為什麼訊息會重複消費，我從RocketMQ原始碼中扒出了7種原因，有點小坑

來源：三友的java日記

大家好，我是三友~~

在眾多關於MQ的面試八股文中有這麼一道題，“如何保證MQ訊息消費的冪等性”。

為什麼需要保證冪等性呢？是因為訊息會重複消費。

為什麼訊息會重複消費？

明明已經消費了，為什麼訊息會被再次被消費呢？

不同的MQ產生的原因可能不一樣

本文就以RocketMQ為例，來扒一扒RocketMQ中會導致訊息重複訊息的原因，最終你會發現，其實訊息重複消費算是RocketMQ無奈的“bug”。

如果有對RocketMQ不熟悉的小夥伴，可以看看我之前寫的 RocketMQ保姆級教程 和 RocketMQ訊息短暫而又精彩的一生 這兩篇文章。

訊息傳送異常時重複傳送

首先，我們來瞅瞅RocketMQ傳送訊息和消費訊息的基本原理。

如圖，簡單說一下上圖中的概念：

• Broker，就是RocketMQ的服務端，如上圖就有兩個服務例項
• Topic就是一類訊息集合的名字
• Queue就是Topic的對應的佇列，訊息都存在Queue上，每個Topic都會有自己的幾個Queue

所以，整個訊息傳送和消費過程大致如下：

• 生產者在傳送訊息之前根據負載均衡策略(預設是輪詢)選擇一個Queue，然後跟這個Queue所在的機器建立連線，把訊息傳送到這個Queue上
• 消費者只要消費這個Queue，那麼就能消費到訊息

在正常情況下，生產者的確是按照這個方式來傳送訊息的

但是當出現了異常時，這種異常包括訊息傳送超時、響應超時等等，RocketMQ為了保證訊息成功傳送，會進行訊息傳送的重試操作，預設情況下會最多會重試兩次

重試操作比較簡單，就是選擇另一臺機器的Queue來傳送。

雖然重試操作可以很大程度保證訊息能夠傳送成功，但是同時也會帶來訊息重複傳送的問題。

舉個例子，假設生產者向A機器傳送訊息，發生了異常，響應超時了，但是就一定代表訊息沒發成功麼？

不一定，有可能會出現服務端的確接受到並處理了訊息，但是由於網路波動等等，導致生產者接收不到服務端響應的情況，此時訊息處理成功了，但是生成者還是以為發生了異常

此時如果發生重試操作，那麼勢必會導致訊息被髮送了兩次甚至更多次，導致服務端存了多條相同的訊息，那麼就一定會導致消費者重複消費訊息。

消費訊息丟擲異常

在RocketMQ的併發消費訊息的模式下，需要使用者實現MessageListenerConcurrently介面來處理訊息

當消費者獲取到訊息之後會呼叫MessageListenerConcurrently的實現，傳入需要消費的訊息集合msgs，這裡提到的msgs很重要

如上程式碼，當訊息消費出現異常的時候，status就會為null，後面就會將status設定成為RECONSUME_LATER。

RECONSUME_LATER翻譯成功中文就是稍後重新消費的意思

所以從這可以看出，一旦丟擲異常，那麼訊息之後就可以被重複訊息。

到這其實可能有小夥伴覺得訊息消費失敗重新消費很正常，保證訊息儘可能消費成功。

對，這句話不錯，的確可以在一定程度上保證消費異常的訊息可以消費成功。

但是坑不在這，而是前面提到的消費時傳入的整個集合中的訊息都需要被重新消費。

具體的原因我們接著往下看

當訊息處理之後，不論是成功還是異常，都需要對結果進行處理，程式碼如下

當處理結果為RECONSUME_LATER的時候（異常會設定為RECONSUME_LATER），此時ackIndex會設定成-1，後面迴圈遍歷的時候就會遍歷到所有這次消費的訊息，然後呼叫sendMessageBack方法，sendMessageBack方式是用來實現訊息重新消費的邏輯，這裡就不展開說了。

所以，一旦被消費的一批訊息中出現一個消費異常的情況，那麼就會導致整批訊息被重新消費，從而會導致在出現異常之前的成功處理的訊息都會被重複消費，非常坑。

不過好在消費時傳入的訊息集合中的訊息數量是可以設定的，並且預設就是1

也就說預設情況下那個集合中就一條訊息，所以預設情況下不會出現消費成功的訊息被重複消費的情況。

所以這個引數不要輕易設定，一旦設定大了，就可能導致訊息被重新消費。

除了併發消費訊息的模式以外，RocketMQ還支援順序消費訊息的模式，也會造成重複消費，邏輯其實差不多，但是在實現訊息重新消費的邏輯不一樣。

消費者提交offset失敗

首先來講一講什麼是offset。

前面說過，訊息在傳送的時候需要指定傳送到，訊息最後會被放到Queue中，其實真正的訊息不是在Queue中，Queue存的是每個訊息的位置，但是你可以理解為Queue存的是訊息。

而訊息在Queue中是有序號的，這個序號就被稱為offset，從0開始，單調遞增1。

比如說，如上圖，訊息1的offset就是0，訊息2的offset就是1，依次類推。

這個offset的一個作用就是用來管理消費者的消費進度。

當消費者在成功消費訊息之後，需要將所消費的訊息的offset提交給RocketMQ服務端，告訴RocketMQ，這個Queue的訊息我已經消費到了這個位置了。

提交offset的程式碼就在上述第二節提到的處理結果的後面

這樣有一個好處，那麼一旦消費者重啟了或者其它啥的要從這個Queue拉取訊息的時候，此時他只需要問問RocketMQ服務端上次這個Queue訊息消費到哪個位置了，之後消費者只需要從這個位置開始消費訊息就行了，這樣就解決了接著消費的問題。

但是RocketMQ在設計的時候，當消費完訊息的時候並不是同步告訴RocketMQ服務端offset，而是定時傳送。

如圖，當消費者消費完訊息的時候，會將offset儲存到記憶體中的一個Map資料結構中，所以上面截圖的那段程式碼其實是更新記憶體中的offset

而在消費者啟動的時候會開啟一個定時任務，預設是5s一次，會透過網路請求將記憶體中的每個Queue的消費進度offset傳送給RocketMQ服務端。

由於是定時任務，所以就可能出現伺服器一旦當機，導致最新消費的offset沒有成功告訴RocketMQ服務端的情況

此時，消費進度offset就丟了，那麼消費者重啟的時候只能從RocketMQ中獲取到上一次提交的offset，從這裡開始消費，而不是最新的offset，出現明明消費到了第8個訊息，RocketMQ卻告訴他只消費到了第5個訊息的情況，此時必然會導致訊息又出現重複消費的情況。

服務端持久化offset失敗

上一節說到，消費者會有一個每隔5s鐘的定時任務將每個佇列的消費進度offset提交到RocketMQ服務端

當RocketMQ服務端接收到提交請求之後，會將這個消費進度offset儲存到記憶體中

同時為了保證RocketMQ服務端重啟消費進度不會丟失，也會開啟一個定時任務，預設也是5s一次，將記憶體中的消費進度持久化到磁碟檔案中

所以，整個消費進度offset的資料流轉過程如下

當RocketMQ服務端重啟之後，會從磁碟中讀取檔案的資料載入到記憶體中。

跟消費者產生的問題一樣，一旦RocketMQ發生當機，那麼offset就有可能丟失5s鐘的資料，RocketMQ服務端一旦重啟，消費者從RocketMQ服務端獲取到的訊息消費進度就比實際消費的進度低，同樣也會導致訊息重複消費。

主從同步offset失敗

在RocketMQ的高可用模式中，有一種名叫主從同步的模式，當主節點掛了之後，從節點可以手動升級為主節點對外提供訪問，保證高可用。

在主從同步模式下，從節點預設每隔10s會向主節點傳送請求，同步一些後設資料，這些後設資料就包括消費進度

當從節點獲取到主節點的消費進度之後，會將主節點的消費進度設定到自己的記憶體中，同時也會持久化到磁碟。

所以整個消費進度offset的資料的流轉過程就會變成如下

同樣，由於也是定時任務，那麼一旦主節點掛了，從節點就會丟10s鐘的消費進度，此時如果從節點升級為主節點對外提供訪問，就會出現跟上面提到的一樣的情況，消費者從這個新的主節點中拿到的消費進度比實際的低，自然而然就會重複消費訊息。

所以，總的來說，在消費進度資料流轉的過程中，只要某個環節出現了問題，都有很有可能會導致訊息重複消費。

重平衡

先來講一講什麼是重平衡，其實重平衡很好理解，我說一下你就明白了。

前面說到，消費者是從佇列中獲取訊息的

在RocketMQ中，有個消費者組的概念，一個消費者組中可以有多個消費者，不同消費者組之間消費訊息是互不干擾的，所以前面提到的消費者其實都在消費組下

在同一個消費者組中，訊息消費有兩種模式：

• 叢集消費模式
• 廣播消費模式

由於RocketMQ預設是叢集消費模式，並且絕大多數業務場景都是使用叢集消費模式，所以這裡就不討論廣播消費模式了，感興趣的同學可以看看RocketMQ訊息短暫而又精彩的一生 這篇文章。

叢集消費模式是指同一條訊息只能被這個消費者組消費一次，這就叫叢集消費。

並且前面提到提交消費進度給RocketMQ服務端的情況只會叢集消費模式下才會有，在廣播消費模式不會提給到RocketMQ服務端，僅僅持久化到本地磁碟

同時前面說的消費者提交消費進度真正提交的是消費者組對於這個Queue的消費進度，而不是指具體的某個消費者對於Queue消費進度。

雖然說這裡將前面提到的一些含義更深一步，但是並不妨礙前面的理解。

叢集消費的實現就是將佇列按照一定的演算法分配給消費者，預設是按照平均分配的。

如圖所示，假設某個topic有4個Queue，有個消費者組訂閱了這個topic，這個消費者組有兩個消費者1和消費者2，此時每個消費者就可以被分配兩個佇列，這樣就能保證訊息正常情況下只會被消費一次。如果只有一個消費者，那麼這個消費者就會消費所有佇列，很好理解。

接著後面又啟動了一個消費者3，此時為了保證剛上線的消費者3能夠消費訊息，就要進行重平衡操作，重新分配每個消費者消費的佇列。

在重平衡之後就可能會出現下面這種情況

如上圖，原本被消費者2消費的Queue4被分配給消費者3，此時消費者3就能消費到訊息了，這就是重平衡。

除了新增消費者會導致重平衡之外，消費者數量減少，佇列的數量增加或者減少都會觸發重平衡。

在瞭解了重平衡概念之後，接下來分析一下為什麼重平衡會導致訊息的重複消費。

假設在進行重平衡時，還未重平衡完之前，消費者2此時還是會按照上面第二節提到的消費訊息的邏輯來消費Queue4的訊息

當消費者2已經重平衡完成了，發現Queue4自己已經不能消費了，那麼此時就會把這個Queue4設定為dropped，就是丟棄的意思

但是由於重平衡進行時消費者2仍然在消費Queue4的訊息，但是當消費完之後，發現佇列被設定成dropped，那麼此時被消費者2消費訊息的offset就不會被提交，原因如下程式碼

這段程式碼前面已經出現過，一旦dropped被設定成true，這個if條件就通不過，消費進度就不會被提交。

成功消費訊息了，但是卻不提交消費進度，這就非常坑了。。

於是當消費者3開始消費Queue4的訊息的時候，他就會問問RocketMQ服務端，我消費者3所在的消費者組對於Queue4這個佇列消費到哪了，我接著消費就行了。

此時由於沒有提交消費進度，RocketMQ服務端告訴消費者3的消費進度就會比實際的低，這就造成了訊息重複消費的情況。

清理長時間消費的訊息

在RocketMQ中有這麼一個機制，會定時清理長時間正在消費的訊息。

如圖，假設有5條訊息現在正在被消費者處理，這5條訊息會被存在一個集合中，並且是按照offset的大小排序，訊息1的offset最小，訊息5的offset最大。

RocketMQ消費者啟動時會開啟一個預設15分鐘執行一次的定時任務

這個定時任務會去檢查正在處理的訊息的第一條訊息，也就是圖中的訊息1，一旦發現訊息1已經處理了超過15分鐘了，那麼此時就會將訊息1從集合中移除，之後會隔一定時間再次消費訊息1。

這也會有坑，雖然訊息1從集合中被移除了，但是訊息1並沒有消失，仍然被消費者繼續處理，但是訊息1隔一定時間就會再次被消費，就會出現訊息1被重複消費的情況。

這就是清理長時間消費的訊息導致重複消費的原因。

但此時又會引出一個新的疑問，為什麼要移除這個處理超過15分鐘的訊息呢？

這就又跟前面提到的消費進度提交有關！

前面說過訊息被消費完成之後會提交消費進度，提交的消費進度實際會有兩種情況：

第一種就是某個執行緒消費了所有的訊息，當把所有的訊息都消費完成之後，就會把訊息從集合中全部移除，此時提交的消費進度offset就是圖中訊息5的offset+1

加1的操作是為了保證如果發生重啟，那麼消費者下次消費的起始位置就是訊息5後面的訊息，保證訊息5不被重複消費

第二種情況就不太一樣了

假設現在有兩個執行緒來處理這5條訊息，執行緒1處理前2條，執行緒2處理後3條，如圖

現線上程1出現了長時間處理訊息的情況。

此時執行緒2處理完訊息之後，移除後面三條訊息，準備提交offset的時候發現集合中還有元素，就是執行緒1正在處理的前兩條訊息，此時執行緒2提交的offset並不是訊息5對應的offset，而是訊息1的offset，程式碼如下

這麼做的主要原因就是保證訊息1和訊息2至少被消費一次。

因為一旦提交了訊息5對應的offset，如果消費者重啟了，下次消費就會接著從訊息5的後面開始消費，而對於訊息1和訊息2來說，並不知道有沒有被消費成功，就有可能出現訊息丟失的情況。

所以，一旦集合中最前面的訊息長時間處理，那麼就會導致後面被消費的訊息進度無法提交，那麼重啟之後就會導致大量訊息被重複消費。

為了解決這個問題，RocketMQ引入了定時清理的機制，定時清理長時間消費的訊息，這樣消費進度就可以提交了。

最後

總得來說，RocketMQ中還是存在很多種導致訊息重讀消費的情況，並且官方也說了，只是在大多數情況下訊息不會重複

所以如果你的業務場景中需要保證訊息不能重複消費，那麼就需要根據業務場景合理的設計冪等技術方案。