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  • ActiveMQ消息的消费原理

    消费端消费消息:

      在 初识ActiveMQ 中我提到过,两种方法可以接收消息,一种是使用同步阻塞的ActiveMQMessageConsumer#receive方法。另一种是使用消息监听器MessageListener。这里需要注意的是,在同一个session下,这两者不能同时工作,也就是说不能针对不同消息采用不同的接收方式。否则会抛出异常。至于为什么这么做,最大的原因还是在事务性会话中,两种消费模式的事务不好管控。

      先通过ActiveMQMessageConsumer#receive 方法来对消息的接受一探究竟:

    public Message receive() throws JMSException {
            checkClosed();
            //检查receive和MessageListener是否同时配置在当前的会话中,有则抛出异常
            checkMessageListener();
            //如果PrefetchSizeSize为0并且unconsumerMessage为空,则发起pull命令
            sendPullCommand(0);
            MessageDispatch md = dequeue(-1);//出列,获取消息
            if (md == null) {
                return null;
            }
            beforeMessageIsConsumed(md);
            //发送ack给到broker
            afterMessageIsConsumed(md, false);
            //获取消息并返回
            return createActiveMQMessage(md);
        }
    

      下面简单的说一下以上几个核心方法中做了什么不为人知的事:

      sendPullCommand(0) :发送pull命令从broker上获取消息,前提是prefetchSize=0并且unconsumedMessages为空。unconsumedMessage表示未消费的消息,这里面预读取的消息大小为prefetchSize的值

    protected void sendPullCommand(long timeout) throws JMSException {
            clearDeliveredList();
            if (info.getCurrentPrefetchSize() == 0 && unconsumedMessages.isEmpty()) {
                MessagePull messagePull = new MessagePull();
                messagePull.configure(info);
                messagePull.setTimeout(timeout);
                //向服务端异步发送messagePull指令
                session.asyncSendPacket(messagePull);
            }
        }
    

      这里发送异步消息跟消息生产的原理是一样的。通过包装链去调用 Sokect 发送请求。

      clearDeliveredList():

      在上面的sendPullCommand方法中,会先调用clearDeliveredList方法,主要用来清理已经分发的消息链表deliveredMessages,存储分发给消费者但还为应答的消息链表

        Ø 如果session是事务的,则会遍历deliveredMessage中的消息放入到previouslyDeliveredMessage中来做重发
        Ø 如果session是非事务的,根据ACK的模式来选择不同的应答操作

      这是个同步的过程:

        private void clearDeliveredList() {
            if (clearDeliveredList) {//判断是否清楚
                synchronized (deliveredMessages) {//采用双重检查锁
                    if (clearDeliveredList) {
                        if (!deliveredMessages.isEmpty()) {
                            if (session.isTransacted()) {//是事务消息
                                if (previouslyDeliveredMessages == null) {
                                    previouslyDeliveredMessages = new PreviouslyDeliveredMap<MessageId, Boolean>(session.getTransactionContext().getTransactionId());
                                }
                                for (MessageDispatch delivered : deliveredMessages) {
                                    previouslyDeliveredMessages.put(delivered.getMessage().getMessageId(), false);
                                }
                                LOG.debug("{} tracking existing transacted {} delivered list ({}) on transport interrupt",
                                          getConsumerId(), previouslyDeliveredMessages.transactionId, deliveredMessages.size());
                            } else {
                                if (session.isClientAcknowledge()) {
                                    LOG.debug("{} rolling back delivered list ({}) on transport interrupt", getConsumerId(), deliveredMessages.size());
                                    // allow redelivery
                                    if (!this.info.isBrowser()) {
                                        for (MessageDispatch md: deliveredMessages) {
                                            this.session.connection.rollbackDuplicate(this, md.getMessage());
                                        }
                                    }
                                }
                                LOG.debug("{} clearing delivered list ({}) on transport interrupt", getConsumerId(), deliveredMessages.size());
                                deliveredMessages.clear();
                                pendingAck = null;
                            }
                        }
                        clearDeliveredList = false;
                    }
                }
            }
        }

      dequeue(-1) :从unconsumedMessage中取出一个消息,在创建一个消费者时,就会为这个消费者创建一个未消费的消息通道,这个通道分为两种,一种是简单优先级队列分发通道SimplePriorityMessageDispatchChannel ;另一种是先进先出的分发通道FifoMessageDispatchChannel.至于为什么要存在这样一个消息分发通道,大家可以想象一下,如果消费者每次去消费完一个消息以后再去broker拿一个消息,效率是比较低的。所以通过这样的设计可以允许session能够一次性将多条消息分发给一个消费者。默认情况下对于queue来说,prefetchSize的值是1000

    private MessageDispatch dequeue(long timeout) throws JMSException {
            try {
                long deadline = 0;
                if (timeout > 0) {
                    deadline = System.currentTimeMillis() + timeout;
                }
                while (true) {//protected final MessageDispatchChannel unconsumedMessages;
                    MessageDispatch md = unconsumedMessages.dequeue(timeout);
    
                ...........
        }
    

      beforeMessageIsConsumed(md):这里面主要是做消息消费之前的一些准备工作,如果ACK类型不是DUPS_OK_ACKNOWLEDGE或者队列模式(简单来说就是除了Topic和DupAck这两种情况),所有的消息先放到deliveredMessages链表的开头。并且如果当前是事务类型的会话,则判断transactedIndividualAck,如果为true,表示单条消息直接返回ack。

      否则,调用ackLater,批量应答, client端在消费消息后暂且不发送ACK,而是把它缓存下来(pendingACK),等到这些消息的条数达到一定阀值时,只需要通过一个ACK指令把它们全部确认;这比对每条消息都逐个确认,在性能上要提高很多。

    private void beforeMessageIsConsumed(MessageDispatch md) throws JMSException {
            md.setDeliverySequenceId(session.getNextDeliveryId());
            lastDeliveredSequenceId = md.getMessage().getMessageId().getBrokerSequenceId();
            if (!isAutoAcknowledgeBatch()) {
                synchronized(deliveredMessages) {
                    deliveredMessages.addFirst(md);
                }
                if (session.getTransacted()) {
                    if (transactedIndividualAck) {
                        immediateIndividualTransactedAck(md);
                    } else {
                        ackLater(md, MessageAck.DELIVERED_ACK_TYPE);
                    }
                }
            }
        } 

      afterMessageIsConsumed:这个方法的主要作用是执行应答操作,这里面做以下几个操作
        Ø 如果消息过期,则返回消息过期的ack
        Ø 如果是事务类型的会话,则不做任何处理
        Ø 如果是AUTOACK或者(DUPS_OK_ACK且是队列),并且是优化ack操作,则走批量确认ack
        Ø 如果是DUPS_OK_ACK,则走ackLater逻辑
        Ø 如果是CLIENT_ACK,则执行ackLater

    private void afterMessageIsConsumed(MessageDispatch md, boolean messageExpired) throws JMSException {
            if (unconsumedMessages.isClosed()) {
                return;
            }
            if (messageExpired) {
                acknowledge(md, MessageAck.EXPIRED_ACK_TYPE);
                stats.getExpiredMessageCount().increment();
            } else {
                stats.onMessage();
                if (session.getTransacted()) {
                    // Do nothing.
                } else if (isAutoAcknowledgeEach()) {
                    if (deliveryingAcknowledgements.compareAndSet(false, true)) {
                        synchronized (deliveredMessages) {
                            if (!deliveredMessages.isEmpty()) {
                                if (optimizeAcknowledge) {
                                    ackCounter++;
    
                                    // AMQ-3956 evaluate both expired and normal msgs as
                                    // otherwise consumer may get stalled
                                    if (ackCounter + deliveredCounter >= (info.getPrefetchSize() * .65) || (optimizeAcknowledgeTimeOut > 0 && System.currentTimeMillis() >= (optimizeAckTimestamp + optimizeAcknowledgeTimeOut))) {
                                        MessageAck ack = makeAckForAllDeliveredMessages(MessageAck.STANDARD_ACK_TYPE);
                                        if (ack != null) {
                                            deliveredMessages.clear();
                                            ackCounter = 0;
                                            session.sendAck(ack);
                                            optimizeAckTimestamp = System.currentTimeMillis();
                                        }
                                        // AMQ-3956 - as further optimization send
                                        // ack for expired msgs when there are any.
                                        // This resets the deliveredCounter to 0 so that
                                        // we won't sent standard acks with every msg just
                                        // because the deliveredCounter just below
                                        // 0.5 * prefetch as used in ackLater()
                                        if (pendingAck != null && deliveredCounter > 0) {
                                            session.sendAck(pendingAck);
                                            pendingAck = null;
                                            deliveredCounter = 0;
                                        }
                                    }
                                } else {
                                    MessageAck ack = makeAckForAllDeliveredMessages(MessageAck.STANDARD_ACK_TYPE);
                                    if (ack!=null) {
                                        deliveredMessages.clear();
                                        session.sendAck(ack);
                                    }
                                }
                            }
                        }
                        deliveryingAcknowledgements.set(false);
                    }
                } else if (isAutoAcknowledgeBatch()) {
                    ackLater(md, MessageAck.STANDARD_ACK_TYPE);
                } else if (session.isClientAcknowledge()||session.isIndividualAcknowledge()) {
                    boolean messageUnackedByConsumer = false;
                    synchronized (deliveredMessages) {
                        messageUnackedByConsumer = deliveredMessages.contains(md);
                    }
                    if (messageUnackedByConsumer) {
                        ackLater(md, MessageAck.DELIVERED_ACK_TYPE);
                    }
                }
                else {
                    throw new IllegalStateException("Invalid session state.");
                }
            }
        }
    

      其实在以上消息的接收过程中,我们仅仅能看到这个消息从一个本地变量中出队,并没有对远程消息中心发送通讯获取,那么这个消息时什么时候过来的呢?也就是消息出队中  unconsumedMessages 这个东东时什么时候初始化的呢 ?那么接下去我们应该去通过创建连接的时候去看看了,具体连接的时候都做了什么呢:connectionFactory.createConnection()

    protected ActiveMQConnection createActiveMQConnection(String userName, String password) throws JMSException {
            if (brokerURL == null) {
                throw new ConfigurationException("brokerURL not set.");
            }
            ActiveMQConnection connection = null;
            try {// 果然发现了这个东东的初始化
                Transport transport = createTransport();
                // 创建连接
                connection = createActiveMQConnection(transport, factoryStats);
                // 设置用户密码
                connection.setUserName(userName);
                connection.setPassword(password);
                // 对连接做包装
                configureConnection(connection);
                // 启动一个后台传输线程
                transport.start();
                // 设置客户端消费的id
                if (clientID != null) {
                    connection.setDefaultClientID(clientID);
                }
     
                return connection;
            } ......
       }

      创建连接的过程就是创建除了一个带有链路包装的TcpTransport 并且创建连接,最后启动一个传输线程,而这里的 transport.start()  调用的应该是TcpTransport 里面的方法,然而这个类中并没有 start,而是在父类
    ServiceSupport.start()中:

    public void start() throws Exception {
            if (started.compareAndSet(false, true)) {
                boolean success = false;
                stopped.set(false);
                try {
                    preStart();//一些初始化
                    doStart();
                    success = true;
                } finally {
                    started.set(success);
                }
                for(ServiceListener l:this.serviceListeners) {
                    l.started(this);
                }
            }
        }
    

      doStart 方法前做了一系列的初始化,然后调用 TcpTransport的doStart() 方法:

    protected void doStart() throws Exception {
            connect();
            stoppedLatch.set(new CountDownLatch(1));
            super.doStart();
        }
    

      继而构建一个连接 设置一个 CountDownLatch 门闩 ,调用父类 TransportThreadSupport 的方法,新建了一个精灵线程并且启动:

    protected void doStart() throws Exception {
            runner = new Thread(null, this, "ActiveMQ Transport: " + toString(), stackSize);
            runner.setDaemon(daemon);
            runner.start();
        }
    

      调用TransportThreadSupport.doStart(). 创建了一个线程,传入的是 this,调用子类的 run 方法,也就是 TcpTransport.run().

    public void run() {
            LOG.trace("TCP consumer thread for " + this + " starting");
            this.runnerThread=Thread.currentThread();
            try {
                while (!isStopped()) {
                    doRun();
                }
            } catch (IOException e) {
                stoppedLatch.get().countDown();
                onException(e);
            } catch (Throwable e){
                stoppedLatch.get().countDown();
                IOException ioe=new IOException("Unexpected error occurred: " + e);
                ioe.initCause(e);
                onException(ioe);
            }finally {
                stoppedLatch.get().countDown();
            }
        }
    

      run 方法主要是从 socket 中读取数据包,只要 TcpTransport 没有停止,它就会不断去调用 doRun:这里面,通过 wireFormat 对数据进行格式化,可以认为这是一个反序列化过程。wireFormat 默认实现是 OpenWireFormat,activeMQ 自定义的跨语言的wire 协议

    protected void doRun() throws IOException {
            try {//通过 readCommand 去读取数据
                Object command = readCommand();
                //消费消息
                doConsume(command);
            } catch (SocketTimeoutException e) {
            } catch (InterruptedIOException e) {
            }
        }
    protected Object readCommand() throws IOException {
            return wireFormat.unmarshal(dataIn);
    }
    

      这里的读取流的部分就是从Socket里面读取,而这个连接的 输入/输出流的初始化在  TcpTransport

    protected void initializeStreams() throws Exception {
            TcpBufferedInputStream buffIn = new TcpBufferedInputStream(socket.getInputStream(), ioBufferSize) {
                @Override
                public int read() throws IOException {
                    receiveCounter++;
                    return super.read();
                }
                @Override
                public int read(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
                    receiveCounter++;
                    return super.read(b, off, len);
                }
                @Override
                public long skip(long n) throws IOException {
                    receiveCounter++;
                    return super.skip(n);
                }
                @Override
                protected void fill() throws IOException {
                    receiveCounter++;
                    super.fill();
                }
            };
            //Unread the initBuffer that was used for protocol detection if it exists
            //so the stream can start over
            if (initBuffer != null) {
                buffIn.unread(initBuffer.buffer.array());
            }
            this.dataIn = new DataInputStream(buffIn);
            TcpBufferedOutputStream outputStream = new TcpBufferedOutputStream(socket.getOutputStream(), ioBufferSize);
            this.dataOut = new DataOutputStream(outputStream);
            this.buffOut = outputStream;
    
        }

      doConsume:流程走到了消费消息: 

    public void doConsume(Object command) {
            if (command != null) {//表示已经拿到了消息
                if (transportListener != null) {
                    transportListener.onCommand(command);
                } else {
                    LOG.error("No transportListener available to process inbound command: " + command);
                }
            }
        }
    

      TransportSupport 类中唯一的成员变量是 TransportListener transportListener;,这也意味着一个 Transport 支持类绑定一个传送监听器类,传送监听器接口 TransportListener 最重要的方法就是 void onCommand(Object command);,它用来处理命令。那么这个 transportListener 是在那里初始化的呢?可以思考一下 既然是TransportSupport 唯一的成员变量,而我们锁创建的TcpTransport 是他的子类,那么是不是在创建该transport的时候亦或是在对他进行包装处理的时候做了初始化呢? 我们会在流程中看到在新建 ActiveMQConnectionFactory 的时候有一行关键的代码:

    connection = createActiveMQConnection(transport, factoryStats);
    

      在这个方法里面追溯下去:会进入 ActiveMQConnection 的构造方法

    protected ActiveMQConnection(final Transport transport, IdGenerator clientIdGenerator, IdGenerator connectionIdGenerator, JMSStatsImpl factoryStats) throws Exception {
    
            this.transport = transport;
            this.clientIdGenerator = clientIdGenerator;
            this.factoryStats = factoryStats;
    
            // Configure a single threaded executor who's core thread can timeout if
            // idle
            executor = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 5, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), new ThreadFactory() {
                @Override
                public Thread newThread(Runnable r) {
                    Thread thread = new Thread(r, "ActiveMQ Connection Executor: " + transport);
                    //Don't make these daemon threads - see https://issues.apache.org/jira/browse/AMQ-796
                    //thread.setDaemon(true);
                    return thread;
                }
            });
            // asyncConnectionThread.allowCoreThreadTimeOut(true);
            String uniqueId = connectionIdGenerator.generateId();
            this.info = new ConnectionInfo(new ConnectionId(uniqueId));
            this.info.setManageable(true);
            this.info.setFaultTolerant(transport.isFaultTolerant());
            this.connectionSessionId = new SessionId(info.getConnectionId(), -1);
    
            this.transport.setTransportListener(this);
    
            this.stats = new JMSConnectionStatsImpl(sessions, this instanceof XAConnection);
            this.factoryStats.addConnection(this);
            this.timeCreated = System.currentTimeMillis();
            this.connectionAudit.setCheckForDuplicates(transport.isFaultTolerant());
        }
    

      从以上代码我们发现  this.transport.setTransportListener(this); 那么这个this是什么呢  ? 正是ActiveMQConnection ,看了一眼该类,发现这个类实现了 TransportListener ,本身就是一个TransportListener。所以上面 transportListener.onCommand(command); 就是 ActiveMQConnection.onCommand(command)。除了和 Transport相互绑定,还对线程池执行器 executor 进行了初始化。这哥执行器是后来要进行消息处理的。

      这里面会针对不同的消息做分发,在ActiveMQMessageConsumer#receive方法中锁dequeue所返回的对象是MessageDispatch 。假设这里传入的 command 是MessageDispatch,那么这个 command 的 visit 方法就会调用processMessageDispatch 方法。剪切出其中的代码片段:

    public Response processMessageDispatch(MessageDispatch md) throws Exception {
           // 等待 Transport 中断处理完成
           waitForTransportInterruptionProcessingToComplete();
           // 这里通过消费者 ID 来获取消费者对象
    //(ActiveMQMessageConsumer 实现了 ActiveMQDispatcher 接口),所以
    //MessageDispatch 包含了消息应该被分配到那个消费者的映射信息
           ActiveMQDispatcher dispatcher = dispatchers.get(md.getConsumerId());
           if (dispatcher != null) {
           // Copy in case a embedded broker is dispatching via
           // vm://
           // md.getMessage() == null to signal end of queue
           // browse.
           Message msg = md.getMessage();
           if (msg != null) {
           msg = msg.copy();
           msg.setReadOnlyBody(true);
           msg.setReadOnlyProperties(true);
           msg.setRedeliveryCounter(md.getRedeliveryCounter());
           msg.setConnection(ActiveMQConnection.this);
           msg.setMemoryUsage(null);
           md.setMessage(msg);
           }
           // 调用会话ActiveMQSession 自己的 dispatch 方法来处理这条消息
           dispatcher.dispatch(md);
           } else {
               LOG.debug("{} no dispatcher for {} in {}", this, md, dispatchers);
           }
           return null;
    }

      其中 ActiveMQDispatcher dispatcher = dispatchers.get(md.getConsumerId());这行代码的 dispatchers 是在 通过session.createConsumer(destination); 的时候通过 ActiveMQMessageConsumer 的构造方法中有一行代码 :this.session.addConsumer(this); 将 this传入,即 ActiveMQMessageConsumer 对象。而这个 addConsumer 方法:

    protected void addConsumer(ActiveMQMessageConsumer consumer) throws JMSException {
            this.consumers.add(consumer);
            if (consumer.isDurableSubscriber()) {
                stats.onCreateDurableSubscriber();
            }
            this.connection.addDispatcher(consumer.getConsumerId(), this);
        }
    

      可以发现这里的初始化了:this.connection.addDispatcher(consumer.getConsumerId(), this); 这里的this 即 ActiveMQSession。所以回到 ActiveMQConnection#onCommand方法内 processMessageDispatch 这个方法最后调用了 dispatcher.dispatch(md); 这个方法的核心功能就是处理消息的分发。:

    public void dispatch(MessageDispatch messageDispatch) {
            try {
                executor.execute(messageDispatch);
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
                connection.onClientInternalException(e);
            }
        }
    

      这里离我们真正要找的进行消息入队的结果很近了,进入executor.execute(messageDispatch);这个方法:

    void execute(MessageDispatch message) throws InterruptedException {
    
           ...........
    //如果会话不是异步分发并且没有使用 sessionpool 分发,则调用 dispatch 发送消息
            if (!session.isSessionAsyncDispatch() && !dispatchedBySessionPool) {
                dispatch(message);
            } else {//将消息直接放到队列里
                messageQueue.enqueue(message);
                wakeup();
            }
        }
    

      这里最后终于发现了入队,判断是否异步分发,不是的话走dispatch(message) 否则进入异步分发。默认是采用异步消息分发。所以,直接调用 messageQueue.enqueue,把消息放到队列中,并且调用 wakeup 方法:

    public void wakeup() {
            if (!dispatchedBySessionPool) {//进一步验证
               // //判断 session 是否为异步分发
                if (session.isSessionAsyncDispatch()) {
                    try {
                        TaskRunner taskRunner = this.taskRunner;
                        if (taskRunner == null) {
                            synchronized (this) {
                                if (this.taskRunner == null) {
                                    if (!isRunning()) {
                                        // stop has been called
                                        return;
                                    }
    //通过 TaskRunnerFactory 创建了一个任务运行类 taskRunner,这里把自己作为一个 task 传入到 createTaskRunner 中,
    //说明当前的类一定是实现了 Task 接口的. 简单来说,就是通过线程池去执行一个任务,完成异步调度
    //这里由于executor != null 所以这个task的类型是PooledTaskRunner
                                    this.taskRunner = session.connection.getSessionTaskRunner().createTaskRunner(this,
                                            "ActiveMQ Session: " + session.getSessionId());
                                }
                                taskRunner = this.taskRunner;
                            }
                        }
                        taskRunner.wakeup();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    }
                } else {// 异步分发
                    while (iterate()) {
                    }
                }
            }
        }

      所以,对于异步分发的方式,会调用 ActiveMQSessionExecutor 中的 iterate方法,我们来看看这个方法的代码  iterate ():这个方法里面做两个事

      Ø 把消费者监听的所有消息转存到待消费队列中
      Ø 如果 messageQueue 还存在遗留消息,同样把消息分发(调度)出去

    public boolean iterate() {
            // Deliver any messages queued on the consumer to their listeners.
    // 将消费者上排队的任何消息传递给它们的侦听器。 for (ActiveMQMessageConsumer consumer : this.session.consumers) { if (consumer.iterate()) { return true; } } // No messages left queued on the listeners.. so now dispatch messages // queued on the session
    // 侦听器上没有留下排队等待的消息。现在分派消息 MessageDispatch message = messageQueue.dequeueNoWait(); if (message == null) { return false; } else {// 分发(调度)消息 dispatch(message); return !messageQueue.isEmpty(); } }

      dispatch(message);消息确认分发。通过ActiveMQSessionExecutor的dispatch 方法,转到了 ActiveMQMessageConsumer 消费者类的  dispatch 方法:

    public void dispatch(MessageDispatch md) {
            MessageListener listener = this.messageListener.get();
            try {
                clearMessagesInProgress();
                clearDeliveredList();
                synchronized (unconsumedMessages.getMutex()) {
                    if (!unconsumedMessages.isClosed()) {// 判断消息是否为重发消息
                        if (this.info.isBrowser() || !session.connection.isDuplicate(this, md.getMessage())) {
                            if (listener != null && unconsumedMessages.isRunning()) {
                              //我这边通过consumer.receive()处理消息,所以这里listener为空,走下面
                            } else {
                                if (!unconsumedMessages.isRunning()) {
                                    // delayed redelivery, ensure it can be re delivered
                                    session.connection.rollbackDuplicate(this, md.getMessage());
                                }
    
                                if (md.getMessage() == null) {
                                    // End of browse or pull request timeout.
                                    unconsumedMessages.enqueue(md);
                                } else {
                                    if (!consumeExpiredMessage(md)) {
                                        unconsumedMessages.enqueue(md);
                                        if (availableListener != null) {
                                            availableListener.onMessageAvailable(this);
                                        }
          .........
    }
    

      最终会走入 unconsumedMessages.enqueue(md);添加消息。这里需要注意的是enqueue 方法:由于消费者可能处于阻塞状态,这里做了入队后回释放锁,也就是接触阻塞。

    public void enqueue(MessageDispatch message) {
            synchronized (mutex) {
                list.addLast(message);
                mutex.notify();
            }
        }

      到这里为止,消息如何接受以及他的处理方式的流程,我们已经搞清楚了。其实在这个消息消费的流程中,已经在建立连接,创建消费者的时候就已经初始化好了消息队列了。结合上面的过程来看看整个消费流程的流程图

     消费端的 PrefetchSize:

      在消息发布的时候我们曾经研究过 producerWindowSize 。主要用来约束在异步发送时producer端允许积压的(尚未ACK)的消息的大小,且只对异步发送有意义。对于客户端,也是类似存在这么一个属性来约束客户端的消息处理。activemq 的 consumer 端也有窗口机制,通过 prefetchSize 就可以设置窗口大小。不同的类型的队列,prefetchSize 的默认值也是不一样的.

      Ø 持久化队列和非持久化队列的默认值为 1000

      Ø 持久化 topic 默认值为 100

      Ø 非持久化队列的默认值为 Short.MAX_VALUE-1

     测试方法是在MQ上生产1000条消息,先后启动comsumer1,comsumer2 两个消费者并且循环调用1000次消费,我们会发现 comsumer2 拿不到消息,这个时候我们可以通过debug进入comsumer1 的ActiveMQConnect会发现里面有个属性的size=1000.其实就是这个prefetchSize,翻译过来是预取大小,消费端会根据prefetchSize 的大小批量获取数据。意思是在创建连接的时候会取获取1000条消息预加载到缓存中等待处理,这样子导致comsumer2去获取消息的时候 broker上已经空了。

    prefetchSize 的设置方法:

      在 createQueue 中添加 consumer.prefetchSize,就可以看到效果

    Destination destination=session.createQueue("myQueue?consumer.prefetchSize=10");
    

      既然有批量加载,那么一定有批量确认,这样才算是彻底的优化,这就涉及到 optimizeAcknowledge

      ActiveMQ 提供了 optimizeAcknowledge 来优化确认,它表示是否开启“优化ACK”,只有在为 true 的情况下,prefetchSize 以及optimizeAcknowledgeTimeout 参数才会有意义优化确认一方面可以减轻 client 负担(不需要频繁的确认消息)、减少通信开销,另一方面由于延迟了确认(默认 ack 了 0.65*prefetchSize 个消息才确认),这个在源码中有体现。在ActiveMQMessageConsumer#receive方法内的处理消息后的 afterMessageIsConsumed 方法内有一个判断:

    if (ackCounter + deliveredCounter >= (info.getPrefetchSize() * .65) ||
         (optimizeAcknowledgeTimeOut > 0 && 
             System.currentTimeMillis() >= (optimizeAckTimestamp + optimizeAcknowledgeTimeOut))) {
         MessageAck ack = makeAckForAllDeliveredMessages(MessageAck.STANDARD_ACK_TYPE);
           if (ack != null) {
                 deliveredMessages.clear();
                 ackCounter = 0;
                 session.sendAck(ack);//满足条件则发送批量应答ACK
                 optimizeAckTimestamp = System.currentTimeMillis();
           }
           // AMQ-3956 - as further optimization send
           // ack for expired msgs when there are any.
           // This resets the deliveredCounter to 0 so that
           // we won't sent standard acks with every msg just
           // because the deliveredCounter just below
           // 0.5 * prefetch as used in ackLater()
           if (pendingAck != null && deliveredCounter > 0) {
                session.sendAck(pendingAck);
                pendingAck = null;
                deliveredCounter = 0;
           }
    }

      broker 再次发送消息时又可以批量发送如果只是开启了 prefetchSize,每条消息都去确认的话,broker 在收到确认后也只是发送一条消息,并不是批量发布,当然也可以通过设置 DUPS_OK_ACK来手动延迟确认, 我们需要在 brokerUrl 指定 optimizeACK 选项

    ConnectionFactory connectionFactory= new ActiveMQConnectionFactory("tcp://192.168.11.153:61616?jms.optimizeAcknowledge=true&jms.optimizeAcknowledgeTimeOut=10000");

      Ø 注意,如果 optimizeAcknowledge 为 true,那么 prefetchSize 必须大于 0. 当 prefetchSize=0 的时候,表示 consumer 通过 PULL 方式从 broker 获取消息.

      optimizeAcknowledge 和 prefetchSize 的作用,两者协同工作,通过批量获取消息、并延迟批量确认,来达到一个高效的消息消费模型。它比仅减少了客户端在获取消息时的阻塞次数,还能减少每次获取消息时的网络通信开销

      Ø 需要注意的是,如果消费端的消费速度比较高,通过这两者组合是能大大提升 consumer 的性能。如果 consumer 的消费性能本身就比较慢,设置比较大的 prefetchSize 反而不能有效的达到提升消费性能的目的。因为过大的prefetchSize 不利于 consumer 端消息的负载均衡。因为通常情况下,我们都会部署多个 consumer 节点来提升消费端的消费性能。这个优化方案还会存在另外一个潜在风险,当消息被消费之后还没有来得及确认时,client 端发生故障,那么这些消息就有可能会被重新发送给其他consumer,那么这种风险就需要 client 端能够容忍“重复”消息。

     消息的确认过程:

      消息确认有四种 ACK_MODE,分别是:

        1. AUTO_ACKNOWLEDGE = 1 自动确认

        2.CLIENT_ACKNOWLEDGE = 2 客户端手动确认

        3.DUPS_OK_ACKNOWLEDGE = 3 自动批量确认

        4.SESSION_TRANSACTED = 0 事务提交并确认

       ACK_MODE 的选择影响着消息消费流程的走向。虽然 Client 端指定了 ACK 模式,但是在 Client 与 broker 在交换 ACK 指令的时候,还需要告知 ACK_TYPE,ACK_TYPE 表示此确认指令的类型,不同的ACK_TYPE 将传递着消息的状态,broker 可以根据不同的 ACK_TYPE 对消息进行不同的操作。

    ACK_TYPE应答类型:

      DELIVERED_ACK_TYPE = 0  消息"已接收",但尚未处理结束

      STANDARD_ACK_TYPE = 2  "标准"类型,通常表示为消息"处理成功",broker 端可以删除消息了

      POSION_ACK_TYPE = 1  消息"错误",通常表示"抛弃"此消息,比如消息重发多次后,都无法正确处理时,消息将会被删除或者 DLQ(死信队列),在消息处理的时候,dispatch方法内会判断该消息是否为重发消息

    if (this.info.isBrowser() || !session.connection.isDuplicate(this, md.getMessage())) {
                            if (listener != null && unconsumedMessages.isRunning()) {
                            // 这段为非重发消息,走else
                        } else {
                            // deal with duplicate delivery
                            ConsumerId consumerWithPendingTransaction;
                            if (redeliveryExpectedInCurrentTransaction(md, true)) {
                                LOG.debug("{} tracking transacted redelivery {}", getConsumerId(), md.getMessage());
                                if (transactedIndividualAck) {
                                    immediateIndividualTransactedAck(md);
                                } else {
                                    session.sendAck(new MessageAck(md, MessageAck.DELIVERED_ACK_TYPE, 1));
                                }
                            } else if ((consumerWithPendingTransaction = redeliveryPendingInCompetingTransaction(md)) != null) {
                                LOG.warn("{} delivering duplicate {}, pending transaction completion on {} will rollback", getConsumerId(), md.getMessage(), consumerWithPendingTransaction);
                                session.getConnection().rollbackDuplicate(this, md.getMessage());
                                dispatch(md);
                            } else {// 走POSION_ACK_TYPE 添加Active_DLQ 死信队列
                                LOG.warn("{} suppressing duplicate delivery on connection, poison acking: {}", getConsumerId(), md);
                                posionAck(md, "Suppressing duplicate delivery on connection, consumer " + getConsumerId());
                            }
                        }

      REDELIVERED_ACK_TYPE = 3  消息需"重发",比如 consumer 处理消息时抛出了异常,broker 稍后会重新发送此消息

      INDIVIDUAL_ACK_TYPE = 4  表示只确认"单条消息",无论在任何 ACK_MODE 下

      UNMATCHED_ACK_TYPE = 5 在 Topic 中,如果一条消息在转发给“订阅者”时,发现此消息不符合 Selector 过滤条件,那么此消息将 不会转发给订阅者,消息将会被存储引擎删除(相当于在 Broker 上确            认了消息)。

      Client 端在不同的 ACK 模式时,将意味着在不同的时机发送 ACK 指令,每个 ACK Command 中会包含 ACK_TYPE,那么 broker 端就可以根据 ACK_TYPE 来决定此消息的后续操作。在 afterMessageIsConsumed 消息接收处理后会根据条件来设置 ACK_TYPE.

    消息的重发机制原理:

      在正常情况下,有几中情况会导致消息重新发送

      Ø 在事务性会话中,没有调用 session.commit 确认消息宕机或者调用session.rollback 方法回滚消息

      Ø 在非事务性会话中,ACK 模式为 CLIENT_ACKNOWLEDGE (客户端手动应答)的情况下,没有调用 session.commit或者调用了 recover 方法;

      一个消息被 redelivedred 超过默认的最大重发次数(默认 6 次)时,消费端会给 broker 发送一个”poison ack”表示这个消息有毒,告诉 broker 不要再发了。这个时候 broker 会把这个消息放到 DLQ(死信队列)。设置方法如下:

    ActiveMQConnectionFactory connectionFactory1 = (ActiveMQConnectionFactory) connectionFactory;
    RedeliveryPolicy redeliveryPolicy = new RedeliveryPolicy();
    redeliveryPolicy.setMaximumRedeliveries(2);
    connectionFactory1.setRedeliveryPolicy(redeliveryPolicy);

    死信队列:

      ActiveMQ 中默认的死信队列是 ActiveMQ.DLQ,如果没有特别的配置,有毒的消息都会被发送到这个队列。默认情况下,如果持久消息过期以后,也会被送到 DLQ 中。

       只要在处理消息的时候抛出一个异常就可以演示,会看到控制台对于失败消息会重发6次,登陆ActiveMQ控制台会看到一个 ActiveMQ.DLQ。在创建队列的时候可以直接指定从ActiveMQ.DLQ去消费消息。

      死信队列配置策略:

      缺省所有队列的死信消息都被发送到同一个缺省死信队列,不便于管理,可以通过 individualDeadLetterStrategy 或 sharedDeadLetterStrategy 策略来进行修改。在activemq.xml上

    <destinationPolicy>
          <policyMap>
             <policyEntries>
                <policyEntry topic=">" >
                        <!-- The constantPendingMessageLimitStrategy is used to prevent
                             slow topic consumers to block producers and affect other consumers
                             by limiting the number of messages that are retained
                             For more information, see:
    
                             http://activemq.apache.org/slow-consumer-handling.html
                        -->
                   <pendingMessageLimitStrategy>
                     <constantPendingMessageLimitStrategy limit="1000"/>
                   </pendingMessageLimitStrategy>
                </policyEntry>
    
          // “>”表示对所有队列生效,如果需要设置指定队列,则直接写队列名称
              <policyEntry queue=">">
                 <deadLetterStrategy>
               //queuePrefix:设置死信队列前缀
               //useQueueForQueueMessage 设置队列保存到死信。
                  <individualDeadLetterStrategy queuePrefix="DLQ."useQueueForQueueMessages="true"/>
                 </deadLetterStrategy>
              </policyEntry>
             </policyEntries>
           </policyMap>
    </destinationPolicy>
    

      自动丢弃过期消息

    <deadLetterStrategy>
        <sharedDeadLetterStrategy processExpired="false" />
    </deadLetterStrategy>
    

    ActiveMQ VirtualTopic

      ActiveMQ支持的虚拟Destinations分为有两种,分别是

    • 虚拟主题(Virtual Topics)
    • 组合 Destinations(CompositeDestinations)

      这两种虚拟Destinations可以看做对简单的topic和queue用法的补充,基于它们可以实现一些简单有用的EIP功能,虚拟主题类似于1对多的分支功能+消费端的cluster+failover,组合Destinations类似于简单的destinations直接的路由功能。

    组合队列(Composite Destinations):

      当你想把同一个消息一次发送到多个消息队列,那么可以在客户端使用组合队列。

    // send to 3 queues as one logical operation
    Queue queue = new ActiveMQQueue("FOO.A,FOO.B,FOO.C");
    producer.send(queue, someMessage);

      当然,也可以混合使用队列和主题,只需要使用前缀:queue:// 或 topic://

    // send to queues and topic one logical operation
    Queue queue = new ActiveMQQueue("FOO.A,topic://NOTIFY.FOO.A");
    producer.send(queue, someMessage);

    虚拟主题(Virtual Topics):

      ActiveMQ中,topic只有在持久订阅(durablesubscription)下是持久化的。存在持久订阅时,每个持久订阅者,都相当于一个持久化的queue的客户端,它会收取所有消息。这种情况下存在两个问题:

    1. 同一应用内consumer端负载均衡的问题:同一个应用上的一个持久订阅不能使用多个consumer来共同承担消息处理功能。因为每个都会获取所有消息。queue模式可以解决这个问题,broker端又不能将消息发送到多个应用端。所以,既要发布订阅,又要让消费者分组,这个功能jms规范本身是没有的。
    2. 同一应用内consumer端failover的问题:由于只能使用单个的持久订阅者,如果这个订阅者出错,则应用就无法处理消息了,系统的健壮性不高。

      为了解决这两个问题,ActiveMQ中实现了虚拟Topic的功能。使用起来非常简单。对于消息发布者来说,就是一个正常的Topic,名称以VirtualTopic.开头。例如VirtualTopic.TEST。对于消息接收端来说,是个队列,不同应用里使用不同的前缀作为队列的名称,即可表明自己的身份即可实现消费端应用分组。例如Consumer.A.VirtualTopic.TEST,说明它是名称为A的消费端,同理Consumer.B.VirtualTopic.TEST说明是一个名称为B的客户端。可以在同一个应用里使用多个consumer消费此queue,则可以实现上面两个功能。又因为不同应用使用的queue名称不同(前缀不同),所以不同的应用中都可以接收到全部的消息。每个客户端相当于一个持久订阅者,而且这个客户端可以使用多个消费者共同来承担消费任务。

      默认虚拟主题的前缀是 :VirtualTopic.*  。自定义消费虚拟地址默认格式:Consumer.*.VirtualTopic.> 。自定义消费虚拟地址可以改,比如下面的配置就把它修改了。xml配置示例如下:

    <broker xmlns="http://activemq.apache.org/schema/core">
        <destinationInterceptors>
            <virtualDestinationInterceptor>
                <virtualDestinations>
                    <virtualTopic name=">" prefix="VirtualTopicConsumers.*." selectorAware="false"/><!-- 修改的Consumer的开头格式-->
                </virtualDestinations>
            </virtualDestinationInterceptor>
        </destinationInterceptors>
    </broker>

      那么生产者发送的时候的代码如下:

    Destination destination = session.createTopic("VirtualTopic.helloTopic");

      生产者是这样的:

    Destination destination = session.createQueue("VirtualTopicConsumers.A.VirtualTopic.helloTopic");
    Destination destination = session.createQueue("VirtualTopicConsumers.B.VirtualTopic.helloTopic");

    ActiveMQ 静态网络配置:broker网络连接(broker的高性能方案):

      修改 activeMQ 服务器的 activeMQ.xml, 增加如下配置,这个配置只能实现单向连接,实现双向连接需要各个节点都配置如下配置。

    <networkConnectors>
        <networkConnector uri="static://(tcp://192.168.254.135:61616,tcp://192.168.254.136:61616)"/>
    </networkConnectors>
    

      两个 Brokers 通过一个 static 的协议来进行网络连接。一个 Consumer 连接到BrokerB 的一个地址上,当 Producer 在 BrokerA 上以相同的地址发送消息,此时消息会被转移到 BrokerB 上,也就是说 BrokerA 会转发消息到BrokerB 上。

       在activeMQ中,进行了静态网络桥接的两台节点而言,当 Producer 在 BrokerA 上以相同的地址发送10条消息。一个 Consumer 连接到BrokerB去消费消息,当消费了一半的时候出现异常了,那么剩下来未处理的消息会被存放到 BrokerB 的待处理消息队列中,此时要通过BrokerA再去消费是消费不到的,万一此刻BrokerB 挂了,那么哪些没有消费的消息将会丢失。mq给我们提供了一个有效的消息回流机制。

    <policyEntry queue=">" enableAudit="false">
        <networkBridgeFilterFactory>
             <conditionalNetworkBridgeFilterFactory replayWhenNoConsumers="true"/>
        </networkBridgeFilterFactory>
    </policyEntry>

    ActiveMQ 的优缺点:

      ActiveMQ 采用消息推送方式,所以最适合的场景是默认消息都可在短时间内被消费。数据量越大,查找和消费消息就越慢,消息积压程度与消息速度成反比。

      缺点:

    • 吞吐量低。由于 ActiveMQ 需要建立索引,导致吞吐量下降。这是无法克服的缺点,只要使用完全符合 JMS 规范的消息中间件,就要接受这个级别的TPS。
    • 无分片功能。这是一个功能缺失,JMS 并没有规定消息中间件的集群、分片机制。而由于 ActiveMQ 是伟企业级开发设计的消息中间件,初衷并不是为了处理海量消息和高并发请求。如果一台服务器不能承受更多消息,则需要横向拆分。ActiveMQ 官方不提供分片机制,需要自己实现。

      适用场景:

      对 TPS 要求比较低的系统,可以使用 ActiveMQ 来实现,一方面比较简单,能够快速上手开发,另一方面可控性也比较好,还有比较好的监控机制和界面

      不适用的场景:

      消息量巨大的场景。ActiveMQ 不支持消息自动分片机制,如果消息量巨大,导致一台服务器不能处理全部消息,就需要自己开发消息分片功能。

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