【ActiveMQ】JMS中间件ActiveMQ详解

1.JMS介绍
Java Message Service（JMS）是SUN提出的旨在统一各种MOM（Message-Oriented Middleware ）系统接口的规范，它包含点对点（Point to Point，PTP）和发布/订阅（Publish/Subscribe，pub/sub）两种消息模型，提供可靠消息传输、事务和消息过滤等机制。
简单的说，JMS制定了一个发消息的规范，是一个与具体平台无关的API，绝大多数MOM（面向消息中间件）提供商都对JMS提供支持。
ActiveMQ是Apache出品的开源项目，它是JMS规范的一个实现。

2.JMS作用
在不同应用之间进行通信或者从一个系统传输数据到另外一个系统。两个应用程序之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。
这类问题有很多解决方案 ,比如SOA、Socket通信、RMI等，但我们需要根据项目的限制以及功能和性能的需要作出选择。
JMS的应用场景：规模和复杂度较高的分布式系统
(1)同步通信：客户发出调用后，必须等待服务对象完成处理并返回结果后才能继续执行
(2)客户和服务对象的生命周期紧密耦合：客户进程和服务对象进程都必须正常运行，如果由于服务对象崩溃或者网络故障导致客户的请求不可达，客户会接收到异常
(3)点对点通信：客户的一次调用只发送给某个单独的目标对象

3.JMS模型
Java消息服务应用程序结构支持两种模型：
(1)点对点模型(基于队列)
每个消息只能有一个消费者，消息的生产者和消费者之间没有时间上的相关性，可以由多个发送者，但只能被一个消费者消费。
一个消息只能被一个接受者接受一次
生产者把消息发送到队列中(Queue)，这个队列可以理解为电视机频道(channel)
在这个消息中间件上有多个这样的channel
接受者无需订阅，当接受者未接受到消息时就会处于阻塞状态

(2)发布者/订阅者模型（基于主题的）
每个消息可以有多个消费者，生产者和消费者之间有时间上的相关性，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。
允许多个接受者，类似于广播的方式
生产者将消息发送到主题上(Topic)
接受者必须先订阅
注：持久化订阅者：特殊的消费者，告诉主题，我一直订阅着，即使网络断开，消息服务器也记住所有持久化订阅者，如果有新消息，也会知道必定有人回来消费。

4.JMS的基本构件
连接工厂：连接工厂是客户用来创建连接的对象，例如ActiveMQ提供的ActiveMQConnectionFactory
连接： JMS Connection封装了JMS 客户端到JMS Provider 的连接与JMS提供者之间的一个虚拟的连接
会话： JMS Session是生产和消费消息的一个单线程上下文，会话用于创建消息的生产者（producer），消费者（consumer），消息（message）等。会话是一个事务性的上下文，消息的生产和消费不能包含在同一个事务中。
生产者：MessageProducer 由Session 对象创建的用来发送消息的对象
消费者：MessageConsumer 由Session 对象创建的用来接收消息的对象
消息：Message jms消息包括消息头和消息体以及其它的扩展属性。JMS定义的消息类型TextMessage、MapMessage、BytesMessage、StreamMessage和ObjectMessage。
目的地：Destination 消息的目的地，是用来指定生产的消息的目标和它消费的消息的来源的对象
消息队列：Queue 点对点的消息队列
消息主题：Tipic 发布订阅的消息队列

5.JMS消息发送时序图

6.JMS消息发送开发流程
(1)生产者（producer）开发流程（ProducerTool.java）
1.1 创建Connection：根据url，user和password创建一个jms Connection。
1.2 创建Session：在connection的基础上创建一个session，同时设置是否支持事务和ACKNOWLEDGE标识。
1.3 创建Destination对象：需指定其对应的主题（subject）名称，producer和consumer将根据subject来发送/接收对应的消息。
1.4 创建MessageProducer：根据Destination创建MessageProducer对象，同时设置其持久模式。
1.5 发送消息到队列（Queue）：封装TextMessage消息，使用MessageProducer的send方法将消息发送出去。

(2)消费者（consumer）开发流程（ConsumerTool.java）
2.1 实现MessageListener接口：消费者类必须实现MessageListener接口，然后在onMessage()方法中监听消息的到达并处理。
2.2 创建Connection：根据url，user和password创建一个jms Connection，如果是durable模式，还需要给connection设置一个clientId。
2.3 创建Session和Destination
2.4创建replyProducer【可选】：可以用来将消息处理结果发送给producer。
2.5 创建MessageConsumer：根据Destination创建MessageConsumer对象。
2.6 消费message：在onMessage()方法中接收producer发送过来的消息进行处理，并可以通过replyProducer反馈信息给producer。

7.JMS消息的事务
(1)创建事务createSession(paramA,paramB)
paramA是设置事务的，paramB设置acknowledgment mode（应答模式）
paramA设置为false时：paramB的值可为Session.AUTO_ACKNOWLEDGE，Session.CLIENT_ACKNOWLEDGE，
DUPS_OK_ACKNOWLEDGE其中一个。

(2)事务的应答确认
A）paramA设置为true时：
paramB的值忽略， acknowledgment mode被jms服务器设置 SESSION_TRANSACTED 。当一个事务被提交的时候，消息确认就会自动发生。
B） paramA设置为false时：
Session.AUTO_ACKNOWLEDGE为自动确认，当客户成功的从receive方法返回的时候，或者从
MessageListener.onMessage方法成功返回的时候，会话自动确认客户收到的消息。
Session.CLIENT_ACKNOWLEDGE 为客户端确认，客户端接收到消息后，必须调用javax.jms.Message的
acknowledge方法，jms服务器才会删除消息。（默认是批量确认）
DUPS_OK_ACKNOWLEDGE 允许副本的确认模式，一旦接收方应用程序的方法调用从处理消息处返回，会
话对象就会确认消息的接收，而且允许重复确认。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。

8.消费者的消费方式
1）同步消费：通过调用消费者的receive方法从目的地中显式提取消息。receive方法可以一直阻塞到消息到达。
2）异步消费：客户可以为消费者注册一个消息监听器，以定义在消息到达时所采取的动作。实现MessageListener接口，在MessageListener（）方法中实现消息的处理逻辑。

9.JMS的通信机制

activeMQ支持多种通讯协议TCP/UDP等，我们选取最常用的TCP来分析activeMQ的通讯机制。首先我们来明确一个概念：
1）客户(Client)：消息的生产者、消费者对activeMQ来说都叫作客户。
2）消息中转器(Message broker)：它是activeMQ的核心，它接收信息并进行相关处理后分发给消息消费者。

为了能清楚的描述出activeMQ的核心通讯机制，我们选择3个部分来进行说明，它们分别是建立链接、关闭链接、心跳。

一、Client跟activeMQ的TCP通讯的初始化过程分析如下：
1． activeMQ初始化时，通过TcpTransportServer类根据配置打开TCP侦听端口，客户通过该端口发起建立链接的动作。
2．把accept的Socket放入阻塞队列中。
3．另外一个线程Socket handler阻塞着等待队列中是否有新的Socket，如果有则取出来。
4．生成一个TransportConnection的实例。TransportConnection类的主要作用是处理链路的状态信息，并实现CommandVisitor接口来完成各类消息的处理。
5． TransportConnection会使用一个由多个TransportFilter实例组成的消息处理链条，负责对接收到的各类消息进行处理并发送相应的应答。这个链条的典型组成顺序：MutexTransport->WireFormatNegotiator->InactivityMonitor->TcpTransport。在这条链条中最后的一环就是TcpTransport类，它是实际和Client获取和发送数据的地方，该类的重要。
6．建链完成，可以进行通讯操作。方法有run()和oneway()，一个负责读取，一个负责发送。

二、关闭链接
1． activeMQ发现TCP链接的关闭，最关键的代码在TcpBufferedInputStream类中的 int n = in.read(buffer, position, buffer.length - position);

三、心跳
为了更好的维护TCP链路的使用，activeMQ采用了心跳机制作为判断双方链路的健康情况。activeMQ使用的是双向心跳，也就是activeMQ的Broker和Client双方都进行相互心跳，但不管是Broker或Client心跳的具体处理情况是完全一样的，都在InactivityMonitor类中实现，下面具体介绍。
1．心跳会产生两个线程“InactivityMonitor ReadCheck”和“InactivityMonitor WriteCheck”，它们都是Timer类型，都会隔一段固定时间被调用一次。ReadCheck线程主要调用的方法是readCheck()，当在等待时间内，有消息接收到，则该方法会返回true。WriteCheck线程主要调用的方法是writeCheck()，这有个小技巧，大家可以参考一下，那就是当WriteCheck线程休眠时，有任何数据发送成功，则该线程被唤醒后，不用通过TCP向对方真的发送心跳消息，这样可以从一定程度上减少网络传输的数据量。

10.ActiveMQ模型分析
首先介绍该模型中每个领域类的作用，然后再介绍它们之间的关系。
Broker：activeMQ的一个整体代表
RegionBroker：负责分发broker的操作到相应的消息区域
Region：activeMQ目前有四种主要消息区域：队列域(queueRegion)、主题域(topicRegion)、临时队列域(tempQueueRegion)、临时主题域(tempTopicRegion)
TransportConnection：代表一个通讯连接
Destination：消息的目的地，主要包括两种Queue、Topic两种
Subscription：消息的消费者、订阅者
MessageStore：消息持久化存储，像比较复杂的Kaha存储机制就放在这
PendingMessageCursor：等待发给消费者的消息分发指针
ConnectionContext：用来维护发送请求所需的连接上下文

1）ActiveMQ模型分析—静态模型

下面我们把这些领域类的关系进行一个描述：
1、一个RegionBroker拥有4种消息域的对象。
2、RegionBroker拥有所有目的地对象(destination)
3、每个消息域(Region)也拥有它们对应的0或N个目的地对象(destination)
4、同时每个Region也拥有它们对应的0或N个消息消费者、订阅者(subscription)
5、每个目的地都有一个相应的持久化存储方式(messageStore)，以及一个等待发送的消息分发指针(pendingMessageCursor)
6、消息消费者和目的地可以彼此拥有0或N个
7、每个消费者都有一个对应的ConnectionContext，ConnectionContext里包括一个TransportConnection对象，通过TransportConnection把真实的消息发给消费者。
8、TransportConnection也可以做为通讯连接，侦听消息生产者发出的信息，所以每个TransportConnection会指向Broker对象。

2）ActiveMQ模型分析—–动态模型

消费生产者进程向activeMQ所在进程发送消息和消费者消费消息的过程如上图所示，消息传递的路径经过了核心领域模型，具体步骤如下：
1、生产者通过向activeMQ为它建立好的TransportConnection发送消息给activeMQ
2、TransportConnection对象找到RegionBroker
3、RegionBroker根据消息的类型找到对应的消息区域(Region)
4、该Region在它自己里面找到相应的消息目的地。
5、6：该目的地首先根据需要进行持久化操作，并使用待发送消息指针对象
7、当有合适的消息消费者、订阅者来到时，目的地会找到这些消费者
8、9：通过该消费者对应的TransportConnection，发给相应的消费者进程

11.ActiveMQ消息分发指针
消息分发游标是用来保存JMS消息的引用，消息游标的处理过程如下：
1.当producer发送的持久化消息到达broker之后，broker首先会把它保存在持久存储中
2.如果发现当前有活跃的consumer，而且这个consumer消费消息的速度能跟上producer生产消息的速度，那么ActiveMQ会直接把消息传递给broker内部跟这个consumer关联的queue。
3.如果当前没有活跃的consumer或者consumer消费消息的速度跟不上producer生产消息的速度，那么ActiveMQ会使用Pending Message Cursors保存对消息的引用。
4.Pending Message Cursors把消息引用传递给broker内部跟这个consumer关联的dispatch queue。以下是两种Pending Message Cursors：
• VM Cursor 在内存中保存消息的引用
• File Cursor 首先在内存中保存消息的引用，如果内存使用量达到上限，那么会把消息引用保存到临时文件中。
我们可以在activemq.xml 中配置消息分发指针的存储策略。

12.ActiveMQ的监控
1.activeMQ自动的管理站点
http://localhost:8161/admin
2.Advisory Messages
ActiveMQ 支持Advisory Messages，它允许我们通过标准的JMS 消息来监控系统.通过它我们可以得到关
于JMS provider、producers、consumers和destinations的信息。
3.QueueBrowser
使用QueueBrowser的消息预览，编程提供监控接口。

13.ActiveMQ配置连接URI
1.配置JMS连接最大闲置时间(消息服务器无消息)
jmsBrokerURL = tcp://218.241.100.165:61616?wireFormat.maxInactivityDuration=90000
该wireFormat.maxInactivityDuration = 90000的默认值是30000ms
wireFormat.maxInactivityDuration=0 这样的参数， wireFormat.maxInactivityDuration是心跳参数。
避免ActiveMQ在一段时间没有消息发送时抛出 “Channel was inactive for too long”异常。
2.maxReconnectDelay 最大重连间隔
failover:(tcp://127.0.0.1:61616?wireFormat.maxInactivityDuration=10000);maxReconnectDelay=10000
failover:(tcp://localhost:61616,tcp://remotehost:61616)?initialReconnectDelay=100
failover 失效备援
maxReconnectDelay=10000 最大重连间隔
3.设置异步发送消息
tcp://localhost:61616?jms.useAsyncSend=true
tcp://localhost:61616?jms.prefetchPolicy.all=100&jms.redeliveryPolicy.maximumRedeliveries=5
4.客户端消息缓存的数量
tcp://localhost:61616?jms.prefetchPolicy.all=50 ##设置客户端最多缓存50条消息
5.客户端的预支取策略。
tcp://localhost:61616?jms.prefetchPolicy.queuePrefetch=1

14.ActiveMQ稳定性和容错性考虑
1.保障Jms连接
使用失效备援机制，和间隔自动重试机制，程序控制等方面来控制。
failover:(tcp://localhost:61616)?initialReconnectDelay=100&;maxReconnectAttempts=5
failover transport是一种重新连接机制，用于建立可靠的传输。此处配置的是一旦ActiveMQ broker中断，Listener端将每隔100ms自动尝试连接，直至成功连接或重试5次连接失败为止。
failover还支持多个borker同时提供服务，实现负载均衡的同时可增加系统容错性，格式：failover:(uri1,…,uriN)?transportOptions
failover://(tcp://masterhost:61616,tcp://slavehost:61616)?randomize=false
failover:(uri1,…,uriN)?transportOptions
failover:uri1,…,uriN
failover:(tcp://localhost:61616)
2.JMSRedelivered
如果这个值为true，表示消息是被重新发送了。因为有时消费者没有确认他已经收到消息或者JMS提供者不确定消费者是否已经收到。
3.JMSExpiration
允许消息过期， setTimeToLive()设置消息的有效期。

15.ActiveMQ的failOver重连机制
“failover:(tcp://IPAddress1:61616,tcp://IPAddress1:61616)?initialReconnectDelay=100&maxReconnectAttempts=5”;
后面的参数initialReconnectDelay=100&maxReconnectAttempts=5“对每一个连接URI是通用的。
如果没有指定URI的获取方式，activeMQ会自动选择其中的一个URI来尝试建立连接（randomize 指定随机），获取连接后，ActiveMQ会维护连接的暂停和恢复。

以上面的URL为例,说明failOver的重连机制：
a. IPAddress1, IPAddress2上的broker1,broker2都正常运行，创建的Connection会使用IPAddress1的broker1来发送消息，这时不激活消费者。
b.关闭broker1，Connection会自动切换到broker2的URI上来发送消息。
c. 激活消费者，消费者会先尝试broker1，由于broker1不可用，使用broker2来收消息，
这时只能收到broker2上的消息。
d.再重新启动broker1，生产者，和消费者都仍然使用broker2来发送和接受消息。
e. 关闭broker2，生产者和消费者都会自动切换到broker1上，消费者就收到之前broker发送的消息了。

16.ActiveMQ安全管理
1.编程式实现
通过ActiveMQ提供的实现添加消息用户的权限（由SimpleAuthenticationPlugin类实现）。
2.配置实现
配置mq访问者信息， activemq安装目录下/conf/credentials.properties权限管理，在${ACTIVEMQ_HOME}/conf/activemq.xml 中配置

<plugins><simpleAuthenticationPlugin></simpleAuthenticationPlugin><authorizationPlugin></authorizationPlugin>
</plugins>

17.调整TCP传输设置
TCP传输是activeMQ最常用的传输方式。其中socketBufferSize和tcpNoDelay对传输性能有较大的影响。
socketBufferSize 通过tcp传输发送和接受数据的缓冲区大小，默认（ 65536 bytes）
tcpNoDelay - 默认为false。通常一个TCP socket缓冲区创建小的数据在发送之前。启用此选项 - 消息将被尽快发送。
url = “failover://(tcp://localhost:61616?tcpNoDelay=true)”;

18.ActiveMQ集群部署
1.多个消息提供者
使用Network of brokers，以便在broker之间存储转发消息。
2.多个消息消费者
ActiveMQ支持订阅同一个queue的consumers上的集群。如果一个consumer失效，那么所有未被确认（unacknowledged）的消息都会被发送到这个queue上其它的consumers。如果某个consumer的处理速度比其它consumers更快，那么这个consumer就会消费更多的消息。

Master/salve Server
1.主辅服务器的作用
主辅服务器：提供消息服务。
辅服务器：提供消息的备份，服务的备份。
2.Pure Master Slave的工作方式
A）服务端：
Slave broker消费master broker上所有的消息状态，例如消息、确认和事务状态等。
Slave broker不提供消息服务。
Master broker只有在消息成功被复制到slave broker之后才会响应客户。
master broker失效的时候，slave broker可以启动network connectors和transport connectors，提供消息服务，也可以跟着停止。
B）客户端：
使用failover的机制 uri = “failover://(tcp://masterhost:61616,tcp://slavehost:61616)?randomize=false ”;
3.配置
Master broker不需要特殊的配置。
Slave broker需要进行以下配置：

<broker masterConnectorURI="tcp://masterhost:62001" shutdownOnMasterFailure="false">

4.限制
只能有一个slave broker连接到master broker。
master broker失效而导致slave broker成为master之后，之前的master broker只有在当前的master broker（原slave broker）停止后才能重新生效。

19.Spring和ActiveMQ的结合
使用spring对jms的支持，配置jms的各个组件
1 配置jms连接工厂

<amq:connectionFactory id="jmsConnectionFactory" brokerURL="vm://localhost" />

2 配置消息队列

<amq:queue name="destination" physicalName=“queuename" />

3 配置消息监听器

<bean id="messageListener"class="org.springframework.jms.listener.adapter.MessageListenerAdapter"><constructor-arg><bean class=“类路径"></bean></constructor-arg><!--  配置监听到jms方法后调用的执行方法--><property name="defaultListenerMethod" value="printMyOut" /><!-- custom MessageConverter define --><property name="messageConverter" ref="invokeMessageConverter" /
</bean>

4 配置消息监听容器

<bean id="listenerContainer"class="org.springframework.jms.listener.DefaultMessageListenerContainer"><property name="connectionFactory" ref="jmsConnectionFactory" /><property name="destination" ref="destination" /><property name="messageListener" ref="messageListener" />
</bean>

5 配置jms消息转换器

<bean id="invokeMessageConverter" class="com.components.jms.InvokeMessageConverter" />

6.配置Spring的jms处理模版类（jmsTemplte）

<bean id="jmsTemplate" class="org.springframework.jms.core.JmsTemplate"><property name="connectionFactory"><ref local="jmsFactory" /></property><property name="defaultDestinationName" value="subject" /><!--区别它采用的模式为false是p2p为true是订阅<property name="pubSubDomain" value="true"/>--><!-- custom MessageConverter --><property name="messageConverter" ref="invokeMessageConverter" />
</bean>

7.消息生产者和消息消费者
该部分可以根据业务需要，用户自己编程实现。

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