MQ系列5：RocketMQ消息的发送模式

MQ系列1：消息中间件执行原理
MQ系列2：消息中间件的技术选型
MQ系列3：RocketMQ 架构分析
MQ系列4：NameServer 原理解析

在之前的篇章中，我们学习了RocketMQ的原理，以及RocketMQ中 命名服务 ServiceName 的运行流程，本篇从消息的生产、消费来理解一条消息的生命周期。

1 消息生产

在RocketMQ中，消息生产指的是 消息生产者往消息队列中写入数据的过程。因为业务场景的复杂性，RocketMQ架构设计了多种不同的发送策略。下面先讨论几种常见的场景：

• 同步发送： 整个过程业务是阻塞等待的，消息发送之后等待 Broker 响应，得到响应结果之后再传递给业务线程。
• 异步发送： 调用RocketMQ 的 Async API，消息生产者只要把消息发送任务放进线程池就返回给业务线程。所有的逻辑处理、IO操作、网络请求 都由线程池处理，处理完成之后，调用业务程序定义好的回调函数来告知业务最终的结果。
• OneWay（单向）发送： 只负责触发对消息的发送，发送出即完成任务，不需要对发送的状态、结果负责。
• 延迟发送： 指定延迟的时间，在延迟时间到达之后再进行消息的发送。
• 批量发送： 对于同类型、同特征的消息，可以聚合进行批量发送，减少MQ的连接发送次数，能够显著提升性能。
  以下是生产者实例化启动的过程：
  

1.1 消息发送步骤

一般情况下，我们发送消息，会使用默认的DefaultMQProducer类，经过以下几个步骤实现：

• 创建消息生产者Producer，并设置Producer的GroupName（生产组）。
• 设置InstanceName（实例名称），当你的业务需要启用多个Producer的时候，使用不同的InstanceName来区分。
• 设置NameServer地址，这样Producer才能从NameServer中得到路由信息
• 完成其他的初始化配置，比如配置异常重试次数（降低消息丢失的可能性），通信模块初始化等。
• 组装消息对象，指定主题Topic、Tag和消息体Message 等信息。
• 通过NameServer获取到的Broker路由地址，将消息发送。

1.2 消息发生返回状态

消息发送之后，会相应的拿到回执。返回对象中的状态（SendResult.SendStatus）有4种，如下：

• FLUSH_DISK_TIMEOUT 刷盘超时
  如果将Broker的刷盘策略设置成SYNC_FLUSH，那么没有在规定的时间完成刷盘则会报该错误。
• FLUSH_SLAVE_TIMEOUT 主从同步超时
  主从模式下（也可以叫主备），Broker配置为SYNC_MASTER模式，如果没有在设定时间内完成主从同步，则会报该错误。
• SLAVE_NOT_AVAILABLE 未找到Slave Broker
  主从模式下，且Broker配置为SYNC_MASTER，如果未找到Slave的Broker，则会报该错误。
• SEND_OK
  表示发送成功。

1.3 发送同步消息

实时同步消息是一种对可靠性、实时性要求比较高的场景，使用的也比较广泛，比如：

• 重要的消息通知，比如验证码，不能超过太长时间推送，那样可能失效
• 消费记录确认
• 数据实时处理和推送 等等

public class SyncProducerApplication {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建生产者producer，并指定生产者组名为 testSyncGroup
        DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("testSyncGroup");
        // 2、指定NameServer的地址，以获取Broker路由地址
        producer.setNamesrvAddr("192.168.139.1:9876");
        // 3、启动producer
        producer.start();
        // 4、创建消息，并指定Topic，Tag和消息体
        Message msg = new Message("testTopic","sync", "测试同步消息".getBytes("UTF-8"));
        // 5、发送消息到一个Broker
        SendResult sendResult = producer.send(msg);
        // 6、通过sendResult返回消息是否成功送达
        System.out.printf("%s%n", sendResult);
        // 7、如果不再发送消息，关闭生产者Producer
        producer.shutdown();
    }
}

1.4 发送异步消息

我们知道，异步主要用于那些对实时响应不敏感的业务，可以容忍一定时间的等待，只要能达到最终一致性即可。
有时候为了在流量高峰期进行削峰和分流，缓解压力，我们经常采用异步消息的发送模式。这种业务场景也很常见，比如：

• 消费信息的推送，可能在你买单之后的几分钟才送达
• 数据统计、文件打包下载等需要长耗时的任务

public class AsyncProducerApplication {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建生产者producer，并指定生产者组名为 testAsyncGroup
        DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("testAsyncGroup");
        // 2、指定NameServer的地址，以获取Broker路由地址
        producer.setNamesrvAddr("192.168.139.1:9876");
        // 3、启动producer
        producer.start();
        // 4、创建消息，并指定Topic，Tag和消息体
        Message msg = new Message("testTopic","async", "测试异步消息".getBytes("UTF-8"));
        // 5、发送消息到一个Broker
        SendResult sendResult = producer.send(msg);
        // 6. 发送异步消息，SendCallback是处理异步回调的方法
        producer.send(msg, new SendCallback() {
            @Override
            public void onSuccess(SendResult sendResult) {  // 成功回调
                System.out.println("success: " + sendResult);
            }
            @Override
            public void onException(Throwable throwable) {  // 失败回调
                System.out.println("fail: " + throwable);
            }
        });
        // 7、如果不再发送消息，关闭生产者Producer
        producer.shutdown();
    }
}

1.5 单向发送消息

OneWay的模式主要用在Care发送结果的场景，只要消息发送出去即完成任务，不需要对发送的状态、结果负责。常见的使用场景如

• 普通日志记录
• 非核心的埋点上报等

public class OneWayProducerApplication {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1、创建生产者producer，并指定生产者组名为 testOneWayGroup
        DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("testOneWayGroup");
        // 2、指定NameServer的地址，以获取Broker路由地址
        producer.setNamesrvAddr("192.168.139.1:9876");
        // 3、启动producer
        producer.start();
        // 4、创建消息，并指定Topic，Tag和消息体
        Message msg = new Message("testTopic","oneway", "测试单向发送消息".getBytes("UTF-8"));
        // 5、发送消息到一个Broker
        producer.sendOneway(msg);
        // 6、如果不再发送消息，关闭生产者Producer
        producer.shutdown();
    }
}

1.6 发送延时消息

指定延迟的时间，在延迟时间到达之后再进行消息的发送。这种的使用场景也很多：

• 比如火车票订购，提交了一个订单就把车票给占位了，这时候可以发送一个延时确认的消息，15m 未付款，就要把该车票释放，让其他人去购买。
• 还比如购买了电影票，可以发送一个核销信息，在电影开场前15分钟就无法退票了。

1.6.1 延时时间的使用限制

延时时间并不是随意指定的，Rocket源码中指定了18种等级，分别代表不同的时间时长，如下：

// org/apache/rocketmq/store/config/MessageStoreConfig.java 的第198行
private String messageDelayLevel = "1s 5s 10s 30s 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 20m 30m 1h 2h";

• RocketMq不支持任意时间延时，需设置固定的延时等级，从1s到2h分别对应着等级1到18
• 可以使用setDelayTimeLevel(int level) 方法设置延时等级，level 从 0 开始

1.6.2 发送延时消息具体实现

通过下面的代码，可以得到的结果是消费的时间点比信息记录的时间点延迟了1分钟，这是因为我们在send的时候做了delay。

public class DelayProducerApplication {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, RemotingException, MQClientException, MQBrokerException , UnsupportedEncodingException {
        // 1、创建生产者producer，并指定生产者组名为 testDelayGroup
        DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("testDelayGroup");
        // 2、指定NameServer的地址，以获取Broker路由地址
        producer.setNamesrvAddr("192.168.139.1:9876");
        // 3、启动producer
        producer.start();
        // 4、创建消息，并指定Topic，Tag和消息体
        Message msg = new Message("testTopic","delay", "测试延迟发送消息".getBytes("UTF-8"));
        // 5、设置延时等级4,对应1m,所以这个消息在一分钟之后发送
        msg.setDelayTimeLevel(4);
        // 6、发送消息到一个Broker
        SendResult sendResult = producer.send(msg);
        // 7、通过sendResult返回消息是否成功送达
        System.out.printf("%s%n", sendResult);
        // 8、如果不再发送消息，关闭生产者Producer
        producer.shutdown();
    }
}

1.7 发送批量消息

• 对于同类型、同特征的消息，可以聚合进行批量发送，减少MQ的连接发送次数，能够显著提升性能。
• 批量发送消息须有相同的topic，相同的waitStoreMsgOK，且不能是延时消息。

waitStoreMsgOK: 消息发送时是否等消息存储完成后再返回。

• 一批次的消息总大小不应超过4MB。

public class BatchProducerApplication {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, RemotingException, MQClientException, MQBrokerException, UnsupportedEncodingException {
        // 1、创建生产者producer，并指定生产者组名为 testBatchGroup
        DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("testBatchGroup");
        // 2、指定NameServer的地址，以获取Broker路由地址
        producer.setNamesrvAddr("192.168.139.1:9876");
        // 3、启动producer
        producer.start();
        // 4、创建消息列表，并指定Topic，Tag和消息体
        List<Message> messages = new ArrayList<>();
        String topic = "testTopic";
        messages.add(new Message(topic, "batch", "测试批量发送消息 0".getBytes("UTF-8")));
        messages.add(new Message(topic, "batch", "测试批量发送消息 1".getBytes("UTF-8")));
        messages.add(new Message(topic, "batch", "测试批量发送消息 2".getBytes("UTF-8")));

        // 5、发送消息到一个Broker
        SendResult sendResult = producer.send(messages);
        // 6、通过sendResult返回消息是否成功送达
        System.out.printf("%s%n", sendResult);
        // 7、如果不再发送消息，关闭生产者Producer
        producer.shutdown();
    }
}

1.8 如何提升消息生产的性能

消息的发送一般是经过 client发送、Broker服务器接收并处理、Broker服务器返回应答 三个步骤。
如果我们想要提高消息生产的效率，一般有如下方法：

• Oneway方式发送
  Oneway方式发送用在一些性能要求高，可靠性要求低的场景下，比如日志采集，非核心的埋点上报等。Oneway方式发送请求无需应答，即将数据写入客户端的Socket缓冲区就返回，不等待结果的返回。
  所以这种模式是极快的，可以把发送消息时长缩短至微秒级。
• 增加Producer的并发量，使用多个Producer同时发送
  RocketMQ引入了一个并发窗口，在窗口内消息可以并发地写入DirectMem中，然后异步地将连续数据写入文件系统。
  顺序执行CommitLog让RocketMQ可以保持较高的写入性能。
• 恰当的批量发送
  对于同类型、同特征的消息，可以聚合进行批量发送，减少MQ的连接发送次数，能够显著提升性能。批量发送消息须有相同的topic，相同的waitStoreMsgOK，且不能是延时消息。
  对于消息体的大小也要注意不能超过4MB。

根据阿里内部调优后的性能测试报告，消息的写入性能达到90万+的TPS，我们可以朝着这个指标进行优化。

2 总结

本篇介绍了RocketMQ 消息生产与发送的几种模式：

• 同步发送：整个过程业务是阻塞等待的，消息发送之后等待 Broker 响应，得到响应结果之后再传递给业务线程。
• 异步发送：调用RocketMQ 的 Async API，消息生产者只要把消息发送任务放进线程池就返回给业务线程。所有的逻辑处理、IO操作、网络请求 都由线程池处理，处理完成之后，调用业务程序定义好的回调函数来告知业务最终的结果。
• OneWay（单向）发送：只负责触发对消息的发送，发送出即完成任务，不需要对发送的状态、结果负责。
• 延迟发送：指定延迟的时间，在延迟时间到达之后再进行消息的发送。
• 批量发送：对于同类型、同特征的消息，可以聚合进行批量发送，减少MQ的连接发送次数，能够显著提升性能。
  可以根据实际的业务场景选择适当的发送模式。