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Java中RocketMQ的延遲消息詳解

 更新時間:2023年09月15日 09:36:59   作者:萬貓學(xué)社  
這篇文章主要介紹了Java中RocketMQ的延遲消息詳解,RocketMQ是一款開源的分布式消息系統(tǒng),基于高可用分布式集群技術(shù),提供低延時的、高可靠、萬億級容量、靈活可伸縮的消息發(fā)布與訂閱服務(wù),需要的朋友可以參考下

RocketMQ簡介

RocketMQ是一款開源的分布式消息系統(tǒng),基于高可用分布式集群技術(shù),提供低延時的、高可靠、萬億級容量、靈活可伸縮的消息發(fā)布與訂閱服務(wù)。

它前身是MetaQ,是阿里基于Kafka的設(shè)計使用Java進行自主研發(fā)的。在2012年,阿里將其開源, 在2016年,阿里將其捐獻給Apache軟件基金會(Apache Software Foundation,簡稱為ASF),正式成為孵化項目。2017 年,Apache軟件基金會宣布RocketMQ已孵化成為 Apache頂級項目(Top Level Project,簡稱為TLP ),是國內(nèi)首個互聯(lián)網(wǎng)中間件在 Apache上的頂級項目。

延遲消息

生產(chǎn)者把消息發(fā)送到消息隊列中以后,并不期望被立即消費,而是等待指定時間后才可以被消費者消費,這類消息通常被稱為延遲消息。

在RocketMQ中,支持延遲消息,但是不支持任意時間精度的延遲消息,只支持特定級別的延遲消息。如果要支持任意時間精度,不能避免在Broker層面做消息排序,再涉及到持久化的考量,那么消息排序就不可避免產(chǎn)生巨大的性能開銷。

消息延遲級別分別為1s 5s 10s 30s 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 20m 30m 1h 2h,共18個級別。在發(fā)送消息時,設(shè)置消息延遲級別即可,設(shè)置消息延遲級別時有以下3種情況:

  1. 設(shè)置消息延遲級別等于0時,則該消息為非延遲消息。
  2. 設(shè)置消息延遲級別大于等于1并且小于等于18時,消息延遲特定時間,如:設(shè)置消息延遲級別等于1,則延遲1s;設(shè)置消息延遲級別等于2,則延遲5s,以此類推。
  3. 設(shè)置消息延遲級別大于18時,則該消息延遲級別為18,如:設(shè)置消息延遲級別等于20,則延遲2h。

延遲消息示例

首先,寫一個消費者,用于消費延遲消息:

public class Consumer {
    public static void main(String[] args) throws MQClientException {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
        // 實例化消費者
        DefaultMQPushConsumer consumer = new DefaultMQPushConsumer("OneMoreGroup");
        // 設(shè)置NameServer的地址
        consumer.setNamesrvAddr("localhost:9876");
        // 訂閱一個或者多個Topic,以及Tag來過濾需要消費的消息
        consumer.subscribe("OneMoreTopic", "*");
        // 注冊回調(diào)實現(xiàn)類來處理從broker拉取回來的消息
        consumer.registerMessageListener((MessageListenerConcurrently) (msgs, context) -> {
            System.out.printf("%s %s Receive New Messages:%n"
                    , sdf.format(new Date())
                    , Thread.currentThread().getName());
            for (MessageExt msg : msgs) {
                System.out.printf("\tMsg Id: %s%n", msg.getMsgId());
                System.out.printf("\tBody: %s%n", new String(msg.getBody()));
            }
            // 標記該消息已經(jīng)被成功消費
            return ConsumeConcurrentlyStatus.CONSUME_SUCCESS;
        });
        // 啟動消費者實例
        consumer.start();
        System.out.println("Consumer Started.");
    }
}

再寫一個延遲消息的生產(chǎn)者,用于發(fā)送延遲消息:

public class DelayProducer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
        // 實例化消息生產(chǎn)者Producer
        DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("OneMoreGroup");
        // 設(shè)置NameServer的地址
        producer.setNamesrvAddr("localhost:9876");
        // 啟動Producer實例
        producer.start();
        Message msg = new Message("OneMoreTopic"
                , "DelayMessage", "This is a delay message.".getBytes());
        //"1s 5s 10s 30s 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 20m 30m 1h 2h"
        //設(shè)置消息延遲級別為3,也就是延遲10s。
        msg.setDelayTimeLevel(3);
        // 發(fā)送消息到一個Broker
        SendResult sendResult = producer.send(msg);
        // 通過sendResult返回消息是否成功送達
        System.out.printf("%s Send Status: %s, Msg Id: %s %n"
                , sdf.format(new Date())
                , sendResult.getSendStatus()
                , sendResult.getMsgId());
        // 如果不再發(fā)送消息,關(guān)閉Producer實例。
        producer.shutdown();
    }
}

運行生產(chǎn)者以后,就會發(fā)送一條延遲消息:

10:37:14.992 Send Status: SEND_OK, Msg Id: C0A8006D5AB018B4AAC216E0DB690000

10秒鐘后,消費者收到的這條延遲消息:

10:37:25.026 ConsumeMessageThread_1 Receive New Messages:
	Msg Id: C0A8006D5AB018B4AAC216E0DB690000
	Body: This is a delay message.

延遲消息的原理分析

以下分析的RocketMQ源碼的版本號是4.7.1,版本不同源碼略有差別。

CommitLog

在org.apache.rocketmq.store.CommitLog中,針對延遲消息做了一些處理:

// 延遲級別大于0,就是延時消息
if (msg.getDelayTimeLevel() > 0) {
    // 判斷當前延遲級別,如果大于最大延遲級別,
    // 就設(shè)置當前延遲級別為最大延遲級別。
    if (msg.getDelayTimeLevel() > this.defaultMessageStore
            .getScheduleMessageService().getMaxDelayLevel()) {
        msg.setDelayTimeLevel(this.defaultMessageStore
                .getScheduleMessageService().getMaxDelayLevel());
    }
    // 獲取延遲消息的主題,
    // 其中RMQ_SYS_SCHEDULE_TOPIC的值為SCHEDULE_TOPIC_XXXX
    topic = TopicValidator.RMQ_SYS_SCHEDULE_TOPIC;
    // 根據(jù)延遲級別獲取延遲消息的隊列Id,
    // 隊列Id其實就是延遲級別減1
    queueId = ScheduleMessageService.delayLevel2QueueId(msg.getDelayTimeLevel());
    // 備份真正的主題和隊列Id
    MessageAccessor.putProperty(msg
            , MessageConst.PROPERTY_REAL_TOPIC, msg.getTopic());
    MessageAccessor.putProperty(msg
            , MessageConst.PROPERTY_REAL_QUEUE_ID, String.valueOf(msg.getQueueId()));
    msg.setPropertiesString(MessageDecoder.messageProperties2String(msg.getProperties()));
    // 設(shè)置延時消息的主題和隊列Id
    msg.setTopic(topic);
    msg.setQueueId(queueId);
}

可以看到,每一個延遲消息的主題都被暫時更改為SCHEDULE_TOPIC_XXXX,并且根據(jù)延遲級別延遲消息變更了新的隊列Id。接下來,處理延遲消息的就是org.apache.rocketmq.store.schedule.ScheduleMessageService。

ScheduleMessageService

ScheduleMessageService是由org.apache.rocketmq.store.DefaultMessageStore進行初始化的,初始化包括構(gòu)造對象和調(diào)用 load 方法。最后,再執(zhí)行ScheduleMessageService的 start 方法:

public void start() {
    // 使用AtomicBoolean確保start方法僅有效執(zhí)行一次
    if (started.compareAndSet(false, true)) {
        this.timer = new Timer("ScheduleMessageTimerThread", true);
        // 遍歷所有延遲級別
        for (Map.Entry<Integer, Long> entry : this.delayLevelTable.entrySet()) {
            // key為延遲級別
            Integer level = entry.getKey();
            // value為延遲級別對應(yīng)的毫秒數(shù)
            Long timeDelay = entry.getValue();
            // 根據(jù)延遲級別獲得對應(yīng)隊列的偏移量
            Long offset = this.offsetTable.get(level);
            // 如果偏移量為null,則設(shè)置為0
            if (null == offset) {
                offset = 0L;
            }
            if (timeDelay != null) {
                // 為每個延遲級別創(chuàng)建定時任務(wù),
                // 第一次啟動任務(wù)延遲為FIRST_DELAY_TIME,也就是1秒
                this.timer.schedule(
                        new DeliverDelayedMessageTimerTask(level, offset), FIRST_DELAY_TIME);
            }
        }
        // 延遲10秒后每隔flushDelayOffsetInterval執(zhí)行一次任務(wù),
        // 其中,flushDelayOffsetInterval默認配置也為10秒
        this.timer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    // 持久化每個隊列消費的偏移量
                    if (started.get()) ScheduleMessageService.this.persist();
                } catch (Throwable e) {
                    log.error("scheduleAtFixedRate flush exception", e);
                }
            }
        }, 10000, this.defaultMessageStore
        	.getMessageStoreConfig().getFlushDelayOffsetInterval());
    }
}

遍歷所有延遲級別,根據(jù)延遲級別獲得對應(yīng)隊列的偏移量,如果偏移量不存在,則設(shè)置為0。然后為每個延遲級別創(chuàng)建定時任務(wù),第一次啟動任務(wù)延遲為1秒,第二次及以后的啟動任務(wù)延遲才是延遲級別相應(yīng)的延遲時間。

然后,又創(chuàng)建了一個定時任務(wù),用于持久化每個隊列消費的偏移量。持久化的頻率由flushDelayOffsetInterval屬性進行配置,默認為10秒。

定時任務(wù)

ScheduleMessageService的 start 方法執(zhí)行之后,每個延遲級別都創(chuàng)建自己的定時任務(wù),這里的定時任務(wù)的具體實現(xiàn)就在DeliverDelayedMessageTimerTask類之中,它核心代碼是executeOnTimeup方法之中,我們來看一下主要部分:

// 根據(jù)主題和隊列Id獲取消息隊列
ConsumeQueue cq =
        ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.findConsumeQueue(
                TopicValidator.RMQ_SYS_SCHEDULE_TOPIC
                , delayLevel2QueueId(delayLevel));

如果沒有獲取到對應(yīng)的消息隊列,則在DELAY_FOR_A_WHILE(默認為100)毫秒后再執(zhí)行任務(wù)。如果獲取到了,就繼續(xù)執(zhí)行下面操作:

// 根據(jù)消費偏移量從消息隊列中獲取所有有效消息
SelectMappedBufferResult bufferCQ = cq.getIndexBuffer(this.offset);

如果沒有獲取到有效消息,則在DELAY_FOR_A_WHILE(默認為100)毫秒后再執(zhí)行任務(wù)。如果獲取到了,就繼續(xù)執(zhí)行下面操作:

// 遍歷所有消息
for (; i < bufferCQ.getSize(); i += ConsumeQueue.CQ_STORE_UNIT_SIZE) {
    // 獲取消息的物理偏移量
    long offsetPy = bufferCQ.getByteBuffer().getLong();
    // 獲取消息的物理長度
    int sizePy = bufferCQ.getByteBuffer().getInt();
    long tagsCode = bufferCQ.getByteBuffer().getLong();
    // 省略部分代碼...
    long now = System.currentTimeMillis();
    // 計算消息應(yīng)該被消費的時間
    long deliverTimestamp = this.correctDeliverTimestamp(now, tagsCode);
	// 計算下一條消息的偏移量
    nextOffset = offset + (i / ConsumeQueue.CQ_STORE_UNIT_SIZE)
	long countdown = deliverTimestamp - now;
    // 省略部分代碼...
}

如果當前消息不到消費的時間,則在 countdown 毫秒后再執(zhí)行任務(wù)。如果到消費的時間,就繼續(xù)執(zhí)行下面操作:

// 根據(jù)消息的物理偏移量和大小獲取消息
MessageExt msgExt =
    ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.lookMessageByOffset(
            offsetPy, sizePy);

如果獲取到消息,則繼續(xù)執(zhí)行下面操作:

// 重新構(gòu)建新的消息,包括:
// 1.清除消息的延遲級別
// 2.恢復(fù)真正的消息主題和隊列Id
MessageExtBrokerInner msgInner = this.messageTimeup(msgExt);
if (TopicValidator.RMQ_SYS_TRANS_HALF_TOPIC.equals(msgInner.getTopic())) {
    log.error("[BUG] the real topic of schedule msg is {},"
                    + " discard the msg. msg={}",
            msgInner.getTopic(), msgInner);
    continue;
}
// 重新把消息發(fā)送到真正的消息隊列上
PutMessageResult putMessageResult =
        ScheduleMessageService.this.writeMessageStore
                .putMessage(msgInner);

清除了消息的延遲級別,并且恢復(fù)了真正的消息主題和隊列Id,重新把消息發(fā)送到真正的消息隊列上以后,消費者就可以立即消費了。

總結(jié)

經(jīng)過以上對源碼的分析,可以總結(jié)出延遲消息的實現(xiàn)步驟:

如果消息的延遲級別大于0,則表示該消息為延遲消息,修改該消息的主題為SCHEDULE_TOPIC_XXXX,隊列Id為延遲級別減1。消息進入SCHEDULE_TOPIC_XXXX的隊列中。定時任務(wù)根據(jù)上次拉取的偏移量不斷從隊列中取出所有消息。根據(jù)消息的物理偏移量和大小再次獲取消息。根據(jù)消息屬性重新創(chuàng)建消息,清除延遲級別,恢復(fù)原主題和隊列Id。重新發(fā)送消息到原主題的隊列中,供消費者進行消費。

到此這篇關(guān)于Java中RocketMQ的延遲消息詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)RocketMQ的延遲消息內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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