消息中间件—RocketMQ 消息发送
大道至简，消息队列可以简单概括为：“一发一存一收”，在这三个过程中消息发送最为简单，也比较容易入手，适合初中阶童鞋作为MQ研究和学习的切入点。因此，本篇主要从一条消息发送为切入点，详细阐述在RocketMQ这款分布式消息队列中发送一条普通消息的大致流程和细节。在阅读本篇之前希望读者能够先仔细读下关于RocketMQ分布式消息队列Remoting通信模块的两篇文章：
http://www.6aiq.com/article/1563128272857
http://www.6aiq.com/article/1563128435731
一、RocketMQ网络架构图
RocketMQ分布式消息队列的网络部署架构图如下图所示（其中，包含了生产者Producer发送普通消息至集群的两条主线）
对于上图中几个角色的说明：
（1）NameServer：RocketMQ集群的命名服务器（也可以说是注册中心），它本身是无状态的（实际情况下可能存在每个NameServer实例上的数据有短暂的不一致现象，但是通过定时更新，在大部分情况下都是一致的），用于管理集群的元数据（ 例如，KV配置、Topic、Broker的注册信息）。
（2）Broker（Master）：RocketMQ消息代理服务器主节点，起到串联Producer的消息发送和Consumer的消息消费，和将消息的落盘存储的作用；
（3）Broker（Slave）：RocketMQ消息代理服务器备份节点，主要是通过同步/异步的方式将主节点的消息同步过来进行备份，为RocketMQ集群的高可用性提供保障；
（4）Producer（消息生产者）：在这里为普通消息的生产者，主要基于RocketMQ-Client模块将消息发送至RocketMQ的主节点。
对于上面图中几条通信链路的关系：
（1）Producer与NamerServer：每一个Producer会与NameServer集群中的一个实例建立TCP连接，从这个NameServer实例上拉取Topic路由信息；
（2）Producer和Broker:Producer会和它要发送的topic相关联的Master的Broker代理服务器建立TCP连接，用于发送消息以及定时的心跳信息；
（3）Broker和NamerServer：Broker（Master or Slave）均会和每一个NameServer实例来建立TCP连接。Broker在启动的时候会注册自己配置的Topic信息到NameServer集群的每一台机器中。即每一个NameServer均有该broker的Topic路由配置信息。其中，Master与Master之间无连接，Master与Slave之间有连接；
二、客户端发送普通消息的demo方法
在RocketMQ源码工程的example包下就有最为简单的发送普通消息的样例代码（ps：对于刚刚接触RocketMQ的童鞋使用这个包下面的样例代码进行系统性的学习和调试）。
我们可以直接run下**“org.apache.rocketmq.example.simple”**包下Producer类的main方法即可完成一次普通消息的发送（主要代码如下，在这里需本地将NameServer和Broker实例均部署起来）：
//step1.启动DefaultMQProducer，启动时的具体流程一会儿会详细说明
DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("ProducerGroupName");
producer.setNamesrvAddr("127.0.0.1:9876");
producer.setInstanceName("producer");
producer.start(); try {
{ //step2.封装将要发送消息的内容
Message msg = new Message("TopicTest", "TagA", "OrderID188", "Hello world".getBytes(RemotingHelper.DEFAULT_CHARSET)); //step3.发送消息流程，具体流程待会儿说
SendResult sendResult = producer.send(msg);
}
} catch (Exception e) { //Exception code
}
producer.shutdown();
三、RocketMQ发送普通消息的全流程解读
从上面一节中可以看出，消息生产者发送消息的demo代码还是较为简单的，核心就几行代码，但在深入研读RocketMQ的Client模块后，发现其发送消息的核心流程还是有一些复杂的。下面将主要从DefaultMQProducer的启动流程、send发送方法和Broker代理服务器的消息处理三方面分别进行分析和阐述。
3.1 DefaultMQProducer的启动流程
在客户端发送普通消息的demo代码部分，我们先是将DefaultMQProducer实例启动起来，里面调用了默认生成消息的实现类—DefaultMQProducerImpl的start()方法。
@Override
public void start() throws MQClientException { this.defaultMQProducerImpl.start();
}
默认生成消息的实现类—DefaultMQProducerImpl的启动主要流程如下：
（1）初始化得到MQClientInstance实例对象，并注册至本地缓存变量—producerTable中；
（2）将默认Topic（“TBW102”）保存至本地缓存变量—topicPublishInfoTable中；
（3）MQClientInstance实例对象调用自己的start()方法，启动一些客户端本地的服务线程，如拉取消息服务、客户端网络通信服务、重新负载均衡服务以及其他若干个定时任务（包括，更新路由/清理下线Broker/发送心跳/持久化consumerOffset/调整线程池），并重新做一次启动（这次参数为false）；
（4）最后向所有的Broker代理服务器节点发送心跳包；
总结起来，DefaultMQProducer的主要启动流程如下：
这里有以下几点需要说明：
（1）在一个客户端中，一个producerGroup只能有一个实例；
（2）根据不同的clientId，MQClientManager将给出不同的MQClientInstance；
（3）根据不同的producerGroup，MQClientInstance将给出不同的MQProducer和MQConsumer（保存在本地缓存变量——producerTable和consumerTable中）；
3.2 send发送方法的核心流程
通过Rocketmq的客户端模块发送消息主要有以下三种方法：
（1）同步方式
（2）异步方式
（3）Oneway方式
其中，使用（1）、（2）种方式来发送消息比较常见，具体使用哪一种方式需要根据业务情况来判断。本节内容将结合同步发送方式（同步发送模式下，如果有发送失败的最多会有3次重试（也可以自己设置），其他模式均1次）进行消息发送核心流程的简析。使用同步方式发送消息核心流程的入口如下：
/**
* 同步方式发送消息核心流程的入口,默认超时时间为3s
*
* @param msg 发送消息的具体Message内容
* @param timeout 其中发送消息的超时时间可以参数设置
* @return
* @throws MQClientException
* @throws RemotingException
* @throws MQBrokerException
* @throws InterruptedException
*/
public SendResult send(Message msg, long timeout) throws MQClientException, RemotingException, MQBrokerException, InterruptedException { return this.sendDefaultImpl(msg, CommunicationMode.SYNC, null, timeout);
}
3.2.1 尝试获取TopicPublishInfo的路由信息
我们一步步debug进去后会发现在sendDefaultImpl()方法中先对待发送的消息进行前置的验证。如果消息的Topic和Body均没有问题的话，那么会调用—tryToFindTopicPublishInfo()方法，根据待发送消息的中包含的Topic尝试从Client端的本地缓存变量—topicPublishInfoTable中查找，如果没有则会从NameServer上更新Topic的路由信息（其中，调用了MQClientInstance实例的updateTopicRouteInfoFromNameServer方法，最终执行的是MQClientAPIImpl实例的getTopicRouteInfoFromNameServer方法），这里分别会存在以下两种场景：
（1）生产者第一次发送消息（此时，Topic在NameServer中并不存在）：因为第一次获取时候并不能从远端的NameServer上拉取下来并更新本地缓存变量—topicPublishInfoTable成功。因此，第二次需要通过默认Topic—TBW102的TopicRouteData变量来构造TopicPublishInfo对象，并更新DefaultMQProducerImpl实例的本地缓存变量——topicPublishInfoTable。
另外，在该种类型的场景下，当消息发送至Broker代理服务器时，在SendMessageProcessor业务处理器的sendBatchMessage/sendMessage方法里面的super.msgCheck(ctx, requestHeader, response)消息前置校验中，会调用TopicConfigManager的createTopicInSendMessageMethod方法，在Broker端完成新Topic的创建并持久化至配置文件中（配置文件路径：{rocketmq.home.dir}/store/config/topics.json）。（ps：该部分内容其实属于Broker有点超本篇的范围，不过由于涉及新Topic的创建因此在略微提了下）
（2）生产者发送Topic已存在的消息：由于在NameServer中已经存在了该Topic，因此在第一次获取时候就能够取到并且更新至本地缓存变量中topicPublishInfoTable，随后tryToFindTopicPublishInfo方法直接可以return。
在RocketMQ中该部分的核心方法源码如下（已经加了注释）：a.tryToFindTopicPublishInfo方法源码如下:
/**
* 根据msg的topic从topicPublishInfoTable获取对应的topicPublishInfo
* 如果没有则更新路由信息，从nameserver端拉取最新路由信息
*
* topicPublishInfo
*
* @param topic
* @return
*/
private TopicPublishInfo tryToFindTopicPublishInfo(final String topic) { //step1.先从本地缓存变量topicPublishInfoTable中先get一次
TopicPublishInfo topicPublishInfo = this.topicPublishInfoTable.get(topic); if (null == topicPublishInfo || !topicPublishInfo.ok()) { this.topicPublishInfoTable.putIfAbsent(topic, new TopicPublishInfo()); //step1.2 然后从nameServer上更新topic路由信息
this.mQClientFactory.updateTopicRouteInfoFromNameServer(topic); //step2 然后再从本地缓存变量topicPublishInfoTable中再get一次
topicPublishInfo = this.topicPublishInfoTable.get(topic);
} if (topicPublishInfo.isHaveTopicRouterInfo() || topicPublishInfo.ok()) { return topicPublishInfo;
} else { /**
* 第一次的时候isDefault为false，第二次的时候default为true，即为用默认的topic的参数进行更新
*/
this.mQClientFactory.updateTopicRouteInfoFromNameServer(topic, true, this.defaultMQProducer);
topicPublishInfo = this.topicPublishInfoTable.get(topic);
return topicPublishInfo;
}
}
b.getTopicRouteInfoFromNameServer方法源码如下：
/**
* 本地缓存中不存在时从远端的NameServer注册中心中拉取Topic路由信息
*
* @param topic
* @param timeoutMillis
* @param allowTopicNotExist
* @return
* @throws MQClientException
* @throws InterruptedException
* @throws RemotingTimeoutException
* @throws RemotingSendRequestException
* @throws RemotingConnectException
*/
public TopicRouteData getTopicRouteInfoFromNameServer(final String topic, final long timeoutMillis, boolean allowTopicNotExist) throws MQClientException, InterruptedException, RemotingTimeoutException, RemotingSendRequestException, RemotingConnectException {
GetRouteInfoRequestHeader requestHeader = new GetRouteInfoRequestHeader();
requestHeader.setTopic(topic); //设置请求头中的Topic参数后，发送获取Topic路由信息的request请求给NameServer
RemotingCommand request = RemotingCommand.createRequestCommand(RequestCode.GET_ROUTEINTO_BY_TOPIC, requestHeader); //这里由于是同步方式发送，所以直接return response的响应
RemotingCommand response = this.remotingClient.invokeSync(null, request, timeoutMillis); assert response != null; switch (response.getCode()) { //如果NameServer中不存在待发送消息的Topic
case ResponseCode.TOPIC_NOT_EXIST: { if (allowTopicNotExist && !topic.equals(MixAll.DEFAULT_TOPIC)) {
log.warn("get Topic [{}] RouteInfoFromNameServer is not exist value", topic);
} break;
} //如果获取Topic存在，则成功返回，利用TopicRouteData进行解码，且直接返回TopicRouteData
case ResponseCode.SUCCESS: { byte[] body = response.getBody(); if (body != null) { return TopicRouteData.decode(body, TopicRouteData.class);
}
} default: break;
} throw new MQClientException(response.getCode(), response.getRemark());
}
将TopicRouteData转换至TopicPublishInfo路由信息的映射图如下：
其中，上面的TopicRouteData和TopicPublishInfo路由信息变量大致如下：
3.2.2 选择消息发送的队列
在获取了TopicPublishInfo路由信息后，RocketMQ的客户端在默认方式下，selectOneMessageQueuef()方法会从TopicPublishInfo中的messageQueueList中选择一个队列（MessageQueue）进行发送消息。具体的容错策略均在MQFaultStrategy这个类中定义：
public class MQFaultStrategy { //维护每个Broker发送消息的延迟
private final LatencyFaultTolerance<String> latencyFaultTolerance = new LatencyFaultToleranceImpl(); //发送消息延迟容错开关
private boolean sendLatencyFaultEnable = false; //延迟级别数组
private long[] latencyMax = {50L, 100L, 550L, 1000L, 2000L, 3000L, 15000L}; //不可用时长数组
private long[] notAvailableDuration = {0L, 0L, 30000L, 60000L, 120000L, 180000L, 600000L};
......
}
这里通过一个sendLatencyFaultEnable开关来进行选择采用下面哪种方式：
（1）sendLatencyFaultEnable开关打开：在随机递增取模的基础上，再过滤掉not available的Broker代理。所谓的"latencyFaultTolerance"，是指对之前失败的，按一定的时间做退避。例如，如果上次请求的latency超过550Lms，就退避3000Lms；超过1000L，就退避60000L。
（2）sendLatencyFaultEnable开关关闭（默认关闭）：采用随机递增取模的方式选择一个队列（MessageQueue）来发送消息。
/**
* 根据sendLatencyFaultEnable开关是否打开来分两种情况选择队列发送消息
* @param tpInfo
* @param lastBrokerName
* @return
*/
public MessageQueue selectOneMessageQueue(final TopicPublishInfo tpInfo, final String lastBrokerName) { if (this.sendLatencyFaultEnable) { try { //1.在随机递增取模的基础上，再过滤掉not available的Broker代理;对之前失败的，按一定的时间做退避
int index = tpInfo.getSendWhichQueue().getAndIncrement(); for (int i = 0; i < tpInfo.getMessageQueueList().size(); i++) { int pos = Math.abs(index++) % tpInfo.getMessageQueueList().size(); if (pos < 0)
pos = 0;
MessageQueue mq = tpInfo.getMessageQueueList().get(pos); if (latencyFaultTolerance.isAvailable(mq.getBrokerName())) { if (null == lastBrokerName || mq.getBrokerName().equals(lastBrokerName)) return mq;
}
} final String notBestBroker = latencyFaultTolerance.pickOneAtLeast(); int writeQueueNums = tpInfo.getQueueIdByBroker(notBestBroker); if (writeQueueNums > 0) { final MessageQueue mq = tpInfo.selectOneMessageQueue(); if (notBestBroker != null) {
mq.setBrokerName(notBestBroker);
mq.setQueueId(tpInfo.getSendWhichQueue().getAndIncrement() % writeQueueNums);
} return mq;
} else {
latencyFaultTolerance.remove(notBestBroker);
}
} catch (Exception e) {
log.error("Error occurred when selecting message queue", e);
} return tpInfo.selectOneMessageQueue();
} //2.采用随机递增取模的方式选择一个队列（MessageQueue）来发送消息
return tpInfo.selectOneMessageQueue(lastBrokerName);
}
3.2.3 发送封装后的RemotingCommand数据包
在选择完发送消息的队列后，RocketMQ就会调用sendKernelImpl()方法发送消息（该方法为，通过RocketMQ的Remoting通信模块真正发送消息的核心）。在该方法内总共完成以下几个步流程：
（1）根据前面获取到的MessageQueue中的brokerName，调用MQClientInstance实例的findBrokerAddressInPublish()方法，得到待发送消息中存放的Broker代理服务器地址，如果没有找到则跟新路由信息；
（2）如果没有禁用，则发送消息前后会有钩子函数的执行（executeSendMessageHookBefore()/executeSendMessageHookAfter()方法）；
（3）将与该消息相关信息封装成RemotingCommand数据包，其中请求码RequestCode为以下几种之一：
a.SENDMESSAGE（普通发送消息）
b.SEND****MESSAGEV2（优化网络数据包发送）c.SEND****BATCH_MESSAGE（消息批量发送）
（4）根据获取到的Broke代理服务器地址，将封装好的RemotingCommand数据包发送对应的Broker上，默认发送超时间为3s；
（5）这里，真正调用RocketMQ的Remoting通信模块完成消息发送是在MQClientAPIImpl实例sendMessageSync()方法中，代码具体如下：
private SendResult sendMessageSync( final String addr, final String brokerName, final Message msg, final long timeoutMillis, final RemotingCommand request
) throws RemotingException, MQBrokerException, InterruptedException {
RemotingCommand response = this.remotingClient.invokeSync(addr, request, timeoutMillis); assert response != null; return this.processSendResponse(brokerName, msg, response);
}
（6）processSendResponse方法对发送正常和异常情况分别进行不同的处理并返回sendResult对象；
（7）发送返回后，调用updateFaultItem更新Broker代理服务器的可用时间；
（8）对于异常情况，且标志位—retryAnotherBrokerWhenNotStoreOK，设置为true时，在发送失败的时候，会选择换一个Broker；
在生产者发送完成消息后，客户端日志打印如下：
SendResult [sendStatus=SEND_OK, msgId=020003670EC418B4AAC208AD46930000, offsetMsgId=AC1415A200002A9F000000000000017A, messageQueue=MessageQueue [topic=TopicTest, brokerName=HQSKCJJIDRRD6KC, queueId=2], queueOffset=1]
3.3 Broker代理服务器的消息处理简析
Broker代理服务器中存在很多Processor业务处理器，用于处理不同类型的请求，其中一个或者多个Processor会共用一个业务处理器线程池。对于接收到消息，Broker会使用SendMessageProcessor这个业务处理器来处理。SendMessageProcessor会依次做以下处理：
（1）消息前置校验，包括broker是否可写、校验queueId是否超过指定大小、消息中的Topic路由信息是否存在，如果不存在就新建一个。这里与上文中“尝试获取TopicPublishInfo的路由信息”一节中介绍的内容对应。如果Topic路由信息不存在，则Broker端日志输出如下：
2018-06-14 17:17:24 INFO SendMessageThread_1 - receive SendMessage request command, RemotingCommand [code=310, language=JAVA, version=252, opaque=6, flag(B)=0, remark=null, extFields={a=ProducerGroupName, b=TopicTest, c=TBW102, d=4, e=2, f=0, g=1528967815569, h=0, i=KEYSOrderID188UNIQ_KEY020003670EC418B4AAC208AD46930000WAITtrueTAGSTagA, j=0, k=false, m=false}, serializeTypeCurrentRPC=JSON]
2018-06-14 17:17:24 WARN SendMessageThread_1 - the topic TopicTest not exist, producer: /172.20.21.162:62661
2018-06-14 17:17:24 INFO SendMessageThread_1 - Create new topic by default topic:[TBW102] config:[TopicConfig [topicName=TopicTest, readQueueNums=4, writeQueueNums=4, perm=RW-, topicFilterType=SINGLE_TAG, topicSysFlag=0, order=false]] producer:[172.20.21.162:62661]
Topic路由信息新建后，第二次消息发送后，Broker端日志输出如下：
2018-08-02 16:26:13 INFO SendMessageThread_1 - receive SendMessage request command, RemotingCommand [code=310, language=JAVA, version=253, opaque=6, flag(B)=0, remark=null, extFields={a=ProducerGroupName, b=TopicTest, c=TBW102, d=4, e=2, f=0, g=1533198373524, h=0, i=KEYSOrderID188UNIQ_KEY020003670EC418B4AAC208AD46930000WAITtrueTAGSTagA, j=0, k=false, m=false}, serializeTypeCurrentRPC=JSON]
2018-08-02 17:04:13 INFO SendMessageThread_1 - now broker will do DefaultMessageStore classs to persist the message data content
（2）构建MessageExtBrokerInner；
（3）调用brokerController.getMessageStore().putMessage 将MessageExtBrokerInner做落盘持久化处理；
（4）根据消息落盘结果（正常/异常情况），BrokerStatsManager做一些统计数据的更新，最后设置Response并返回；
四、总结
使用RocketMQ的客户端发送普通消息的流程大概到这里就分析完成。建议读者可以将作者之前写的两篇关于RocketMQ的RPC通信（一）和（二）结合起来读，可能整体会更加连贯，收获更大。关于顺序消息、分布式事务消息等内容将在后续篇幅中陆续介绍，敬请期待。限于笔者的才疏学浅，对本文内容可能还有理解不到位的地方，如有阐述不合理之处还望留言一起探讨。
