Kafka之Producer生产者

Kafka生产者的消息对象定义：

• topic：主题名称
• partition：指定的分区号
• headers：消息头部，一般不用指定。
• key：用来指定消息的键，它不仅仅是消息附加信息，可以通过它来计算分区号来发往指定分区。topic对消息进行归类，key可以对消息进行二次归类。
• value：消息体。如果消息体为空，则称为墓碑消息。
• timestamp：时间戳，它有两种类型，CreateTime和LogAppendTime，分别是消息创建时间和消息追加到日志文件的时间 。

必要参数配置

在创建生产者时需要配置一些参数的，比如需要连接的Kafka集群地址等。

• bootstarp.servers:用来指定kafka集群地址。格式host1:port1,host2:port2。并不需要配置所有broker地址，生成者会从指定的broker中找到其他broker信息，建议至少配置2台。
• key.serializer和value.serializer:broker端接收的消息必须是byte字节数组形式。key.serializer和value.serializer分别指定key和value序列化时的序列化器。
• client.id：非必填。指定客户端id，不填会自动生成。

发送消息的三种方式

1.发后即忘、2.同步、3.异步。
我们看下异步方式：可以传入一个Callback对象，有响应是会回调或者抛出异常。
红圈中，两者只有一个值为null。

发后既忘：直接调用send方法，不会对返回值进行其他操作。

同步：既然是Future类型，那么get方法是阻塞直到获取返回结果。可以看到KafkaProducer的send方法返回都是Future类型。RecprdMetadata可获得主题、分区号、偏移量、时间戳等等。

同步编程方式

序列化器

生产者需要用序列化器将对象转为字节数组发送到网络中，消费者需要用反序列化器将字节数组转为相应的对象。
Serializer接口的相关实现类

接口中的方法

建议：序列化和反序列化，最好使用JSON、thrift、protobuf等成熟的序列化协议。

分区器

Kafka默认提供的分区器是DefaultPartitioner.java。如果key不为null，那么会进行hash计算，用哈希值来计算分区号。如果key为null，会轮询发往topic内的各个分区。如果新增分区，那么key不再会映射到原来分区上。

生产者拦截器

生产者拦截器可以用来在消息发送前做一些准备工作，过滤不符合的消息、修改消息、发送回调逻辑前做一些定制需求，比如统计。

发送流程

kafka由两个线程协调运行，分别是主线程和Sender线程（发送线程）。主线程由KafkaProducer创建消息，可能通过拦截器、序列化器、分区器，最后进入消息累加器RecordAccumulator。Sender线程从消息累加器中获取消息发往kafka。

RecordAccumulator消息累加器主要用来缓存消息以便Sender线程批量发送消息。

每个分区都维护一个双端队列。队列内容为ProducerBatch。消息写入到双端队列尾部，读取从头部。ProducerBatch中可以包含一个或者多个ProducerRecord。

消息在网络上都是以字节形式传输的，发送之前需要创建一块内存区域来保存对应的消息。为了防止频繁的创建和释放ByteBuffer，RecordAccumulator里有一个BufferPool，它只针对特定大小的ByteBuffer进行管理，其他大小的ByteBuffer不会缓存进去。通过batch.size来指定特定大小。

当一条消息ProducerRecord流入RecordAccumulator消息累加器时，会寻找与消息分区对应的双端队列（如果没有则新建），再从双端队列尾部取出ProducerBatch（如果没有则新建），查看ProdcuerBatch是否还可以写入这一条消息，可以写入则不用创建新的。在新建ProducerBatch时，会评估这条消息是否超过了batch.size参数大小，如果没有超过，就以batch.size的参数大小创建ProducerBatch，可以通过BufferPool来进行管理复用。

Sender从RecordAccumulator中获取缓存的消息后，会将原本的<分区，Deque>保存形式转变为，Node表示Kafka集群的broker节点。对于网络连接来说，生产者客户端与具体的broker节点进行连接，并不关心消息属于哪个分区。对于KafkaProducer应用逻辑来说，只关心向哪个分区发送消息。这里做了一个应用逻辑到网络IO层面转换。

转换后，Sender再次转为形式，Request指kafka各种协议请求。

请求从Sender线程发往Kafka之前还会保存到InFlightRequest中，主要是缓存已经发送出去但还没收到响应的请求。通过配置参数max.in.flight.requests.per.connection可以现在每个链接最多缓存的请求数。超过后，不能再向这个连接发送更多的请求。

元数据更新：
首先要知道LeastLoadedNod：即所有Node中负载最小的那一个。负载最小是通过每个Node在InFlightRequest中还未确认的请求决定的。可以看到Node1是。

LeastLoadedNode可应用于多个场合，比如元数据请求、消费者组播协议的交互。

元数据是指Kafka集群的元数据，这些元数据记录了集群中有哪些主题，这些主题有哪些分区，每个分区的leader副本在哪个节点上，follower副本分配在哪些节点上，哪些副本在ISR、AR等集合中，集群中有哪些节点，控制器节点又是哪一个等信息。

当需要更新元数据信息时，会挑选出来LeastLoadedNode，然后向这个Node发送MetaRequest请求具体的元数据信息。更新操作由Sender发起，创建完MetaRequest后同样存入InFlightRequests中。主线程需要读取这些信息，数据同步通过Synchronized和final关键字保障。