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。

1. 可以控制活动的人数；
2. 可以缓解短时间内高流量压垮应用；

1. 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；
2. 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

1. 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)
2. 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
3. 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

1. 每个消息可以有多个消费者
2. 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。
3. 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：

1. Header: 消息头，所有类型的这部分格式都是一样的
2. 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
3. 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。