消息监听器,一旦消息到达,将自动调用监听器的onMessage方法。EJB中的MDB(Message-Driven Bean)就是一种MessageListener。
5、消息的组成
Message主要由三部分组成,分别是Header,Properties和Body, 解释如下:
- Header: 消息头,所有类型的这部分格式都是一样的
- Properties: 属性,按类型可以分为应用设置的属性,标准属性和消息中间件定义的属性
- Body: 消息正文,指我们具体需要消息传输的内容。
消息头
序号 | 属性名称 | 说明 | 设置者 |
1 |
JMSDestination |
消息发送的目的地,是一个Topic或Queue | send |
2 |
JMSDeliveryMode |
消息的发送模式,分为NON_PERSISTENT和PERSISTENT,即持久化的和非持久化的 | send |
3 |
JMSMessageID |
消息ID,需要以ID:开头 | send |
4 |
JMSTimestamp |
消息发送时的时间,也可以理解为调用send()方法时的时间,而不是该消息发送完成的时间 | send |
5 |
JMSCorrelationID |
关联的消息ID,这个通常用在需要回传消息的时候 | client |
6 |
JMSReplyTo |
消息回复的目的地,其值为一个Topic或Queue, 这个由发送者设置,但是接收者可以决定是否响应 | client |
7 |
JMSRedelivered |
消息是否重复发送过,如果该消息之前发送过,那么这个属性的值需要被设置为true, 客户端可以根据这个属性的值来 确认这个消息是否重复发送过,以避免重复处理。 |
Provider |
8 |
JMSType |
由消息发送者设置的个消息类型,代表消息的结构,有的消息中间件可能会用到这个,但这个并不是是批消息的种类,比如 TextMessage之类的 |
client |
9 |
JMSExpiration |
消息的过期时间,以毫秒为单位,根据定义,它应该是timeToLive的值再加上发送时的GMT时间,也就是说这个指的是过期 时间,而不是有效期 |
send |
10 |
JMSPriority |
消息的优先级,0-4为普通的优化级,而5-9为高优先级,通常情况下,高优化级的消息需要优先发送 | send |
消息属性
消息属性的主要作用是可以对头信息进行一个额外的补充,毕竟消息头信息一是有限,二是很多不能由应用程序设定。通常,消息属性可以用在消息选择器的表达式里,结合起来实现对消息的过滤。消息属性的值只能是基本的类型,或者这些基本类型对应的包装类型。也就是说,不能将一个自定义的对象作为属性值。通常情况下,如果能够放在body里的内容,就不必放在消息属性里。
消息体
为了适应不同场景下的消息,提高消息存储的灵活性,JMS定义了几种具体类型的消息,不同的子类型的消息体也不一样,需要注意的是,Message接口并没有提供一个统一的getBody之类的方法。消息子接口定义如下。
1)TextMessage: 最简单的消息接口,用于发送文本类的消息,设置/获取其body的方法定义如下setText()/getText().
2)StreamMessage: 流式消息接口,里面定义了一系列的对基本类型的set/get方法,消息发送者可以通过这些方法写入基本类型的数据,消息接收者需要按发送者的写入顺序来读取相应的数据。
3)MapMessage:把消息内容存储在Map里,本接口定义了一系列对基本类型的的set/get方法,与StreamMessage不同的是,每个值都对应了一个相应的key,所以消息接收者不必按顺序去读取数据。
4)ObjectMessage: 将对象作为消息的接口,提供了一个set/get 对象的方法,需要注意的是只能设置一个对象,这个对象可以是一个Collection,但必须是序列化的。
5)BytesMessage:以字节的形式来传递消息的接口,除了提供了对基本类型的set/get,还提供了按字节方式进行set/get。
Springboot整合Active消息队列
简单理解:
Active是Apache公司旗下的一个消息总线,ActiveMQ是一个开源兼容Java Message Service(JMS) 面向消息的中件间. 是一个提供松耦合的应用程序架构.
主要用来在服务与服务之间进行异步通信的。
一、搭建步骤
1、相应jar包
<!-- 整合消息队列ActiveMQ --> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-activemq</artifactId> </dependency> <!-- 如果配置线程池则加入 --> <dependency> <groupId>org.apache.activemq</groupId> <artifactId>activemq-pool</artifactId> </dependency>
2、application.properties文件
#整合jms测试,安装在别的机器,防火墙和端口号记得开放 spring.activemq.broker-url=tcp://47.96.44.110:61616 spring.activemq.user=admin spring.activemq.password=admin #下列配置要增加依赖 spring.activemq.pool.enabled=true spring.activemq.pool.max-connections=100 #集群配置(后续需要在配上) #spring.activemq.broker-url=failover:(tcp://localhost:61616,tcp://localhost:61617) #消息队列默认是点对点的,如果需要发布/订阅模式那么需要加上下面注解(如果同时需要点对点发布订阅这里也需注释掉) # spring.jms.pub-sub-domain=true
3、Springboot主类
<!-- 主类需要多加一个@EnableJms注解,不过貌似我没有加的时候,也能运行,为安全起见姑且加上 --> @SpringBootApplication @EnableJms
4.5.......根据不同消息模式来写了。
二、点对点案例
我在这里案例中创建了两个点对点队列,所以他会有两个queue对象,同样对应每个queue对象,都会有单一对应的消费者。
1、Springboot主类
@SpringBootApplication @EnableJms public class Main { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(Main.class, args); } //新建一个的Queue对象,交给sringboot管理,这个queue的名称叫"first.queue". @Bean public Queue queue(){ return new ActiveMQQueue("first.queue"); } }
2.1、first.queue对应消费者
@Component public class FirstConsumer { //名为"first.queue"消息队列的消费者,通过JmsListener进行监听有没有消息,有消息会立刻读取过来 @JmsListener(destination="first.queue") public void receiveQueue(String text){ System.out.println("FirstConsumer收到的报文为:"+text); } }
2.2、two.queue对应消费者(后面会创建)
@Component public class TwoConsumer { //名为"two.queue"消息队列的消费者 @JmsListener(destination="two.queue") public void receiveQueue(String text){ System.out.println("TwoConsumer收到的报文为:"+text); } }
3、Service类
/** * 功能描述:消息生产 */ public interface ProducerService { // 功能描述:指定消息队列,还有消息 public void sendMessage(Destination destination, final String message); // 功能描述:使用默认消息队列, 发送消息 public void sendMessage( final String message); }
4、ServiceImpl实现类
/** * 功能描述:消息生产者实现类 */ @Service public class ProducerServiceImpl implements ProducerService{ //这个队列就是Springboot主类中bean的对象 @Autowired private Queue queue; //用来发送消息到broker的对象,可以理解连接数据库的JDBC @Autowired private JmsMessagingTemplate jmsTemplate; //发送消息,destination是发送到的队列,message是待发送的消息 @Override public void sendMessage(Destination destination, String message) { jmsTemplate.convertAndSend(destination, message); } //发送消息,queue是发送到的队列,message是待发送的消息 @Override public void sendMessage(final String message) { jmsTemplate.convertAndSend(this.queue, message); } }
5.QueueController类
/** * 功能描述:点对点消息队列控制层 */ @RestController @RequestMapping("/api/v1") public class QueueController { @Autowired private ProducerService producerService; // 这里后面调用的是Springboot主类的quene队列 @GetMapping("first") public Object common(String msg){ producerService.sendMessage(msg); return "Success"; } // 这个队列是新建的一个名为two.queue的点对点消息队列 @GetMapping("two") public Object order(String msg){ Destination destination = new ActiveMQQueue("two.queue"); producerService.sendMessage(destination, msg); return "Success"; } }
6、案例演示:
从演示效果可以得出以下结论:
1:当springboot启动时候,就生成了这两个队列,而且他们都会有一个消费者
2:当我通过页面访问的时候,就相当于生产者把消息放到队列中,一旦放进去就会被消费者监听到,就可以获取生产者放进去的值并在后台打印出
顺便对页面中四个单词进行解释:
Number Of Pending Messages :待处理消息的数量。我们每次都会被监听处理掉,所以不存在待处理,如果存在就说这里面哪里出故障了,需要排查
Number Of Consumers : 消费者数量
Messages Enqueued: 消息排列,这个只增不见,代表已经处理多少消息
Messages Dequeued: 消息出队。
三、发布/订阅者模式
在上面点对点代码的基础上,添加发布/订阅相关代码
1.appliaction.properties文件
#消息队列默认是点对点的,如果需要发布/订阅模式那么需要加上下面注解(如果同时需要点对点发布订阅这里也需注释掉) spring.jms.pub-sub-domain=true
2.Springboot主类添加
//新建一个topic队列 @Bean public Topic topic(){ return new ActiveMQTopic("video.topic"); }
3.添加多个消费者类
//这里定义了三个消费者 @Component public class TopicSub { @JmsListener(destination="video.topic") public void receive1(String text){ System.out.println("video.topic 消费者:receive1="+text); } @JmsListener(destination="video.topic") public void receive2(String text){ System.out.println("video.topic 消费者:receive2="+text); } @JmsListener(destination="video.topic") public void receive3(String text){ System.out.println("video.topic 消费者:receive3="+text); } }
4.Service类
//功能描述:消息发布者 public void publish(String msg);
5.ServiceImpl实现类
//=======发布订阅相关代码========= @Autowired private Topic topic; @Override public void publish(String msg) { this.jmsTemplate.convertAndSend(this.topic, msg); }
6.Controller类
// 这个队列是新建的一个名为two.queue的点对点消息队列 @GetMapping("topic") public Object topic(String msg){ producerService.publish(msg); return "Success"; }
7.演示效果:
从演示效果总结如下:
1:Springboot启动的时候,在Topics目录下,一共出现了5个消费者。first.queue一个消费者、two.queue一个消费者、video.topic三个消费者
2:当我在控制台输入信息后,video.topic的三个消费者都会监听video.topic发布的消息,并在控制台打印。
四、如何让点对点和发布订阅同时有效
为什么这么说呢,因为当我向上面一样同时开启,会发现点对点模式已经失效了。
效果演示
从演示效果,可以得出如下结论:
1:我们发现我们在页面输入..../two?msg=555消息后,后台并没有成功打印消息。再看Active界面发现,这个queue对象,确实有一条待处理的消息,但是我们发现,它对应的消费者数量是为0.
2:然而我们在打开topic页面发现,这里却存在一个消费者。
所以我个人理解是,当同时启动的时候,所产生的消费者默认都是Topic消费者,没有Queue消费者,所以它监听不到queue所待处理的消息。
当配置文件不加:spring.jms.pub-sub-domain=true 那么系统会默认支持quene(点对点模式),但一旦加上这段配置,系统又变成只支持发布订阅模式。
那如何同时都可以成功呢?
思路如下:
第一步:还是需要去掉配置文件中的:
#消息队列默认是点对点的,如果需要发布/订阅模式那么需要加上下面注解(如果同时需要点对点发布订阅这里也需注释掉) #spring.jms.pub-sub-domain=true
第二步:在发布订阅者的中消费者中指定独立的containerFactory
因为你去掉上面的配置,那么系统就默认是queue,所以@JmsListener如果不指定独立的containerFactory的话是只能消费queue消息
@JmsListener(destination="video.topic", containerFactory="jmsListenerContainerTopic") public void receive1(String text){ System.out.println("video.topic 消费者:receive1="+text); } @JmsListener(destination="video.topic", containerFactory="jmsListenerContainerTopic") public void receive2(String text){ System.out.println("video.topic 消费者:receive2="+text); } //第三步我不添加containerFactory="jmsListenerContainerTopic"看等下是否会打印出 @JmsListener(destination="video.topic") public void receive3(String text){ System.out.println("video.topic 消费者:receive3="+text); }
第三步:定义独立的topic定义独立的JmsListenerContainer
在springboot主类中添加:
@Bean public JmsListenerContainerFactory<?> jmsListenerContainerTopic(ConnectionFactory activeMQConnectionFactory) { DefaultJmsListenerContainerFactory bean = new DefaultJmsListenerContainerFactory(); bean.setPubSubDomain(true); bean.setConnectionFactory(activeMQConnectionFactory); return bean; }
效果:
得出结论:
1:点对点,和发布订阅都有用
2:receive3没有指定独立的containerFactory一样没有打印出来。