MQ(ActiveMQ)原理及介绍「建议收藏」

MQ(ActiveMQ)原理及介绍「建议收藏」MQ原理介绍

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一、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JMS1.1和J2EE 1.4规范的 JMS Provider实现,尽管JMS规范出台已经是很久的事情了,但是JMS在当今的J2EE应用中间仍然扮演着特殊的地位。

在介绍activemq之前,先简单介绍JMS,它是J2EE的13个规范之一,提供的是消息中间件的规范。
1、JMS包括以下基本构件:

  1. 连接工厂
    是客户用来创建连接的对象,ActiveMQ提供的是ActiveMQConnectionFactory;
  2. 连接connection
  3. 会话session,是发送和接收消息的上下文,用于创建消息生产者,消息消费者,相比rocketMQ会话session是提供事务性的;
  4. 目的地destination,指定生产消息的目的地和消费消息的来源对象;
  5. 生产者,由会话创建的对象。
  6. 消费者,由会话创建的对象。

2、消息通信机制
点对点模式,每个消息只有1个消费者,它的目的地称为queue队列;
发布/订阅模式,每个消息可以有多个消费者,而且订阅一个主题的消费者,只能消费自它订阅之后发布的消息。
消息确认机制
Session.AUTO_ACKNOWLEDGE,直接使用receive方法。Session.CLIENT_ACKNOWLEDGE,通过消息的acknowledge 方法确认消息。Session.DUPS_ACKNOWLEDGE,该选择只是会话迟钝第确认消息的提交。如果JMS provider 失败,那么可能会导致一些重复的消息。如果是重复的消息,那么JMS provider 必须把消息头的JMSRedelivered 字段设置为true。

二、特性

⒈ 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
⒉ 完全支持JMS1.1和J2EE 1.4规范 (持久化,XA消息,事务)
⒊ 对Spring的支持,ActiveMQ可以很容易内嵌到使用Spring的系统里面去,而且也支持Spring2.0的特性
⒋ 通过了常见J2EE服务器(如 Geronimo,JBoss 4,GlassFish,WebLogic)的测试,其中通过JCA 1.5 resource adaptors的配置,可以让ActiveMQ可以自动的部署到任何兼容J2EE 1.4 商业服务器上
⒌ 支持多种传送协议:in-VM,TCP,SSL,NIO,UDP,JGroups,JXTA
⒍ 支持通过JDBC和journal提供高速的消息持久化
⒎ 从设计上保证了高性能的集群,客户端-服务器,点对点
⒏ 支持Ajax
⒐ 支持与Axis的整合
⒑ 可以很容易的调用内嵌JMS provider,进行测试

三、安装(先使用ActiveMQ,然后讲原理)

参考我以前文章MQ(message queue)使用 Spring整合 MQ下载 五分钟上手使用 注:文档链接为SpringBoot整合ActiveMQ教程 文章开头为安装教程附下载

四、实现(先使用ActiveMQ,然后讲原理)

使用JMS原生API编写测试类,向消息中间件写入消息的开发步骤:

1 创建连接工厂
2 创建连接
3 启动连接
4 建立会话
5 创建队列
6 创建生产者
7 创建消息
8 发送消息
9 提交

  1. 导入依赖
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.activemq</groupId>
        <artifactId>activemq-all</artifactId>
        <version>5.14.0</version>
    </dependency>
</dependencies>

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  • 编写生产者类
IT知识分享网import org.apache.activemq.ActiveMQConnectionFactory;

import javax.jms.*;

public class ActiveMQProducter {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 连接工厂
        // 使用默认用户名、密码、路径
        // 因为:底层实现:final String defaultURL = "tcp://" + DEFAULT_BROKER_HOST + ":" + DEFAULT_BROKER_PORT;
        // 所以:路径 tcp://host:61616
        //1 创建连接工厂
        ActiveMQConnectionFactory connectionFactory = new ActiveMQConnectionFactory();
        //2 创建连接
        Connection connection = connectionFactory.createConnection();
        //3 打开连接
        connection.start();
        //4 创建会话
        //第一个参数:是否开启事务
        //第二个参数:消息是否自动确认
        Session session = connection.createSession(true, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
        //创建队列
        Queue queue = session.createQueue("hello20181119");
        //5 创建生产者
        MessageProducer producer = session.createProducer(queue);
        //6 创建消息
        Message message = session.createTextMessage("helloworld");
        //7 发送消息
        producer.send(message);

        //8 关闭消息
        session.commit();
        producer.close();
        session.close();
        connection.close();
        System.out.println("消息生产成功");
    }
}

运行后结果 默认tcp连接activeMQ端口 61616 !!! 程序连接端口
在这里插入图片描述
查看网页 网页使用端口8161访问

访问:http://localhost:8161/ 点击:Manage ActiveMQ broker
用户名和密码 都是 admin

在这里插入图片描述
消费前:表示没有消费 有一个消息在队列中
在这里插入图片描述

  • 编写消费者
 import org.apache.activemq.ActiveMQConnectionFactory;

import javax.jms.*;

public class ActiveMQConsumer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //创建连接工厂
        ActiveMQConnectionFactory connectionFactory = new ActiveMQConnectionFactory();
        //创建连接
        Connection connection = connectionFactory.createConnection();
        //开启连接
        connection.start();
        //创建会话
        /** 第一个参数,是否使用事务
         如果设置true,操作消息队列后,必须使用 session.commit();
         如果设置false,操作消息队列后,不使用session.commit();
         */
        Session session = connection.createSession(true, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
        //创建队列
        Queue queue = session.createQueue("hello20181119");
        //创建消费者
        MessageConsumer consumer = session.createConsumer(queue);
        while(true){
            //失效时间,如果10秒内没有收到新的消息,说明没有消息存在,此时可以退出当前循环
            TextMessage message = (TextMessage) consumer.receive(10000);
            if(message!=null){
                System.out.println(message.getText());
            }else {
                break;
            }
        }

        //关闭连接
        session.commit();
        session.close();
        connection.close();

        System.out.println("消费结束0");
    }
}

注意:测试的时候一定先启动消费者,然后再启动生产者(Queue队列)
查看控制台,发现信息已经被消费
在这里插入图片描述
查看网页
在这里插入图片描述

  • 监听器消费消息
IT知识分享网// 使用监听器消费
public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 连接工厂
    // 使用默认用户名、密码、路径
    // 路径 tcp://host:61616
    ConnectionFactory connectionFactory = new ActiveMQConnectionFactory();
    // 获取一个连接
    Connection connection = connectionFactory.createConnection();
    // 开启连接
    connection.start();
    // 建立会话
    // 第一个参数,是否使用事务,如果设置true,操作消息队列后,必须使用 session.commit();
    Session session = connection.createSession(false,Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
    // 创建队列或者话题对象
    Queue queue = session.createQueue("hello20181119");
    // 创建消费者
    MessageConsumer messageConsumer = session.createConsumer(queue);

    messageConsumer.setMessageListener(new MessageListener() {
        // 每次接收消息,自动调用 onMessage
        public void onMessage(Message message) {
            TextMessage textMessage = (TextMessage) message;
            try {
                System.out.println(textMessage.getText());
            } catch (JMSException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });
    //此时,不能让程序结束,如果结束,监听就结束了
    while (true) {
        // 目的:不能让程序死掉
    }
} 

五、1、消息队列应用场景

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

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
在这里插入图片描述

(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
在这里插入图片描述
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CPU在1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:

在这里插入图片描述

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2倍

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 以我做的项目举例

在这里插入图片描述

传统模式的缺点:

l 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

l 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:

在这里插入图片描述

  • 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pub/sub(发布/订阅)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

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。

  • 可以控制活动的人数
  • 可以缓解短时间内高流量压垮应用

在这里插入图片描述

  • 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
  • 秒杀业务根据消息队列中的请求信息,再做后续处理

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

在这里插入图片描述

  • 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
    在这里插入图片描述
    (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

消息通讯

消息通讯是指,消息队列一般都内置了高效的通信机制,因此也可以用在纯的消息通讯。比如实现点对点消息队列,或者聊天室等

点对点通讯:

在这里插入图片描述

客户端A和客户端B使用同一队列,进行消息通讯。

聊天室通讯:

在这里插入图片描述

客户端A,客户端B,客户端N订阅同一主题,进行消息发布和接收。实现类似聊天室效果。

以上实际是消息队列的两种消息模式,点对点或发布订阅模式。模型为示意图,供参考。

2、JMS消息服务

消息队列的JAVAEE规范JMS 。JMS(Java Message Service,java消息服务)API是一个消息服务的标准/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。

2.1 消息模型

在JMS标准中,有两种消息模型P2P(Point to Point),Publish/Subscribe(Pub/Sub)。

2.2 P2P模式-队列模式

在这里插入图片描述

P2P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。

P2P的特点

l 每个消息只能被一个消费者(Consumer)消费(即一旦被消费,消息就不再存在于消息队列中)

l 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

l 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。

2.3 Pub/Sub模式–广播/主题模式

在这里插入图片描述

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

  • 每个消息可以有多个消费者
  • 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
  • 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被多个消费者处理的话,那么可以采用Pub/Sub模型。

3.消息消费方式

在JMS中,消息的产生和消费都是异步的。对于消费来说,JMS的消息者可以通过两种方式来消费消息。

(1)同步
订阅者或接收者通过receive方法来接收消息,receive方法在接收到消息之前(或超时之前)将一直阻塞;

(2)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。

祝你幸福
送你一首歌《I Really Like You》Anthem Lights
附图 QQ空间看到的一句话
在这里插入图片描述

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