5-12 Kafka 消息队列

消息队列(Message Queue)

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Dubbo远程调用的性能问题

Dubbo调用在微服务项目中普遍存在

这些Dubbo调用都是同步的

"同步"指:A(消费者)调用B(生产者)的服务A在发起调用后,在B返回之前只能等待

直到B返回结果后A才能运行

Dubbo消费者发送调用后进入阻塞状态,这个状态表示改线程仍占用内存资源,但是什么动作都不做

如果生产者运行耗时较久,消费者就一直等待,如果消费者利用这个时间,那么可以处理更多请求,业务整体效率

实际情况下,Dubbo有些必要的返回值必须等待,但是不必要等待的服务返回值,我们可以不等待去做别的事情

这种情况下我们就要使用消息队列

什么是消息队列

消息队列(Message Queue)简称MQ

消息队列是采用"异步(两个微服务项目并不需要同时完成请求)"的方式来传递数据完成业务操作流程的业务处理方式

消息队列的特征

常见面试题:消息队列的特征

• 利用异步的特性,提高服务器的运行效率,减少因为远程调用出现的线程等待\阻塞
• 削峰填谷:在并发峰值超过当前系统处理能力时,我们将没处理的信息保存在消息队列中,在后面出现的较闲的时间中去处理,直到所有数据依次处理完成,能够防止在并发峰值时短时间大量请求而导致的系统不稳定
• 消息队列的延时:因为是异步执行,请求的发起者并不知道消息何时能处理完,如果业务不能接收这种延迟,就不要使用消息队列

常见消息队列

• Kafka:性能好\功能弱:适合大数据量,高并发的情况,大数据领域使用较多
• RabbitMQ:功能强\性能一般:适合发送需求复杂的消息队列,java业务中使用较多
• RocketMQ:阿里的
• ActiveMQ:前几年流行的,老项目可能用到

常见面试题:消息队列异常处理

如果我们真的将上面生成订单业务里,减少库存的操作从正常流程中剥离到消息队列

那么如果库存减少过程中发送异常,就不能由Seata接收了,因为异步的处理无法和Seata通信

意思是如果使用了消息队列,队列中处理数据过程发送异常,那么就要用特殊的方法处理问题

处理方式就是手写代码进行回滚,一般情况就是在stock,模块再向order模块发送消息,order模块接收到消息后进行进一步处理

如果order模块进一步处理时又发生异常,我们可以再向一个实现设置好的消息队列中发送消息

这个消息队列没有处理者,我们称之为"死信队列",一个正常运行的程序,会定期有人处理死信队列信息

Kafka

什么是Kafka

Kafka是由Apache软件基金会开发的一个开源流处理平台，由Scala和Java编写。该项目的目标是为处理实时数据提供一个统一、高吞吐、低延迟的平台。Kafka最初是由LinkedIn开发，并随后于2011年初开源。

kafka软件结构

Kafka Cluster(Kafka集群)

Partition(分片)

Producer:消息的发送方,也就是消息的来源,Kafka中的生产者

​ order就是消息的发送方

Consumer:消息的接收方,也是消息的目标,Kafka中的消费者

​ stock就是消息的接收方法

Topic:话题或主题的意思,消息的收发双方要依据同一个话题名称,才不会将信息错发给别人

Record:消息记录,就是生产者和消费者传递的信息内容,保存在指定的Topic中

Kafka的特征与优势

Kafka作为消息队列,它和其他同类产品相比,突出的特点就是性能强大

Kafka将消息队列中的信息保存在硬盘中

Kafka对硬盘的读取规则进行优化后,效率能够接近内存

硬盘的优化规则主要依靠"顺序读写,零拷贝,日志压缩等技术"

Kafka处理队列中数据的默认设置:

• Kafka队列信息能够一直向硬盘中保存(理论上没有大小限制)
• Kafka默认队列中的信息保存7天,可以配置这个时间,缩短这个时间可以减少Kafka的磁盘消耗

Kafka的安装和配置

最好将我们kafka软件的解压位置设置在一个根目录

然后路径不要有空格和中文

我们要创建一个空目录用于保存Kafka运行过程中产生的数据

本次创建名称为data的空目录

下面开始配置启动信息

先到G:\kafka\config下配置有文件zookeeper.properties

找到dataDir属性修改如下

dataDir=G:/data

注意G盘和data文件夹名称,匹配自己电脑的真实路径和文件夹名称

还要修改server.properties配置文件

log.dirs=G:/data

修改注意事项和上面相同

Zookeeper简介

我们在启动kafka前必须先启动Zookeeper

zoo:动物园

keeper:园长

可以引申为管理动物的人

早期,每个服务器系统中的软件在安装后运行都需要一些配置

那么软件多了,配置会比较复杂

我们使用Zookeeper之后,可以创建一个新的管理各种软件配置的文件管理系统

在Zookeeper中,可以修改服务器系统中的所有软件配置

长此以往,很多软件就删除了自己写配置文件的功能,而直接从Zookeeper中获取

Kafka就是需要将配置编写在Zookeeper中的软件之一

Kafka的启动

启动Zookeeper

进入路径G:\kafka\bin\windows

输入cmd进入dos命令行

G:\kafka\bin\windows>zookeeper-server-start.bat ..\..\config\zookeeper.properties

启动kafka

总体方式一样,输入不同指令

G:\kafka\bin\windows>kafka-server-start.bat ..\..\config\server.properties

附录

Mac系统启动Kafka服务命令（参考）：

# 进入Kafka文件夹
cd Documents/kafka_2.13-2.4.1/bin/
# 动Zookeeper服务
./zookeeper-server-start.sh -daemon ../config/zookeeper.properties
# 启动Kafka服务
./kafka-server-start.sh -daemon ../config/server.properties

Mac系统关闭Kafka服务命令（参考）：

# 关闭Kafka服务
./kafka-server-stop.sh
# 启动Zookeeper服务
./zookeeper-server-stop.sh

在启动kafka时有一个常见错误

wmic不是内部或外部命令

这样的提示,需要安装wmic命令,安装方式参考

https://zhidao.baidu.com/question/295061710.html

Kafka使用Demo

不要关闭Zookeeper和Kafka的dos窗口

我们再csmall项目中编写一个简单的Demo学习Kafka的使用

在csmall-cart-webapi模块中

添加依赖

<dependency>
    <groupId>com.google.code.gson</groupId>
    <artifactId>gson</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.kafka</groupId>
    <artifactId>spring-kafka</artifactId>
</dependency>

修改yml文件配置

spring:
  kafka:
    # 定义kafka的位置
    bootstrap-servers: localhost:9092
    # 话题的分组名称,是必须配置的
    # 为了区分当前项目和其他项目使用的,防止了不同项目相同话题的干扰或错乱
    # 本质是在话题名称前添加项目名称为前缀来防止的
    consumer:
      group-id: csmall

SpringBoot启动类中添加注解

@SpringBootApplication
@EnableDubbo
// 启动kafka的功能
@EnableKafka
// 为了测试kafka,我们可以周期性的发送消息到消息队列
// 使用SpringBoot自带的调度工具即可
@EnableScheduling
public class CsmallCartWebapiApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(CsmallCartWebapiApplication.class, args);
    }
}

下面我们就可以实现周期性的向kafka发送消息并接收的操作了

编写消息的发送

cart-webapi包下创建kafka包

包中创建Producer类来发送消息

// 我们需要周期性的向Kafka发送消息
// 需要将具备SpringBoot调度功能的类保存到Spring容器才行
@Component
public class Producer {
    // 能够实现将消息发送到Kafka的对象
    // 只要Kafka配置正确,这个对象会自动保存到Spring容器中,我们直接装配即可
    // KafkaTemplate<[话题名称的类型],[传递消息的类型]>
    @Autowired
    private KafkaTemplate<String,String> kafkaTemplate;
    // 每隔10秒向Kafka发送信息
    int i=1;
    // fixedRate是周期运行,单位毫秒 10000ms就是1秒
    @Scheduled(fixedRate = 10000)
    // 这个方法只要启动SpringBoot项目就会按上面设置的时间运行
    public void sendMessage(){
        // 实例化一个Cart类型对象,用于发送消息
        Cart cart=new Cart();
        cart.setId(i++);
        cart.setCommodityCode("PC100");
        cart.setPrice(RandomUtils.nextInt(100)+200);
        cart.setCount(RandomUtils.nextInt(5)+1);
        cart.setUserId("UU100");
        // 将cart对象转换为json格式字符串
        Gson gson=new Gson();
        // 执行转换
        String json=gson.toJson(cart);
        System.out.println("本次发送的消息为:"+json);
        // 执行发送
        // send([话题名称],[发送的消息]),需要遵循上面kafkaTemplate声明的泛型类型
        kafkaTemplate.send("myCart",json);
    }
}

创建一个叫Consumer的类来接收消息

// 因为Kafka接收消息是自动的,所以这个类也必须交由Spring容器管理0
@Component
public class Consumer {
    // SpringKafka框架接收Kafka中的消息使用监听机制
    // SpringKafka框架提供一个监听器,专门负责关注指定的话题名称
    // 只要该话题名称中有消息,会自动获取该消息,并调用下面方法
    @KafkaListener(topics = "myCart")
    // 上面注解和下面方法关联,方法的参数就是接收到的消息
    public void received(ConsumerRecord<String,String> record){
        // 方法参数类型必须是ConsumerRecord
        // ConsumerRecord<[话题名称类型],[消息类型]>
        // 获取消息内容
        String json=record.value();
        // 要想在java中使用,需要转换为java对象
        Gson gson=new Gson();
        // 将json转换为java对象,需要提供转换目标类型的反射
        Cart cart=gson.fromJson(json,Cart.class);
        System.out.println("接收到对象为:"+cart);
    }
}

课堂作业

在csmall-stock-webapi模块中模仿cart模块中消息队列的形式

实现每隔20秒对商品编号为PC100的数据库存减少3

提交功能等价于cart模块的Producer类和Consumer类即可