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接上一篇：RocketMQ入门到入土（七 )为什么同一个消费组设置不同tag会出现奇怪现象

一、问题描述

面试官：RocketMQ的Consumer是如何做的负载均衡？比如：5个Consumer进程同时消费一个Topic，这个Topic只有4个queue会出现啥情况？反之Consumer数量小于queue的数据是啥情况？

应聘者：一脸懵逼。

二、源码剖析

1、RebalancePushImpl

public class RebalancePushImpl extends RebalanceImpl {public RebalancePushImpl(String consumerGroup, MessageModel messageModel,AllocateMessageQueueStrategy allocateMessageQueueStrategy,MQClientInstance mQClientFactory, DefaultMQPushConsumerImpl defaultMQPushConsumerImpl) {// 可以看到很简单，调用了父类RebalanceImpl的构造器super(consumerGroup, messageModel, allocateMessageQueueStrategy, mQClientFactory);this.defaultMQPushConsumerImpl = defaultMQPushConsumerImpl;}

2、RebalanceImpl

public abstract class RebalanceImpl {// 很简单，就是初始化一些东西，关键在于下面的doRebalancepublic RebalanceImpl(String consumerGroup, MessageModel messageModel,AllocateMessageQueueStrategy allocateMessageQueueStrategy,MQClientInstance mQClientFactory) {this.consumerGroup = consumerGroup;this.messageModel = messageModel;this.allocateMessageQueueStrategy = allocateMessageQueueStrategy;this.mQClientFactory = mQClientFactory;}/*** 分配消息队列，命名抄袭spring，doXXX开始真正的业务逻辑** @param isOrder：是否是顺序消息 true：是；false：不是*/public void doRebalance(final boolean isOrder) {// 分配每个topic的消息队列Map<String, SubscriptionData> subTable = this.getSubscriptionInner();if (subTable != null) {for (final Map.Entry<String, SubscriptionData> entry : subTable.entrySet()) {final String topic = entry.getKey();try {// 这个是关键了this.rebalanceByTopic(topic, isOrder);} catch (Throwable e) {if (!topic.startsWith(MixAll.RETRY_GROUP_TOPIC_PREFIX)) {log.warn("rebalanceByTopic Exception", e);}}}}// 移除未订阅的topic对应的消息队列this.truncateMessageQueueNotMyTopic();}
}

2.1、rebalanceByTopic

private void rebalanceByTopic(final String topic, final boolean isOrder) {switch (messageModel) {case CLUSTERING: {// 获取topic对应的队列和consumer信息，比如mqSet如下/*** 0 = {MessageQueue@2151} "MessageQueue [topic=myTopic001, brokerName=broker-a, queueId=3]"* 1 = {MessageQueue@2152} "MessageQueue [topic=myTopic001, brokerName=broker-a, queueId=0]"* 2 = {MessageQueue@2153} "MessageQueue [topic=myTopic001, brokerName=broker-a, queueId=2]"* 3 = {MessageQueue@2154} "MessageQueue [topic=myTopic001, brokerName=broker-a, queueId=1]"*/Set<MessageQueue> mqSet = this.topicSubscribeInfoTable.get(topic);// 所有的Consumer客户端cid，比如：172.16.20.246@7832List<String> cidAll = this.mQClientFactory.findConsumerIdList(topic, consumerGroup);if (mqSet != null && cidAll != null) {List<MessageQueue> mqAll = new ArrayList<MessageQueue>();// 为什么要addAll到list里，因为他要排序mqAll.addAll(mqSet);// 排序消息队列和消费者数组，因为是在进行分配队列，排序后，各Client的顺序才能保持一致。Collections.sort(mqAll);Collections.sort(cidAll);// 默认选择的是org.apache.rocketmq.client.consumer.rebalance.AllocateMessageQueueAveragelyAllocateMessageQueueStrategy strategy = this.allocateMessageQueueStrategy;// 根据队列分配策略分配消息队列List<MessageQueue> allocateResult = null;try {// 这个才是要介绍的真正C位，strategy.allocate()allocateResult = strategy.allocate(this.consumerGroup,this.mQClientFactory.getClientId(),mqAll,cidAll);} catch (Throwable e) {return;}}}}
}

3、AllocateMessageQueueAveragely

3.1、allocate

public class AllocateMessageQueueAveragely implements AllocateMessageQueueStrategy {private final InternalLogger log = ClientLogger.getLog();@Overridepublic List<MessageQueue> allocate(String consumerGroup, String currentCID, List<MessageQueue> mqAll,List<String> cidAll) {/*** 参数校验的代码我删了。*/List<MessageQueue> result = new ArrayList<MessageQueue>();/*** 第几个Consumer，这也是我们上面为什么要排序的重要原因之一。* Collections.sort(mqAll);* Collections.sort(cidAll);*/int index = cidAll.indexOf(currentCID);// 取模，多少消息队列无法平均分配 比如mqAll.size()是4，代表4个queue。cidAll.size()是5，代表一个consumer，那么mod就是4int mod = mqAll.size() % cidAll.size();// 平均分配// 4 <= 5 ? 1 : (4 > 0 && 1 < 4 ? 4 / 5 + 1 : 4 / 5)int averageSize =mqAll.size() <= cidAll.size() ? 1 : (mod > 0 && index < mod ? mqAll.size() / cidAll.size()+ 1 : mqAll.size() / cidAll.size());// 有余数的情况下，[0, mod) 平分余数，即每consumer多分配一个节点；第index开始，跳过前mod余数。int startIndex = (mod > 0 && index < mod) ? index * averageSize : index * averageSize + mod;// 分配队列数量。之所以要Math.min()的原因是，mqAll.size() <= cidAll.size()，部分consumer分配不到消息队列。int range = Math.min(averageSize, mqAll.size() - startIndex);for (int i = 0; i < range; i++) {result.add(mqAll.get((startIndex + i) % mqAll.size()));}return result;}
}

3.2、解释

看着这算法凌乱的很，太复杂了！说实话，确实挺复杂，蛮罗嗦的，但是代数法可以得到如下表格：

所以得出如下真香定律（也是回击面试官的最佳答案）：

• queue个数大于Consumer个数，且queue个数能整除Consumer个数的话， 那么Consumer会平均分配queue。（比如上面表格的Consumer有2个 可以整除部分）

• queue个数大于Consumer个数，且queue个数不能整除Consumer个数的话， 那么会有一个Consumer多消费1个queue，其余Consumer平均分配。（比如上面表格的Consumer有3个 不可整除部分）

• queue个数小于Consumer个数，那么会有Consumer闲置，就是浪费掉了，其余Consumer平均分配到queue上。（比如上面表格的Consumer有5个 无法都分配部分）

4、补充

queue选择算法也就是负载均衡算法有很多种可选择：

• AllocateMessageQueueAveragely：是前面讲的默认方式

• AllocateMessageQueueAveragelyByCircle：每个消费者依次消费一个partition，环状。

• AllocateMessageQueueConsistentHash：一致性hash算法

• AllocateMachineRoomNearby：就近元则，离的近的消费

• AllocateMessageQueueByConfig：是通过配置的方式

三、何时Rebalance

那就得从Consumer启动的源码开始看起，先看Consumer的启动方法start()

public class DefaultMQPushConsumerImpl implements MQConsumerInner {private MQClientInstance mQClientFactory;// 启动Consumer的入口函数public synchronized void start() throws MQClientException {this.mQClientFactory = MQClientManager.getInstance().getOrCreateMQClientInstance(this.defaultMQPushConsumer, this.rpcHook);// 调用MQClientInstance的start方法，追进去看看。mQClientFactory.start();}
}

看看mQClientFactory.start();都干了什么

public class MQClientInstance {private final RebalanceService rebalanceService;public void start() throws MQClientException {synchronized (this) {// 调用RebalanceService的start方法，别慌，继续追进去看看this.rebalanceService.start();}}
}

看看rebalanceService.start();都干了什么，先看下他的父类ServiceThread

/** 首先可以发现他是个线程的任务，实现了Runnable接口* 其次发现上步调用的start方法居然就是thread.start()，那就相当于调用了RebalanceService的run方法*/
public abstract class ServiceThread implements Runnable {public void start() {this.thread = new Thread(this, getServiceName());this.thread.setDaemon(isDaemon);this.thread.start();}
}

最后来看看RebalanceService.run()

public class RebalanceService extends ServiceThread {/*** 等待时间的间隔，毫秒，默认是20s*/private static long waitInterval =Long.parseLong(System.getProperty("rocketmq.client.rebalance.waitInterval", "20000"));@Overridepublic void run() {while (!this.isStopped()) {// 等待20s，然后超时自动释放锁执行doRebalancethis.waitForRunning(waitInterval);this.mqClientFactory.doRebalance();}}
}

到这里真相大白了。

当一个consumer出现宕机后，默认最多20s，其它机器将重新消费已宕机的机器消费的queue，同样当有新的Consumer连接上后，20s内也会完成rebalance使得新的Consumer有机会消费queue里的msg。

等等，好像有问题：新上线一个Consumer要等20s才能负载均衡？这不是搞笑呢吗？肯定有猫腻。

确实，新启动Consumer的话会立即唤醒沉睡的线程， 让他立马进行this.mqClientFactory.doRebalance();，源码如下

public class DefaultMQPushConsumerImpl implements MQConsumerInner {// 启动Consumer的入口函数public synchronized void start() throws MQClientException {        // 看到了没！！！， 见名知意，立即rebalance负载均衡this.mQClientFactory.rebalanceImmediately();}
}

END

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