Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ 都有什么优点和缺点

目录

• 1 MQ面试
  • 1.1 问题引入
  • 1.2 面试题剖析
    • 1.2.1 为什么使用消息队列
      • 1.2.1.1 解耦
      • 1.2.1.2 异步
      • 1.2.1.3 削峰
      • 1.2.1.4 消息总线
      • 1.2.1.5 延时任务
      • 1.2.1.6 广播消费
        • 1.2.1.6.1 消息推送
        • 1.2.1.6.2 缓存同步
      • 1.2.1.7 分布式事务
        • 1.2.1.7.1 传统XA事务方案：性能不足
        • 1.2.1.7.2 基于普通消息方案：一致性保障困难
        • 1.2.1.7.3 基于 RocketMQ 分布式事务消息：支持最终一致性
      • 1.2.1.8 数据中转枢纽
    • 1.2.2 消息队列有什么优缺点
    • 1.2.3 Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ 有什么优缺点

1 MQ面试

1.1 问题引入

为什么使用消息队列？
消息队列有什么优点和缺点？
Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ 都有什么区别，以及适合哪些场景？

面试官心理分析
其实面试官主要是想看看：

1. 你知不知道你们系统里为什么要用消息队列这个东西？
   不少候选人，说自己项目里用了 Redis、MQ，但是其实他并不知道自己为什么要用这个东西。其实说白了，就是为了用而用，或者是别人设计的架构，他从头到尾都没思考过。
   没有对自己的架构问过为什么的人，一定是平时没有思考的人，面试官对这类候选人印象通常很不好。因为面试官担心你进了团队之后只会木头木脑的干呆活儿，不会自己思考。
2. 你既然用了消息队列这个东西，你知不知道用了有什么好处&坏处？
   你要是没考虑过这个，那你盲目弄个 MQ 进系统里，后面出了问题你是不是就自己溜了给公司留坑？你要是没考虑过引入一个技术可能存在的弊端和风险，面试官把这类候选人招进来了，基本可能就是挖坑型选手。就怕你干 1 年挖一堆坑，自己跳槽了，给公司留下无穷后患。
3. 既然你用了 MQ，可能是某一种 MQ，那么你当时做没做过调研？
   别傻乎乎的自己拍脑袋看个人喜好就瞎用了一个 MQ，比如 Kafka，甚至都从没调研过业界流行的 MQ 到底有哪几种。每一个 MQ 的优点和缺点是什么。每一个 MQ 没有绝对的好坏，但是就是看用在哪个场景可以扬长避短，利用其优势，规避其劣势。
   如果是一个不考虑技术选型的候选人招进了团队，leader 交给他一个任务，去设计个什么系统，他在里面用一些技术，可能都没考虑过选型，最后选的技术可能并不一定合适，一样是留坑。

1.2 面试题剖析

1.2.1 为什么使用消息队列

其实就是问问你消息队列都有哪些使用场景，然后你项目里具体是什么场景，说说你在这个场景里用消息队列是什么？

面试官问你这个问题，期望的一个回答是说，你们公司有个什么业务场景，这个业务场景有个什么技术挑战，如果不用 MQ 可能会很麻烦，但是现在用了 MQ 之后带给了你很多的好处。

先说一下消息队列常见的使用场景吧，其实场景有很多，但是比较核心的有 3 个：解耦、异步、削峰

1.2.1.1 解耦

看这么个场景。A 系统发送数据到 BCD 三个系统，通过接口调用发送。如果 E 系统也要这个数据呢？那如果 C 系统现在不需要了呢？A 系统负责人几乎崩溃……

在这个场景中，A 系统跟其它各种乱七八糟的系统严重耦合，A 系统产生一条比较关键的数据，很多系统都需要 A 系统将这个数据发送过来。A 系统要时时刻刻考虑 BCDE 四个系统如果挂了该咋办？要不要重发，要不要把消息存起来？

如果使用 MQ，A 系统产生一条数据，发送到 MQ 里面去，哪个系统需要数据自己去 MQ 里面消费。如果新系统需要数据，直接从 MQ 里消费即可；如果某个系统不需要这条数据了，就取消对 MQ 消息的消费即可。这样下来，A 系统压根儿不需要去考虑要给谁发送数据，不需要维护这个代码，也不需要考虑人家是否调用成功、失败超时等情况。

总结：通过一个 MQ，Pub/Sub 发布订阅消息这么一个模型，A 系统就跟其它系统彻底解耦了。

面试技巧：需要去考虑一下你负责的系统中是否有类似的场景，就是一个系统或者一个模块，调用了多个系统或者模块，互相之间的调用很复杂，维护起来很麻烦。但是其实这个调用是不需要直接同步调用接口的，如果用 MQ 给它异步化解耦，也是可以的，你就需要去考虑在你的项目里，是不是可以运用这个 MQ 去进行系统的解耦

1.2.1.2 异步

再来看一个场景，A 系统接收一个请求，需要在自己本地写库，还需要在 BCD 三个系统写库，自己本地写库要 3ms，BCD 三个系统分别写库要 300ms、450ms、200ms。最终请求总延时是 3 + 300 + 450 + 200 = 953ms，接近 1s，用户感觉搞个什么东西，慢死了慢死了。用户通过浏览器发起请求，等待个 1s，这几乎是不可接受的。

一般互联网类的企业，对于用户直接的操作，一般要求是每个请求都必须在 200 ms 以内完成，对用户几乎是无感知的。

如果使用 MQ，那么 A 系统连续发送 3 条消息到 MQ 队列中，假如耗时 5ms，A 系统从接受一个请求到返回响应给用户，总时长是 3 + 5 = 8ms，对于用户而言，其实感觉上就是点个按钮，8ms 以后就直接返回了

1.2.1.3 削峰

每天 0:00 到 12:00，A 系统风平浪静，每秒并发请求数量就 50 个。结果每次一到 12:00 ~ 13:00 ，每秒并发请求数量突然会暴增到 5k+ 条。但是系统是直接基于 MySQL的，大量的请求涌入 MySQL，每秒钟对 MySQL 执行约 5k 条 SQL。

一般的 MySQL，扛到每秒 2k 个请求就差不多了，如果每秒请求到 5k 的话，可能就直接把 MySQL 给打死了，导致系统崩溃，用户也就没法再使用系统了。

但是高峰期一过，到了下午的时候，就成了低峰期，可能也就 1w 的用户同时在网站上操作，每秒中的请求数量可能也就 50 个请求，对整个系统几乎没有任何的压力。

如果使用 MQ，每秒 5k 个请求写入 MQ，A 系统每秒钟最多处理 2k 个请求，因为 MySQL 每秒钟最多处理 2k 个。A 系统从 MQ 中慢慢拉取请求，每秒钟就拉取 2k 个请求，不要超过自己每秒能处理的最大请求数量就 ok，这样下来，哪怕是高峰期的时候，A 系统也绝对不会挂掉。而 MQ 每秒钟 5k 个请求进来，就 2k 个请求出去，结果就导致在中午高峰期（1 个小时），可能有几十万甚至几百万的请求积压在 MQ 中。

这个短暂的高峰期积压是 ok 的，因为高峰期过了之后，每秒钟就 50 个请求进 MQ，但是 A 系统依然会按照每秒 2k 个请求的速度在处理。所以说，只要高峰期一过，A 系统就会快速将积压的消息给解决掉。

1.2.1.4 消息总线

所谓总线，就是像主板里的数据总线一样， 具有数据的传递和交互能力，各方不直接通信，使用总线作为标准通信接口。

比如在彩票订单的生命周期里，经过创建，拆分子订单，出票，算奖等诸多环节。每一个环节都需要不同的服务处理，每个系统都有自己独立的表，业务功能也相对独立。假如每个应用都去修改订单主表的信息，那就会相当混乱了。
因此，可以搭建一个调度中心服务，调度中心维护订单的信息，但它不与子服务通讯，而是通过消息队列和出票网关，算奖服务等系统传递和交换信息。

消息总线这种架构设计，可以让系统更加解耦，同时也可以让每个系统各司其职。

1.2.1.5 延时任务

用户在美团 APP 下单，假如没有立即支付，进入订单详情会显示倒计时，如果超过支付时间，订单就会被自动取消。
非常优雅的方式是：使用消息队列的延时消息。

订单服务生成订单后，发送一条延时消息到消息队列。消息队列在消息到达支付过期时间时，将消息投递给消费者，消费者收到消息之后，判断订单状态是否为已支付，假如未支付，则执行取消订单的逻辑。

RocketMQ 4.X 生产者发送延迟消息代码如下：

Message msg = new Message();
msg.setTopic("TopicA");
msg.setTags("Tag");
msg.setBody("this is a delay message".getBytes());
//设置延迟level为5，对应延迟1分钟
msg.setDelayTimeLevel(5);
producer.send(msg);

RocketMQ 4.X 版本默认支持 18 个 level 的延迟消息， 通过 broker 端的 messageDelayLevel 配置项确定的。

messageDelayLevel=1s 5s 10s 30s 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 20m 30m 1h 2h

RocketMQ 5.X 版本支持任意时刻延迟消息，客户端在构造消息时提供了 3 个 API 来指定延迟时间或定时时间。

Message message = new Message(TOPIC，("Hello scheduled message " + i).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
// 延迟 10s 后投递
message.setDelayTimeSec(10);
// 延迟10000ms后投递
message.setDelayTimeMs(10_000L);
// 定时投递，定时时间为当前时间+10000ms
message.setDeliverTimeMs(System.currentTimeMillis() + 10_000L);
//发送消
SendResult result = producer.send(message);

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1.2.1.6 广播消费

广播消费是指每条消息推送给集群内所有的消费者，保证消息至少被每个消费者消费一次。

广播消费主要用于两种场景：消息推送和缓存同步。

1.2.1.6.1 消息推送

下图是专车的司机端推送机制，用户下单之后，订单系统生成专车订单，派单系统会根据相关算法将订单派给某司机，司机端就会收到派单推送消息。

推送服务是一个 TCP 服务（自定义协议），同时也是一个消费者服务，消息模式是广播消费。

司机打开司机端 APP 后，APP 会通过负载均衡和推送服务创建长连接，推送服务会保存 TCP 连接引用 （比如司机编号和 TCP channel 的引用）。

派单服务是生产者，将派单数据发送到 MetaQ , 每个推送服务都会消费到该消息，推送服务判断本地内存中是否存在该司机的 TCP channel ， 若存在，则通过 TCP 连接将数据推送给司机端。

1.2.1.6.2 缓存同步

高并发场景下，很多应用使用本地缓存，提升系统性能 。

本地缓存可以是 HashMap 、ConcurrentHashMap ，也可以是缓存框架 Guava Cache 或者 Caffeine cache 。

如上图，应用A启动后，作为一个 RocketMQ 消费者，消息模式设置为广播消费。为了提升接口性能，每个应用节点都会将字典表加载到本地缓存里。
当字典表数据变更时，可以通过业务系统发送一条消息到 RocketMQ ，每个应用节点都会消费消息，刷新本地缓存。

1.2.1.7 分布式事务

以电商交易场景为例，用户支付订单这一核心操作的同时会涉及到下游物流发货、积分变更、购物车状态清空等多个子系统的变更。

1.2.1.7.1 传统XA事务方案：性能不足

为了保证上述四个分支的执行结果一致性，典型方案是基于 XA 协议的分布式事务系统来实现。将四个调用分支封装成包含四个独立事务分支的大事务。基于 XA 分布式事务的方案可以满足业务处理结果的正确性，但最大的缺点是多分支环境下资源锁定范围大，并发度低，随着下游分支的增加，系统性能会越来越差。

1.2.1.7.2 基于普通消息方案：一致性保障困难

该方案中消息下游分支和订单系统变更的主分支很容易出现不一致的现象，例如：

• 消息发送成功，订单没有执行成功，需要回滚整个事务。
• 订单执行成功，消息没有发送成功，需要额外补偿才能发现不一致。
• 消息发送超时未知，此时无法判断需要回滚订单还是提交订单变更。

1.2.1.7.3 基于 RocketMQ 分布式事务消息：支持最终一致性

上述普通消息方案中，普通消息和订单事务无法保证一致的原因，本质上是由于普通消息无法像单机数据库事务一样，具备提交、回滚和统一协调的能力。
而基于 RocketMQ 实现的分布式事务消息功能，在普通消息基础上，支持二阶段的提交能力。将二阶段提交和本地事务绑定，实现全局提交结果的一致性。

交互流程如下图所示：

• 生产者将消息发送至 Broker 。
• Broker 将消息持久化成功之后，向生产者返回 Ack 确认消息已经发送成功，此时消息被标记为"暂不能投递"，这种状态下的消息即为半事务消息。
• 生产者开始执行本地事务逻辑。
• 生产者根据本地事务执行结果向服务端提交二次确认结果（ Commit 或是 Rollback ），Broker 收到确认结果后处理逻辑如下：
  二次确认结果为 Commit ：Broker 将半事务消息标记为可投递，并投递给消费者。
  二次确认结果为 Rollback ：Broker 将回滚事务，不会将半事务消息投递给消费者。
• 在断网或者是生产者应用重启的特殊情况下，若 Broker 未收到发送者提交的二次确认结果，或 Broker 收到的二次确认结果为 Unknown 未知状态，经过固定时间后，服务端将对消息生产者即生产者集群中任一生产者实例发起消息回查。
  • 生产者收到消息回查后，需要检查对应消息的本地事务执行的最终结果。
  • 生产者根据检查到的本地事务的最终状态再次提交二次确认，服务端仍按照步骤4对半事务消息进行处理。

1.2.1.8 数据中转枢纽

近10多年来，诸如 KV 存储（HBase）、搜索（ElasticSearch）、流式处理（Storm、Spark、Samza）、时序数据库（OpenTSDB）等专用系统应运而生。这些系统是为单一的目标而产生的，因其简单性使得在商业硬件上构建分布式系统变得更加容易且性价比更高。
通常，同一份数据集需要被注入到多个专用系统内。

例如，当应用日志用于离线日志分析时，搜索单个日志记录同样不可或缺，而构建各自独立的工作流来采集每种类型的数据再导入到各自的专用系统显然不切实际，利用消息队列 Kafka 作为数据中转枢纽，同份数据可以被导入到不同专用系统中。
日志同步主要有三个关键部分：日志采集客户端，Kafka 消息队列以及后端的日志处理应用。

• 日志采集客户端，负责用户各类应用服务的日志数据采集，以消息方式将日志“批量”“异步”发送Kafka客户端。Kafka客户端批量提交和压缩消息，对应用服务的性能影响非常小。
• Kafka 将日志存储在消息文件中，提供持久化。
• 日志处理应用，如 Logstash，订阅并消费Kafka中的日志消息，最终供文件搜索服务检索日志，或者由 Kafka 将消息传递给 Hadoop 等其他大数据应用系统化存储与分析。
  

1.2.2 消息队列有什么优缺点

优点上面已经说了，就是在特殊场景下有其对应的好处，解耦、异步、削峰。
缺点有以下几个：

1. 系统可用性降低
   系统引入的外部依赖越多，越容易挂掉。本来你就是 A 系统调用 BCD 三个系统的接口就好了，人 ABCD 四个系统好好的，没啥问题，你偏加个 MQ 进来，万一 MQ 挂了咋整，MQ 一挂，整套系统崩溃的，不就完了？
2. 系统复杂度提高
   硬生生加个 MQ 进来，你怎么保证消息没有重复消费？怎么处理消息丢失的情况？怎么保证消息传递的顺序性？
3. 一致性问题
   A 系统处理完了直接返回成功了，人都以为你这个请求就成功了；但是问题是，要是 BCD 三个系统那里，BD 两个系统写库成功了，结果 C 系统写库失败了，咋整？你这数据就不一致了。

所以消息队列实际是一种非常复杂的架构，引入它有很多好处，但是也得针对它带来的坏处做各种额外的技术方案和架构来规避掉，做好之后，会发现，系统复杂度提升了一个数量级，也许是复杂了 10 倍。但是关键时刻，用，还是得用的。

1.2.3 Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ 有什么优缺点

特性	ActiveMQ	RabbitMQ	RocketMQ	Kafka
单机吞吐量	万级，比 RocketMQ、Kafka 低一个数量级	同 ActiveMQ	10 万级，支撑高吞吐	10 万级，高吞吐，一般配合大数据类的系统来进行实时数据计算、日志采集等场景
topic 数量对吞吐量的影响			topic 可以达到几百/几千的级别，吞吐量会有较小幅度的下降，这是 RocketMQ 的一大优势，在同等机器下，可以支撑大量的 topic	topic 从几十到几百个时候，吞吐量会大幅度下降，在同等机器下，Kafka 尽量保证 topic 数量不要过多，如果要支撑大规模的 topic，需要增加更多的机器资源
时效性	ms 级	微秒级，这是 RabbitMQ 的一大特点，延迟最低	ms 级	延迟在 ms 级以内
可用性	高，基于主从架构实现高可用	同 ActiveMQ	非常高，分布式架构	非常高，分布式，一个数据多个副本，少数机器宕机，不会丢失数据，不会导致不可用
消息可靠性	有较低的概率丢失数据		经过参数优化配置，可以做到 0 丢失	同 RocketMQ
功能支持	MQ 领域的功能极其完备	基于 erlang 开发，并发能力很强，性能极好，延时很低	MQ 功能较为完善，还是分布式的，扩展性好	功能较为简单，主要支持简单的 MQ 功能，在大数据领域的实时计算以及日志采集被大规模使用

综上，各种对比之后，有如下建议：
一般的业务系统要引入 MQ，最早大家都用 ActiveMQ，但是现在确实大家用的不多了，没经过大规模吞吐量场景的验证，社区也不是很活跃，所以大家还是算了吧，我个人不推荐用这个了；
后来大家开始用 RabbitMQ，但是确实erlang 语言阻止了大量的 Java 工程师去深入研究和掌控它，对公司而言，几乎处于不可控的状态，但是确实人家是开源的，比较稳定的支持，活跃度也高；
不过现在确实越来越多的公司，会去用 RocketMQ，确实很不错（阿里出品），但社区可能有突然黄掉的风险，对自己公司技术实力有绝对自信的，推荐用 RocketMQ，否则回去老老实实用 RabbitMQ 吧，人家有活跃的开源社区，绝对不会黄。

所以中小型公司，技术实力较为一般，技术挑战不是特别高，用 RabbitMQ 是不错的选择；大型公司，基础架构研发实力较强，用 RocketMQ 是很好的选择。

如果是大数据领域的实时计算、日志采集等场景，用 Kafka 是业内标准的，绝对没问题，社区活跃度很高，绝对不会黄，何况几乎是全世界这个领域的事实性规范。

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