从零到一：Spring Boot 与 RocketMQ 的完美集成指南

news2024/9/20 16:54:24

1.Rocket的概念与原理

RocketMQ 是一款由阿里巴巴开源的分布式消息中间件，最初用于支持阿里巴巴的海量业务。它基于发布-订阅模型，具备高吞吐、低延迟、高可用和强一致性的特点，适用于消息队列、大规模数据流处理等场景。以下是对 RocketMQ 的原理和核心概念的详细介绍，帮助你快速认识和熟悉 RocketMQ。

1. 基础概念

  • Producer（生产者）：负责生产消息的角色。Producer 发送消息到 RocketMQ 服务器（Broker），通常有同步、异步和单向发送三种方式。

  • Consumer（消费者）：负责消费消息的角色。Consumer 从 Broker 拉取消息进行处理。消费者分为两种模式：

    • Push 模式：Broker 主动推送消息给 Consumer。
    • Pull 模式：Consumer 主动拉取消息。

  • Broker（消息服务器）：核心组件，负责接收、存储和转发消息。Broker 还负责存储消息的元数据、处理生产者发送的消息请求以及消费者的消费请求。

  • Name Server：RocketMQ 的注册中心，Producer 和 Consumer 通过 Name Server 发现 Broker。Name Server 维护了所有 Broker 的路由信息，并提供名称解析服务。

  • Topic：消息的逻辑分类标签，Producer 发送消息时指定 Topic，Consumer 根据 Topic 订阅消息。

  • Tag：消息的二级分类，可以让 Consumer 更细粒度地过滤消息。

  • Message Queue（消息队列）：每个 Topic 由多个消息队列组成，Producer 发送消息时会指定一个或多个队列。Consumer 从队列中拉取消息。

  • Message（消息）：Producer 发送的数据单位。每条消息包含 Topic、Tag、内容、唯一标识符等属性。

  • Group：Producer 和 Consumer 都可以按照业务逻辑进行分组（Group）。Consumer Group 是多个 Consumer 的集合，这些 Consumer 可以消费同一个 Topic 下的消息。

2. 消息发送与消费流程

2.1 消息发送流程
  1. 消息生产：Producer 生成消息并指定目标 Topic。
  2. 路由发现：Producer 通过 Name Server 查询 Topic 对应的 Broker 路由信息。
  3. 消息发送：Producer 根据路由信息，将消息发送到指定的 Broker。Producer 可以选择同步发送、异步发送或者单向发送。
  4. 消息存储：Broker 接收到消息后，将消息存储在本地的 CommitLog 中，同时更新消息的元数据。
2.2 消息消费流程
  1. 订阅消息：Consumer 启动时，向 Name Server 注册自己，并订阅感兴趣的 Topic。
  2. 路由发现：Consumer 通过 Name Server 获取 Topic 对应的 Broker 信息以及消息队列信息。
  3. 拉取消息：Consumer 从 Broker 中拉取消息，并进行消费。消费的位置信息（消费进度）会定期同步到 Broker 端或持久化到本地。
  4. 消息处理：Consumer 处理接收到的消息，处理完毕后根据不同的消费模式（自动或手动）确认消息消费完成。

3. 消息存储机制

  • CommitLog：Broker 将接收到的消息持久化到 CommitLog 文件中，这是 RocketMQ 消息存储的核心文件。消息以追加的方式写入，方便快速写入和批量读取。

  • ConsumeQueue：消费队列，RocketMQ 为每个 Topic 创建对应的消费队列文件。ConsumeQueue 中存储了指向 CommitLog 的偏移量，用于定位消息内容。

  • IndexFile：索引文件，用于根据消息的某些字段（如消息 ID、Key）快速检索消息。

RocketMQ 的消息存储分为三个层次：首先是将消息内容存储在 CommitLog 文件中，然后将消息的位置信息存储在 ConsumeQueue 文件中，最后通过 IndexFile 文件提供快速查询功能。

4. 消息可靠性与事务

4.1 消息可靠性

RocketMQ 通过以下机制保证消息的可靠性：

  • 消息确认机制：Producer 发送消息后，需要等待 Broker 的确认。对于消费者，也有消费确认机制，保证消息被成功处理。
  • 消息重试：Consumer 在消费失败时，RocketMQ 会自动进行消息重试，直到消费成功或达到最大重试次数。
  • 消息持久化：Broker 会将消息持久化到磁盘，确保即使 Broker 崩溃，消息数据依然可以恢复。
4.2 事务消息

RocketMQ 支持事务消息，通过“二阶段提交”保证分布式事务的一致性。Producer 在发送事务消息时，首先发送半消息（Prepared Message），执行本地事务，最后根据事务执行结果来提交（Commit）或回滚（Rollback）消息。

5. 消息过滤与顺序消息

5.1 消息过滤

RocketMQ 提供了基于 Tag 的消息过滤功能，可以在消费端只接收特定 Tag 的消息。这减少了 Consumer 不必要的消息处理，提高了消费效率。

5.2 顺序消息

RocketMQ 支持全局顺序消息和部分顺序消息（分区顺序）。全局顺序消息要求所有消息按顺序发送和消费，通常只有一个队列；而分区顺序消息则允许不同分区（队列）中的消息可以并行处理，但同一分区内的消息必须按顺序处理。

6. 高可用性与集群

  • 主从架构（Master-Slave）：RocketMQ 支持主从架构，Master 负责处理所有读写请求，Slave 仅用于备份数据。当 Master 故障时，Slave 可以作为备用 Broker 启动，确保数据不丢失。

  • 集群模式（Cluster Mode）：支持多种集群模式，如多 Master 模式、Master-Slave 模式。不同集群模式可以根据业务需求灵活配置，以平衡性能、可靠性和可扩展性。

7. 性能优化与监控

  • 性能优化：RocketMQ 提供了多种手段优化性能，如通过多线程并发处理消息、使用异步 IO 提高吞吐量、调节 Producer 的批量发送、优化消息压缩等。

  • 监控与运维：RocketMQ 提供了丰富的监控指标，可以通过 RocketMQ Console 或者集成 Prometheus、Grafana 进行监控。运维人员可以实时监控消息的生产、消费情况以及 Broker 的运行状态。

RocketMQ 是一款功能强大、性能优异的分布式消息中间件，适用于多种业务场景。通过理解其核心概念和原理，你可以更好地在实际项目中应用 RocketMQ。了解消息的发送与消费流程、存储机制、可靠性保障、事务支持、以及顺序消息的处理等方面的知识，将有助于你更高效地使用和管理 RocketMQ 系统。

2.RocketMQ的安装与启动

要在 Windows 中下载安装 RocketMQ，可以按照以下步骤进行操作：

1. 安装 Java 环境

RocketMQ 依赖 Java 运行时环境 (JRE) 或 Java 开发工具包 (JDK)，所以首先需要确保系统上安装了 JDK。

  • 到 Oracle 的官网 下载并安装 JDK 11 或更高版本。
  • 安装完成后，配置 JAVA_HOME 环境变量：
    • 右键点击“此电脑”，选择“属性”。
    • 点击“高级系统设置” -> “环境变量”。
    • 在“系统变量”中点击“新建”，设置 JAVA_HOME 变量，值为 JDK 的安装路径，例如 C:\Program Files\Java\jdk-11.0.10。
    • 在系统变量中找到 Path，编辑并添加 %JAVA_HOME%\bin 到 Path 中。

2. 下载并解压 RocketMQ

  • 到 Apache RocketMQ 官网 下载最新版本的 RocketMQ 二进制包（目前最新版为 rocketmq-all-5.3.0-bin-release.zip）。
  • 将下载的 ZIP 文件解压到您选择的目录，例如 C:\application\rocketmq\rocketmq-all-5.3.0-bin-release\rocketmq-all-5.3.0-bin-release.
    在这里插入图片描述

3. 配置 RocketMQ环境变量

安装完成后，配置 ROCKETMQ_HOME 环境变量：

  • 右键点击“此电脑”，选择“属性”。
  • 点击“高级系统设置” -> “环境变量”。
  • 在“系统变量”中点击“新建”，设置 ROCKETMQ_HOME 变量，值为 JDK 的安装路径，例如 C:\application\rocketmq\rocketmq-all-5.3.0-bin-release\rocketmq-all-5.3.0-bin-release。
  • 在系统变量中找到 Path，编辑并添加 %ROCKETMQ_HOME%\bin 到 Path 中。

需要注意的是，如果未配置环境变量，在启动NameServer时会看到提示 Please set the ROCKETMQ_HOME variable in your environment!. 因此，安装最新版RocketMQ后，请确保已设置环境变量。

4. 启动 NameServer 和 Broker

RocketMQ 包含两个主要的服务：NameServer 和 Broker。

4.1 启动 NameServer
  1. 打开命令提示符 (CMD)。
  2. 启动 NameServer：
    start mqnamesrv.cmd
  3. 确保 NameServer 启动成功，终端会显示 The Name Server boot success.。
    在这里插入图片描述
4.2 启动 Broker
  1. 同样在命令提示符中，执行以下命令启动 Broker：
    start mqbroker.cmd -n 127.0.0.1:9876 autoCreateTopicEnable=true
  2. 如果成功启动，终端会显示 The broker boot success.。
    在这里插入图片描述

5. 验证安装

可以使用 RocketMQ 提供的工具来验证安装是否成功。

5.1 发送消息
  1. 在 bin 目录中，使用以下命令发送一条测试消息：
    tools.cmd org.apache.rocketmq.example.quickstart.Producer
  2. 这将发送一条消息到默认的 TopicTest。
5.2 接收消息
  1. 在 bin 目录中，使用以下命令接收测试消息：
    tools.cmd org.apache.rocketmq.example.quickstart.Consumer
  2. 如果消费者成功接收到消息，则表示 RocketMQ 安装和配置成功。

6. 使用控制台管理 RocketMQ

你可以选择安装 RocketMQ 控制台工具来更方便地管理和监控 RocketMQ 集群。

6.1 下载并启动 RocketMQ 控制台
  1. 从 GitHub 下载 RocketMQ 控制台。
  2. 使用以下命令启动控制台：
    java -jar rocketmq-console-ng-xxxx.jar --server.port=8080 --rocketmq.config.namesrvAddr=127.0.0.1:9876
  3. 启动后，打开浏览器访问 http://localhost:8080，你就可以通过图形化界面管理 RocketMQ。

这样，RocketMQ 就已经在 Windows 上成功安装并运行了。

3.SpringBoot集成RocketMQ

1.创建项目

在 IntelliJ IDEA 中创建一个 Spring Boot 项目很简单：选择 “新建项目”，然后选取 “Spring Initializr”；填写项目的基本信息如 Group 和 Artifact ID，选择 Java 版本和构建工具；添加所需的 Spring Boot Starter 依赖；最后选择项目位置并点击 “下一步” 完成创建。
在这里插入图片描述
后面仅选择Spring Web依赖后点击创建即可！
这里需要注意，如果创建项目后发现maven依赖始终无法下载下来，可以选择打开cmd终端，输入命令

where mvn

在这里插入图片描述
之后根据maven的路径，找到对应的conf下的setting.xml配置文件中更换镜像源地址，具体如下：

	<mirror>
		<id>alimaven</id>
		<name>aliyun maven</name>
		<url>http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/</url>
        <mirrorOf>central</mirrorOf>        
    </mirror>

在这里插入图片描述

2.引入依赖

首先，在你的pom.xml中添加RocketMQ的依赖，具体如下所示：

		<dependency>
            <groupId>org.apache.rocketmq</groupId>
            <artifactId>rocketmq-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>2.2.0</version>
        </dependency>

3.配置文件

在``application.properties`中添加RocketMQ的基本配置：

spring.application.name=rocketmq-demo

rocketmq.nameServer=127.0.0.1:9876
rocketmq.producer.group=producer-group
rocketmq.consumer.group=consumer-group

4.创建消息生产者

创建一个 RocketMQProducer 类，包含三种消息发送方式：同步发送、异步发送和单向发送。

import org.apache.rocketmq.client.producer.SendCallback;
import org.apache.rocketmq.client.producer.SendResult;
import org.apache.rocketmq.spring.core.RocketMQTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.messaging.support.MessageBuilder;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class RocketMQProducer {
    @Autowired
    private RocketMQTemplate rocketMQTemplate;

    private final String topic = "demo-topic";

    // 1.同步发送消息
    public void sendSyncMessage(String message){
        rocketMQTemplate.syncSend(topic, MessageBuilder.withPayload(message).build());
        System.out.printf("同步发送结果: %s\n", message);
    }

    // 2.异步发送消息
    public void sendAsyncMessage(String message){
        rocketMQTemplate.asyncSend(topic, MessageBuilder.withPayload(message).build(), new SendCallback() {

            @Override
            public void onSuccess(SendResult sendResult) {
                System.out.printf("异步发送成功: %s\n", sendResult);
            }

            @Override
            public void onException(Throwable throwable) {
                System.out.printf("异步发送失败: %s\n", throwable.getMessage());
            }
        });
    }

    // 3.单向发送消息
    public void sendOneWayMessage(String message){
        rocketMQTemplate.sendOneWay(topic, MessageBuilder.withPayload(message).build());
        System.out.println("单向消息发送成功");
    }
}

5.创建消息消费者

接下来，创建一个 RocketMQConsumer 类来处理消费消息的逻辑。

import org.apache.rocketmq.spring.annotation.MessageModel;
import org.apache.rocketmq.spring.annotation.RocketMQMessageListener;
import org.apache.rocketmq.spring.core.RocketMQListener;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
@RocketMQMessageListener(topic = "demo-topic", consumerGroup = "consumer-group", messageModel = MessageModel.CLUSTERING)
public class RocketMQConsumer implements RocketMQListener<String> {

    @Override
    public void onMessage(String s) {
        System.out.printf("收到消息: %s\n", s);
    }
}

6.测试消息发送

编写一个简单的RocketController控制器，用于触发消息发送！

import com.xing.rocketmqdemo.service.RocketMQProducer;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class RocketController {
    @Autowired
    private RocketMQProducer rocketMQProducer;

    @GetMapping("/sendSync")
    public String sendSync(@RequestParam String message) {
        rocketMQProducer.sendSyncMessage(message);
        return "同步消息发送成功";
    }

    @GetMapping("/sendAsync")
    public String sendAsync(@RequestParam String message) {
        rocketMQProducer.sendAsyncMessage(message);
        return "异步消息发送中";
    }

    @GetMapping("/sendOneWay")
    public String sendOneWay(@RequestParam String message) {
        rocketMQProducer.sendOneWayMessage(message);
        return "单向消息发送成功";
    }
}

7.启动项目并测试

启动你的 Spring Boot 应用程序，并通过浏览器或工具（如 Postman）访问以下 URL 来测试不同的消息发送方式：

  • 同步发送消息：http://localhost:8080/sendSync?message=HelloSync
  • 异步发送消息：http://localhost:8080/sendAsync?message=HelloAsync
  • 单向发送消息：http://localhost:8080/sendOneWay?message=HelloOneWay

8.解决问题

如果你出现类似以下的报错

***************************
APPLICATION FAILED TO START
***************************

Description:

Field rocketMQTemplate in com.xing.rocketmqdemo.service.RocketMQProducer required a bean of type 'org.apache.rocketmq.spring.core.RocketMQTemplate' that could not be found.

The injection point has the following annotations:
	- @org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired(required=true)


Action:

Consider defining a bean of type 'org.apache.rocketmq.spring.core.RocketMQTemplate' in your configuration.

可参考解决：

  1. 在application.properties配置文件中添加生产者组的配置
    rocketmq.producer.group=producer-group

  2. 解决SpringBoot 3 + RocketMQ 配置不生效的问题
    具体可参考以下博客：
    https://kunyuan.tech/archives/366
    https://github.com/apache/rocketmq-spring/pull/541

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