Java消息中间件之ActiveMQ

最新推荐文章于 2020-02-25 21:19:54 发布

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本文深入讲解消息中间件的基础概念及应用场景，对比分析ActiveMQ、RabbitMQ与Kafka的特点，并探讨集群配置方案。

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一、消息中间件

1.消息中间件概述

中间件：非底层操作系统软件，非业务应用软件，不是直接给最终用户使用的，不能直接给客户带来价值的软件统称为中间件。
消息中间件：关注与数据的发送和接受，利用高效可靠的异步消息传递机制集成分布式系统。
JMS：Java消息服务（Java Message Service）即JMS，是一个Java平台中关于面向消息中间件的API，用于在两个应用程序之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。
AMQP：AMQP（advanced message queuing protocol）是一个提供统一消息服务的应用层标准协议，基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息，并不受客户端/中间件不同产品，不同开发语言等条件的限制。
JMS和AMQP对比

2.消息中间件图示

3.常见消息中间件对比

3.1.ActiveMQ

（1）概述：ActiveMQ是Apache出品，最流行的，能力强劲的开源消息总线。ActiveMQ是一个完全支持JMS 1.1和J2EE 1.4规范的，JMS Provider实现，尽管JMS规范出台已经很久的事情了，但是JMS在当今的J2EE应用中间仍然扮演着特殊的地位。

（2）特性：

多种语言和协议编写客户端。语言：Java、C、C++、C#、Ruby、Perl、Python、PHP。应用协议：OpenWire、Stomp REST、WS、Notification、XMPP、AMQP
完全支持JMS 1.1和J2EE规范（持久化，XA消息，事务）
虚拟主题，组合目的，镜像队列

3.2.RabbitMQ

（1）概述：RabbitMQ是一个开源的AMQP实现，服务器端用Erlang语言编写。用于分布式系统中存储转发消息，在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。

（2）特性：

支持多种客户端，如：Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript等
AMQP的完整实现（vhost虚拟主机、Exchange交换器、Binding绑定、Routing Key路由器等）
事务支持/发布确认
消息持久化

3.3.Kafka

（1）概述：Kafka是一种高吞吐量的分布式发布订阅消息系统，是一个分布式的、分区的、可靠的分布式日志存储服务。它通过一种独一无二的设计提供了一个消息系统的功能。

（2）特性：

通过O（1）的算法复杂度的磁盘数据结构提供消息的持久化，这种结构对于即使数以TB的消息存储也能够保持长时间的稳定性能
高吞吐量：即使是非常普通的硬件Kafka也可以支持每秒钟数百万的消息
Partition、Consumer Group

3.4.综合评价

二、JMS

1.JMS规范

（1）JMS相关概念

提供者：实现JMS规范的消息中间件服务器
客户端：发送或接收消息的应用程序
生产者/发布者：创建并发送消息的客户端
消费者/订阅者：接收并处理消息的客户端
消息：应用程序之间传递的数据内容
消息模式：在客户端之间传递消息的方式，JMS中定义了主题和队列两种模式

（2）JMS消息模式

A.队列模型

客户端包括生产者和消费者
队列中的消息只能被一个消费者消费
消费者可以随时消费队列中的消息

队列模型消息示意图：

B.主题模型

客户端包括发布者和订阅者
主题中的消息被所有订阅者消费
消费者不能消费订阅之前就发送到主题中的消息，即只能先订阅才能消费

主题模型消息示意图：

（3）JMS编码接口

ConnectionFactory 用于创建连接到消息中间件的链接工厂
Connection 代表了应用程序和消息服务器之间的通信链路
Destination 指消息发布和接收的地点，包括队列或主题
Session 表示一个单线程的上下文，用于发送和接收消息
MessageConsumer 由会话创建，用于接收发送到目标的消息
MessageProducer 由会话创建，用于发送消息到目标
Message 是在消费者和生产者之间传送的对象，消息头，一组消息属性，一个消息体

5.JMS编程接口之间的关系

2.ActiveMQ的安装与启动

（1）在Windows平台安装ActiveMQ

下载安装包 http://activemq.apache.org/
直接启动，以管理员身份运行启动你电脑对应版本的activemq.bat，即可成功启动，比如，我的是64位的，即选择如下图中的win64文件夹下的activemq.bat，或者安装成Windows服务，以服务方式启动，记住使用以管理员身份运行。

使用服务启动，我习惯设置为手动启动，你也可以设置为自动，即在开机时就启动

无论你是如何启动，启动成功后，使用浏览器访问127.0.0.1:8161就可以访问ActiveMQ的管理页面，点击Manage ActiveMQ broker，出现弹框输入用户名密码，都默认为admin，然后就可以进入管理主页了！

（2）在Linux平台安装ActiveMQ

下载安装包 wget http://mirror.bit.edu.cn/apache//activemq/5.15.2/apache-activemq-5.15.2-bin.tar.gz
解压安装包 tar -zxvf apache-activemq-5.15.2-bin.tar.gz
启动解压完成后，进入解压后产生的目录，使用 ./activemq start 启动，可以访问linux服务器的ip地址加端口8161，能进入管理页面即成功安装并启动，使用./activemq stop 关闭。

3.JMS的代码实现

3.1.使用JMS接口规范连接ActiveMQ

创建生产者
创建发布者
创建消费者
创建订阅者

具体代码实现可参考本人码云项目：https://gitee.com/kevinshaw/jms-demo.git

3.2.使用Spring集成JMS连接ActiveMQ

（1）ConnectionFactory 用于管理连接的连接工厂

一个Spring为我们提供的连接池
JmsTemplate每次发消息都会重新创建连接，会话和productor
Spring中提供SingleConnectionFactory和CachingConnectionFactory，SingleConnectionFactory对于建立连接请求只会返回同一个Connection，并且使用同一个close方法；CachingConnectionFactory继承自SingleConnectionFactory，所有拥有SingleConnectionFactory的所有功能，而且新增缓存功能，可以缓存会话，Producer，Consumer

（2）JmsTemplate 用于发送和接收消息的模板类

是Spring提供的，只需要向Spring容器内注册这个类就可以使用JmsTemplate方便的操作jms
JmsTemplate类是线程安全的，可以在整个应用范围使用

（3）MessageListerner 消息监听器

实现一个onMessage方法，该方法只接收一个Message参数

具体代码实现可参考本人码云项目：https://gitee.com/kevinshaw/jms-demo.git

三、ActiveMQ集群配置

1.对消息中间件群集的原因：

实现高可用，以排除单点故障引起的服务中断
实现负载均衡，以提升效率为更多客户提供服务

2.ActiveMQ集群基础知识

（1）集群方式

客户端集群：让多个消费者消费同一队列，在队列模式下已经支持这种情况了，但是在主题模式下，多个消费者是消费了完整的消息，造成消息重复的可能；
Broker clusters：多个Broker之间同步消息；
Master Slave：实现高可用的一种方式，当主消息服务器宕机时，备服务器可以立即补充，以保证服务的继续。

（2）客户端集群配置

ActiveMQ失效转移（failover）

介绍：允许当其中一台服务器宕机时，客户端在传输层上重新连接到其他消息服务器。
语法：failover:(uri1,...,uriN)？transportOptions

transportOptions参数说明：

randomize 默认为true，表示在URI列表中选择URI连接时是否采用随机策略
initialReconnectDelay 默认10，单位毫秒，表示第一次尝试重连之间的等待的时间

（3）Broker Cluster集群配置

原理：当有两个节点A,B，节点A可以把消息同步到节点B，节点B也可以把消息同步到节点A,通过消息同步之后，节点A接收到的消息可以给节点B消费掉，同理，节点B接收到的消息可以给节点A消费掉。它的实现方式是采用的网络连接器的方式。

NetwrokConncetor（网络连接器）：网络连接器主要用于配置ActiveMQ服务器与服务器之间的网络通讯方式，用于服务器透传消息，网络连接器分为静态连接器和动态连接器。

静态连接器：即在服务器ip地址上具体指定ip地址，通过以下配置，当服务器比较多的时候，使用静态连接就比较麻烦，这个时候就需要用到动态连接了

</networkConnectors>

动态连接器：使用多播的方式通知其他服务器，配置如下，我们首先需要定义网络连接器和传输连接器，传输连接器会告知我们一个发现的uri地址，这个就是我们的主播地址，这样我们就可以达到动态扩展服务器的效果了。

</networkConnectors>

</transportConnectors>

（4）Master/Slave集群配置

ActiveMQ Master Slave 集群方案：

Share nothing storage master/slave （已过时，5.8+后移除）
Shared storage master/slave 共享存储
Replicated LevelDB Store 基于复制的LevelDB Store

共享存储集群的原理：我们把节点A,B的持久化配置到同一个地方，先启动节点A，此时节点A获取到排它锁，节点A独占资源成为Master，而节点B无法获得锁资源，节点B就成了Slave；节点A就获得了对外开放服务的能力，可以通过外部的客户端提交信息到节点A，但是不能发送消息到节点B；如果此时节点A挂了，那么节点B立即获得了持久化资源的排它锁，成为新的Master，接收到外部客户端，而客户端使用失效转移之后，将消息发送到节点B，这个时候完成整个请求的不间断性，完成了高可用。

基于复制的LevelDB Store的原理：因为LevelDB是基于ZK的，所以它的服务器至少需要三台，假设我们有三个服务器节点A,B,C，每个节点都有自己的储存方式，它们都配置同一个ZooKeeper节点，通过ZK来选举一台服务器作为Master，比如选举节点A作为Master，这时节点A就具有对外部提供服务的能力，而节点B,C是不具备的，节点A获取了服务器的外部消息资源后，它首先在本地储存，然后通过ZK将消息同步给B,C，然后B,C分别在自己的服务器里储存，这就是基于复制LevelDB的方式，如果节点A出现故障，那么ZK会立即选举一个新的Master出来。

（5）两种集群方式对比

Master/Slave：它可以做到高可用，当一台服务器挂了，其他服务器可以立即补充上去，并且保证了消息不会丢失，但做不了负载均衡，因为Slave不具备外部服务器提供服务的能力；

Broker Cluster：它不具备高可用的能力，因为它自己的消息并没有在一个地方储存，也就是说当一台服务器挂了的时候，它正在处理的消息可能会同步丢失，但是它可以做到负载均衡，即节点A,B上的消息可以互相消费。

（6）三台服务器的完美集群方案（既实现高可用，又实现负载均衡）

因为基于复制LevelDB的方式至少需要三台服务器，所以这里我们使用共享持久化资源方式；我们首先将节点A,B组成消息同步，然后将节点A,C也组成消息同步；节点B,C组成Master/Slave，然后按顺序启动A,B,C。这个方案能够实现节点A,B,C任意一台服务器宕机时，对整个集群不受影响，仍然可以正常工作，但是需要尽快恢复宕机服务器的问题，如果A,B同时宕机，整个集群就会崩溃了。所以如果要提高稳定性，可以增加服务器数量。