訊息佇列學習基礎

什麼是MOM

MOM 就是面向訊息中介軟體（Message-oriented middleware），是用於以分散式應用或系統中的非同步、鬆耦合、可靠、可擴充套件和安全通訊的一類軟體。MOM 的總體思想是它作為訊息傳送器和訊息接收器之間的訊息中介,這種中介提供了一個全新水平的鬆耦合。

MOM思想就是A和B兩個應用程式不直接傳送訊息。之前A和B直接傳送訊息有很多效率問題，如A傳送之後B沒有及時接受，那麼A就一直再在那裡堵塞併發性不好，A必須等B接受完之後有返結果了A才可以結束。而MOM就是為了解決這樣的問題，不讓A與B之間互動，在A和B之間加一個訊息中介軟體，A把訊息放到訊息中間上，就可以走了，去做別的事情，B什麼時候來訊息中介軟體取訊息A不用知道也不用管。這樣就提高了效率提供併發性，等B去走後可以通過狀態，通知，回撥等方式通知A就可以。市面上實現這種思想的技術有很多，IBM（MQSEVICES）、Microsoft(MSMQ）以及BEA的MessageMQ等。處於百家爭鳴階段都是各自實現各自的，沒有統一實現標準。此時SUN為了實現統一標準就出現了JMS統一實現規範。JMS主要有2種訊息模型，點到點和釋出訂閱兩種。

什麼是訊息佇列

訊息佇列是在訊息的傳輸過程中儲存訊息的容器，用於接收訊息並以檔案的方式儲存，一個訊息佇列可以被一個也可以被多個消費者消費。

訊息佇列中介軟體是分散式系統中重要的元件，主要解決應用耦合、非同步訊息、流量削鋒等問題。實現高效能、高可用、可伸縮和最終一致性架構。是大型分散式系統不可缺少的中介軟體。

訊息佇列優點

1. 將資料從一個應用程式傳到另一個應用程式，或者從軟體的一個模組傳送到另外一個模組
2. 負責建立網路通訊的通道，進行資料的可靠傳送
3. 保證資料不重發，不丟失
4. 能夠實現跨平臺操作，能夠為不同作業系統上的軟體整合技工資料傳送服務

訊息佇列的應用場景

下面詳細介紹一下訊息佇列在實際應用中常用的使用場景。場景分為非同步處理、應用解耦、流量削鋒和訊息通訊四個場景。

非同步處理

場景說明 使用者註冊後，需要傳送註冊郵件和傳送註冊資訊，傳統的做法有兩種：序列方式並行方式

序列方式

將註冊資訊寫入資料庫成功後，傳送註冊郵件，然後傳送註冊簡訊，而所有任務執行完成後，返回資訊給客戶端

並行方式

將註冊資訊寫入資料庫成功後，同時進行傳送註冊郵件和傳送註冊簡訊的操作。而所有任務執行完成後，返回資訊給客戶端。同序列方式相比，並行方式可以提高執行效率，減少執行時間。

根據上述的流程，使用者的響應的時間基本相當於將資料寫入資料庫的時間，傳送註冊郵件，傳送註冊簡訊的訊息在寫入訊息佇列後，即可返回執行結果，寫入訊息佇列的時間很快，幾乎可以忽略，也有此可以將系統吞吐量提升至20QPS，比序列方式提升近3倍，比並行方式提升2倍。

應用解耦

場景說明 使用者下單後，訂單系統需要通知庫存系統。

傳統的做法為：訂單系統呼叫庫存系統的介面。如下圖所示：

傳統方式具有如下缺點：

1. 假設庫存系統訪問失敗，則訂單減少庫存失敗，導致訂單建立失敗
   
2. 訂單系統同庫存系統過度耦合
   

流量削峰 也是訊息對列中的常用場景，一般在秒殺或團搶活動中使用廣泛。

應用場景 秒殺活動，一般會因為流量過大，導致流量暴增，應用掛掉。為解決這個問題，一般需要在應用前端加入訊息佇列。

1. 可以控制參與活動的人數；
2. 可以緩解短時間內高流量對應用的巨大壓力；

流量削鋒處理方式系統圖如下：

1. 伺服器在接收到使用者請求後，首先寫入訊息佇列。這時如果訊息佇列中訊息數量超過最大數量，則直接拒絕使用者請求或返回跳轉到錯誤頁面；
2. 秒殺業務根據秒殺規則讀取訊息佇列中的請求資訊，進行後續處理。

日誌處理

日誌處理是指將訊息佇列用在日誌處理中，比如Kafka的應用，解決大量日誌傳輸的問題。

JMS訊息服務

講訊息佇列就不得不提JMS。JMS(Java Message Service，Java訊息服務) JMS 叫做 Java 訊息服務（Java Message Service）,是 Java 平臺上有關面向 MOM 的技術規範，旨在通過提供標準的產生、傳送、接收和處理訊息的 API 簡化企業應用的開發，類似於 JDBC 和關係型資料庫通訊方式的抽象。

API是一個訊息服務的標準/規範，允許應用程式元件基於JavaEE平臺建立，傳送，接收和讀取訊息。他是分散式通訊耦合度更低，訊息服務更加可靠以及非同步性。

在EJB架構中，有訊息bean可以無縫的與JM訊息服務整合。在J2EE架構模式中，有訊息服務者模式，用於實現訊息與應用直接的解耦。

常用概念

• Provider：純 Java 語言編寫的 JMS 介面實現（比如 ActiveMQ 就是）
• Domains：訊息傳遞方式，包括點對點（P2P）、釋出/訂閱（Pub/Sub）兩種
• Connection factory：客戶端使用連線工廠來建立與 JMS provider 的連線
• Destination：訊息被定址、傳送以及接收的物件

訊息模型

在JMS標準中，有兩種訊息模型P2P（Point to Point），Publish/Subscribe（Pub/Sub）

P2P 模式

P2P（點對點）模式包含三個角色：訊息佇列（Queue），傳送者（Sender），接收者（Receiver）。每個訊息都被髮送到一個特定的佇列，接收者從佇列中獲取訊息。佇列保留著訊息，知道他們被消費或者超時。

P2P 訊息域使用 queue 作為 Destination，訊息可以被同步或非同步的傳送和接收，每個訊息只會給一個 Consumer 傳送一次。Consumer 可以使用 MessageConsumer.receive() 同步地接收訊息，也可以通過使用MessageConsumer.setMessageListener() 註冊一個 MessageListener 實現非同步接收。

多個 Consumer 可以註冊到同一個 queue 上，但一個訊息只能被一個 Consumer 所接收，然後由該 Consumer 來確認訊息。並且在這種情況下，Provider 對所有註冊的 Consumer 以輪詢的方式傳送訊息。

P2P的特點

1. 每個訊息只有一個消費者（Consumer）（即一旦被消費，訊息就不再在訊息佇列中，其他的消費者就不能得到這條訊息了。）
2. 傳送者和接收者質檢在時間上沒有依賴性，也就是說當傳送者傳送了訊息之後，不管接收者有沒有正在執行，他不會影響到訊息傳送到佇列。

3. 消費者必須確認對訊息的接收

   收到訊息後消費者必須確認訊息已被接收，否則JMS服務提供者會認為該訊息沒有被接收，那麼這條訊息仍然可以被其他人接收。程式可以自動進行確認，不需要人工干預。

4. 非持久的訊息最多隻傳送一次

   非持久的訊息最多隻傳送一次，表示訊息有可能未被髮送，造成未被髮送的原因可能有：

   1、 JMS服務提供者出現當機等情況，造成非持久資訊的丟失

   2、 佇列中的訊息過期，未被接收

5.  持久的訊息嚴格傳送一次

   我們可以將比較重要的訊息設定為持久化的訊息，持久化後的訊息不會因為JMS服務提供者的故障或者其他原因造成訊息丟失。

如果希望傳送的每個訊息都會被成功處理的話，那麼需要p2p 模式

包含三個角色：主題（Topic），釋出者（Publisher），訂閱者（Subscriber）。多個釋出者將訊息傳送到Topic，系統將這些訊息傳遞給多個訂閱者。

Pub/Sub（釋出/訂閱，Publish/Subscribe）訊息域使用 topic 作為 Destination，釋出者向 topic 傳送訊息，訂閱者註冊接收來自 topic 的訊息。傳送到 topic 的任何訊息都將自動傳遞給所有訂閱者。接收方式（同步和非同步）與 P2P 域相同。

除非顯式指定，否則 topic 不會為訂閱者保留訊息。當然，這可以通過持久化（Durable）訂閱來實現訊息的儲存。這種情況下，當訂閱者與 Provider 斷開時，Provider 會為它儲存訊息。當持久化訂閱者重新連線時，將會受到所有的斷連期間未消費的訊息。

Pub/Sub的特點

• 每個訊息都可以有多個（0，1，……）訂閱者，每條訊息可以有多個消費者，如果報紙和雜誌一樣，誰訂閱了誰都可以獲得。

• 釋出者和訂閱者之間有時間上的依賴性。訂閱者只能消費他們訂閱之後出版的訊息，針對某個主題（Topic）的訂閱者，它必須建立一個訂閱者之後，才能消費釋出者的訊息。這就要求訂閱者必須先訂閱，生產者再發布。即訂閱者必須先執行，再等待生產者的執行，這和點對點型別有所差異。
• 為了消費訊息，訂閱者必須保持執行的狀態。即訂閱者必須保持活動狀態等待發布者釋出的訊息，如果訂閱者在釋出者釋出訊息之後才執行，則不能獲得先前釋出者釋出的訊息。

為了緩和這樣嚴格的時間相關性，JMS允許訂閱者建立一個可持久化的訂閱。這樣，即使訂閱者沒有被啟用（執行），它也能接收到釋出者的訊息。
如果希望傳送的訊息可以不被做任何處理、或者只被一個訊息者處理、或者可以被多個消費者處理的話，那麼可以採用Pub/Sub模型。

訊息消費

在JMS中，訊息的產生和消費都是非同步的。對於消費來說，JMS的訊息者可以通過兩種方式來小消費訊息。

1. 同步
   訂閱者或接收者通過receive方法來接受訊息，receive在接收到訊息之前（或超時之前）將一直阻塞。
2. 非同步
   訂閱者或接收者亦可以註冊未一個訊息監聽器。當訊息到達之後，系統自動呼叫監聽器的onMessage的方法。

JDNI：Java命名和目錄介面，是一種標準的Java命名系統介面。可以在網路上查詢和訪問服務。通過指定一個資源名稱，該名稱對應於資料庫或者命名服務中的一個記錄，同時返回資源連線建立所必需的資訊。

Connection表示在客戶端和JMS系統之間建立的連結（對TCP/IP Socket的包裝）。Connection可以產生一個或多個Session。跟ConnectionFactory一樣，Connection也有兩種型別：QueueConnection和TopicConnection。

4.Session

Session是操作訊息的介面。可以通過session建立生產者、消費者、訊息等。Session提供了事務的功能。當需要使用session傳送/接收多個訊息時，可以將這些傳送/接收動作放到一個事務中。同樣，也分QueueSession和TopicSession。

5.訊息的生產者

訊息生產者由Session建立，並用於將訊息傳送到Destination。同樣，訊息生產者分兩種型別：QueueSender和TopicPublisher。可以呼叫訊息生產者的方法（send或publish方法）傳送訊息。

JMS程式設計實戰

這裡拿ActiveMQ 舉例

public class JMSDemo {
        ConnectionFactory connectionFactory;
        Connection connection;
        Session session;
        Destination destination;
        MessageProducer producer;
        MessageConsumer consumer;
        Message message;
        boolean useTransaction = false;
        try {
                Context ctx = new InitialContext();
                connectionFactory = (ConnectionFactory) ctx.lookup("ConnectionFactoryName");
                //使用ActiveMQ時：connectionFactory = new ActiveMQConnectionFactory(user, password, getOptimizeBrokerUrl(broker));
                connection = connectionFactory.createConnection();
                connection.start();
                session = connection.createSession(useTransaction, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
                destination = session.createQueue("TEST.QUEUE");
                //生產者傳送訊息
                producer = session.createProducer(destination);
                message = session.createTextMessage("this is a test");

                //消費者同步接收
                consumer = session.createConsumer(destination);
                message = (TextMessage) consumer.receive(1000);
                System.out.println("Received message: " + message);
                //消費者非同步接收
                consumer.setMessageListener(new MessageListener() {
                        @Override
                        public void onMessage(Message message) {
                                if (message != null) {
                                        doMessageEvent(message);
                                }
                        }
                });
        } catch (JMSException e) {
                ...
        } finally {
                producer.close();
                session.close();
                connection.close();
        }
}複製程式碼