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。