Spring Cloud 系列之 Stream 消息驱动（二）

本篇文章为系列文章，未读第一集的同学请猛戳这里：Spring Cloud 系列之 Stream 消息驱动（一）

本篇文章讲解 Stream 如何实现消息分组和消息分区。

消息分组

　　点击链接观看：Stream 消息分组视频（获取更多请关注公众号「哈喽沃德先生」）

　　如果有多个消息消费者，那么消息生产者发送的消息会被多个消费者都接收到，这种情况在某些实际场景下是有很大问题的，比如在如下场景中，订单系统做集群部署，都会从 RabbitMQ 中获取订单信息，如果一个订单消息同时被两个服务消费，系统肯定会出现问题。为了避免这种情况，Stream 提供了消息分组来解决该问题。

　　在 Stream 中处于同一个 group 中的多个消费者是竞争关系，能够保证消息只会被其中一个应用消费。不同的组是可以消费的，同一个组会发生竞争关系，只有其中一个可以消费。通过 spring.cloud.stream.bindings.<bindingName>.group 属性指定组名。

问题演示

　　在 stream-demo 项目下创建 stream-consumer02 子项目。

　　项目代码使用入门案例中消息消费者的代码。

　　单元测试代码如下：

package com.example;

import com.example.producer.MessageProducer;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest(classes = {StreamProducerApplication.class})
public class MessageProducerTest {

    @Autowired
    private MessageProducer messageProducer;

    @Test
    public void testSend() {
        messageProducer.send("hello spring cloud stream");
    }

}

测试

　　运行单元测试发送消息，两个消息消费者控制台打印结果如下：

　　stream-consumer 的控制台：

message = hello spring cloud stream

　　stream-consumer02 的控制台：

message = hello spring cloud stream

　　通过结果可以看到消息被两个消费者同时消费了，原因是因为它们属于不同的分组，默认情况下分组名称是随机生成的，通过 RabbitMQ 也可以得知：

配置分组

　　stream-consumer 的分组配置为：group-A。

server:
  port: 8002 # 端口

spring:
  application:
    name: stream-consumer # 应用名称
  rabbitmq:
    host: 192.168.10.101  # 服务器 IP
    port: 5672            # 服务器端口
    username: guest       # 用户名
    password: guest       # 密码
    virtual-host: /       # 虚拟主机地址
  cloud:
    stream:
      bindings:
        # 消息接收通道
        # 与 org.springframework.cloud.stream.messaging.Sink 中的 @Input("input") 注解的 value 相同
        input:
          destination: stream.message # 绑定的交换机名称
          group: group-A

　　stream-consumer02 的分组配置为：group-A。

server:
  port: 8003 # 端口

spring:
  application:
    name: stream-consumer # 应用名称
  rabbitmq:
    host: 192.168.10.101  # 服务器 IP
    port: 5672            # 服务器端口
    username: guest       # 用户名
    password: guest       # 密码
    virtual-host: /       # 虚拟主机地址
  cloud:
    stream:
      bindings:
        # 消息接收通道
        # 与 org.springframework.cloud.stream.messaging.Sink 中的 @Input("input") 注解的 value 相同
        input:
          destination: stream.message # 绑定的交换机名称
          group: group-A

测试

　　运行单元测试发送消息，此时多个消息消费者只有其中一个可以消费。RabbitMQ 结果如下：

消息分区

　　点击链接观看：Stream 消息分区视频（获取更多请关注公众号「哈喽沃德先生」）

　　通过消息分组可以解决消息被重复消费的问题，但在某些场景下分组还不能满足我们的需求。比如，同时有多条同一个用户的数据发送过来，我们需要根据用户统计，但是消息被分散到了不同的集群节点上了，这时我们就可以考虑使用消息分区了。

　　当生产者将消息发送给多个消费者时，保证同一消息始终由同一个消费者实例接收和处理。消息分区是对消息分组的一种补充。

问题演示

　　先给大家演示一下消息未分区的效果，单元测试代码如下：

package com.example;

import com.example.producer.MessageProducer;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest(classes = {StreamProducerApplication.class})
public class MessageProducerTest {

    @Autowired
    private MessageProducer messageProducer;

    @Test
    public void testSend() {
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            messageProducer.send("hello spring cloud stream");
        }
    }

}

测试

　　运行单元测试发送消息，两个消息消费者控制台打印结果如下：

　　stream-consumer 的控制台：

message = hello spring cloud stream
message = hello spring cloud stream
message = hello spring cloud stream
message = hello spring cloud stream
message = hello spring cloud stream

　　stream-consumer02 的控制台：

message = hello spring cloud stream
message = hello spring cloud stream
message = hello spring cloud stream
message = hello spring cloud stream
message = hello spring cloud stream

　　假设这 10 条消息都来自同一个用户，正确的方式应该都由一个消费者消费所有消息，否则系统肯定会出现问题。为了避免这种情况，Stream 提供了消息分区来解决该问题。

配置分区

　　消息生产者配置分区键的表达式规则和消息分区的数量。

server:
  port: 8001 # 端口

spring:
  application:
    name: stream-producer # 应用名称
  rabbitmq:
    host: 192.168.10.101  # 服务器 IP
    port: 5672            # 服务器端口
    username: guest       # 用户名
    password: guest       # 密码
    virtual-host: /       # 虚拟主机地址
  cloud:
    stream:
      bindings:
        # 消息发送通道
        # 与 org.springframework.cloud.stream.messaging.Source 中的 @Output("output") 注解的 value 相同
        output:
          destination: stream.message # 绑定的交换机名称
          producer:
            partition-key-expression: payload # 配置分区键的表达式规则
            partition-count: 2 # 配置消息分区的数量

　　通过 partition-key-expression 参数指定分区键的表达式规则，用于区分每个消息被发送至对应分区的输出 channel。

　　该表达式作用于传递给 MessageChannel 的 send 方法的参数，该参数实现 org.springframework.messaging.Message 接口的 GenericMessage 类。

　　源码 MessageChannel.java

package org.springframework.messaging;

@FunctionalInterface
public interface MessageChannel {
    long INDEFINITE_TIMEOUT = -1L;

    default boolean send(Message<?> message) {
        return this.send(message, -1L);
    }

    boolean send(Message<?> var1, long var2);
}

　　源码 GenericMessage.java

package org.springframework.messaging.support;

import java.io.Serializable;
import java.util.Map;
import org.springframework.lang.Nullable;
import org.springframework.messaging.Message;
import org.springframework.messaging.MessageHeaders;
import org.springframework.util.Assert;
import org.springframework.util.ObjectUtils;

public class GenericMessage<T> implements Message<T>, Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 4268801052358035098L;
    private final T payload;
    private final MessageHeaders headers;
    
    ...

}

　　如果 partition-key-expression 的值是 payload，将会使用所有放在 GenericMessage 中的数据作为分区数据。payload 是消息的实体类型，可以为自定义类型比如 User，Role 等等。

　　如果 partition-key-expression 的值是 headers["xxx"]，将由 MessageBuilder 类的 setHeader() 方法完成赋值，比如：

package com.example.producer;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.stream.annotation.EnableBinding;
import org.springframework.cloud.stream.messaging.Source;
import org.springframework.messaging.support.MessageBuilder;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 消息生产者
 */
@Component
@EnableBinding(Source.class)
public class MessageProducer {

    @Autowired
    private Source source;

    /**
     * 发送消息
     *
     * @param message
     */
    public void send(String message) {
        source.output().send(MessageBuilder.withPayload(message).setHeader("xxx", 0).build());
    }

}

　　消息消费者配置消费者总数和当前消费者的索引并开启分区支持。

　　stream-consumer 的 application.yml

server:
  port: 8002 # 端口

spring:
  application:
    name: stream-consumer # 应用名称
  rabbitmq:
    host: 192.168.10.101  # 服务器 IP
    port: 5672            # 服务器端口
    username: guest       # 用户名
    password: guest       # 密码
    virtual-host: /       # 虚拟主机地址
  cloud:
    stream:
      instance-count: 2 # 消费者总数
      instance-index: 0 # 当前消费者的索引
      bindings:
        # 消息接收通道
        # 与 org.springframework.cloud.stream.messaging.Sink 中的 @Input("input") 注解的 value 相同
        input:
          destination: stream.message # 绑定的交换机名称
          group: group-A
          consumer:
            partitioned: true # 开启分区支持

　　stream-consumer02 的 application.yml

server:
  port: 8003 # 端口

spring:
  application:
    name: stream-consumer # 应用名称
  rabbitmq:
    host: 192.168.10.101  # 服务器 IP
    port: 5672            # 服务器端口
    username: guest       # 用户名
    password: guest       # 密码
    virtual-host: /       # 虚拟主机地址
  cloud:
    stream:
      instance-count: 2 # 消费者总数
      instance-index: 1 # 当前消费者的索引
      bindings:
        # 消息接收通道
        # 与 org.springframework.cloud.stream.messaging.Sink 中的 @Input("input") 注解的 value 相同
        input:
          destination: stream.message # 绑定的交换机名称
          group: group-A
          consumer:
            partitioned: true # 开启分区支持