RocketMQ Push消息给消费者 解析——图解、源码级解析

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最近更新：2022年9月9日

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概述

RocketMQ中消费者有两种方式获得消息来消费：Push模式和Pull模式

1. Push模式：服务端将消息推送到客户端
2. Pull模式：客户端不断请求服务端，或许消息

实际上这两种模式的底层实现都是采用的Consumer主动拉取消息的方式

在Push方式里，把Consumer轮询过程封装起来了，并注册了MessageListener监听器，当拉取到消息后唤醒监听器来消费，所以感觉消息就像是被服务端推过来的一样

在Pull模式中，Consumer拉取消息的过程需要我们自己编写：

1. 根据Topic拿到所有的MQ
2. 拉取MQ中的消息
3. 记录下一次要拉取消息的offset，以便之后在此位置继续获取消息

RocketMQ保证消息实时性的机制？
这里RocketMQ采用了长连接的方式实现，有点像同步IO的概念，如果服务端没有消息时就会阻塞该请求不返回，直到有数据或超时才返回给Consumer。Consumer处理完消息后再向服务端发送新的请求，重复上面的过程…

Push消息消费流程

整体的代码执行流程如下：

开启消息消费

回到DefaultMQPushConsumerImpl#start方法中的某一段：

// 注册消费者
 boolean registerOK = mQClientFactory.registerConsumer(this.defaultMQPushConsumer.getConsumerGroup(), this);
 // 注册失败则抛出异常
 if (!registerOK) {
     this.serviceState = ServiceState.CREATE_JUST;
     this.consumeMessageService.shutdown(defaultMQPushConsumer.getAwaitTerminationMillisWhenShutdown());
     throw new MQClientException("The consumer group[" + this.defaultMQPushConsumer.getConsumerGroup()
         + "] has been created before, specify another name please." + FAQUrl.suggestTodo(FAQUrl.GROUP_NAME_DUPLICATE_URL),
         null);
 }
 // 开启消息消费
 mQClientFactory.start();

可以看出，注册完成MQ消费者之后，就调用mQClientFactory.start();来开启消费者消费消息，源码如下：

public void start() throws MQClientException {

        synchronized (this) {
            switch (this.serviceState) {
                case CREATE_JUST:
                    this.serviceState = ServiceState.START_FAILED;
                    // 如果注册中心得url未给出，可以通过Http请求从其他地方获取
                    if (null == this.clientConfig.getNamesrvAddr()) {
                        this.mQClientAPIImpl.fetchNameServerAddr();
                    }
                    // 启动响应-响应通道
                    this.mQClientAPIImpl.start();
                    // 启动多个定时任务
                    this.startScheduledTask();
                    // 启动pull取消息服务
                    this.pullMessageService.start();
                    // Start rebalance service
                    this.rebalanceService.start();
                    // 传入false表示不启动push服务
                    this.defaultMQProducer.getDefaultMQProducerImpl().start(false);
                    log.info("the client factory [{}] start OK", this.clientId);
                    this.serviceState = ServiceState.RUNNING;
                    break;
                case START_FAILED:
                    throw new MQClientException("The Factory object[" + this.getClientId() + "] has been created before, and failed.", null);
                default:
                    break;
            }
        }
    }

通过源码可以看出，开启消息消费之后，会根据服务的状态进行消费消息的各项准备：

1. 如果服务的状态是CREATE_JUST，先会吧服务状态设置为START_FAILED，如果各项初始化任务都正常执行完毕，则会把服务状态设置为RUNNING，表示正在运行
2. this.mQClientAPIImpl.start();开启请求-响应，底层基于Netty
3. this.startScheduledTask();启动多个定时任务，如果此时注册中心地址为null，则会没2min获取一次
4. this.pullMessageService.start();开始拉取消息
5. this.rebalanceService.start();消费者开启负载均衡消费消息，每20s一次，根据负载均衡策略选择机器

接收消息

通过上面的分析，this.pullMessageService.start();开启了接收消息模式，其中PullMessageService类继承了ServiceThread类，意味着PullMessageService使用多线程消费消息。

当PullMessageService对象调用start方法时，会执行多线程定义的run方法来拉取消息：

@Override
    public void run() {
        log.info(this.getServiceName() + " service started");
		// 服务没有停止则执行循环
        while (!this.isStopped()) {
            try {
            	// 使用BlockingQueue阻塞队列，获取队列中的请求并执行
                PullRequest pullRequest = this.pullRequestQueue.take();
                // 拉取消息
                this.pullMessage(pullRequest);
            } catch (InterruptedException ignored) {
            } catch (Exception e) {
                log.error("Pull Message Service Run Method exception", e);
            }
        }

        log.info(this.getServiceName() + " service end");
    }

其中用到了BlockingQueue阻塞队列来进行消息的拉取，当提交了消息拉取请求后，如果队列里面为空则立刻执行。

可以发现DefaultMQPushConsumerImpl调用的还是拉取消息的方法，拉取消息的源码如下：

public void pullMessage(final PullRequest pullRequest) {
        /*
        ......
         */
        
        // 判断队列是否被lock住，如果被锁住了，则延迟一段时间再拉取
        // 顺序消费的逻辑
        if (processQueue.isLocked()) {
            if (!pullRequest.isPreviouslyLocked()) {
                long offset = -1L;
                try {
                    offset = this.rebalanceImpl.computePullFromWhereWithException(pullRequest.getMessageQueue());
                } catch (Exception e) {
                    this.executePullRequestLater(pullRequest, pullTimeDelayMillsWhenException);
                    log.error("Failed to compute pull offset, pullResult: {}", pullRequest, e);
                    return;
                }
                boolean brokerBusy = offset < pullRequest.getNextOffset();
                log.info("the first time to pull message, so fix offset from broker. pullRequest: {} NewOffset: {} brokerBusy: {}",
                        pullRequest, offset, brokerBusy);
                if (brokerBusy) {
                    log.info("[NOTIFYME]the first time to pull message, but pull request offset larger than broker consume offset. pullRequest: {} NewOffset: {}",
                            pullRequest, offset);
                }

                pullRequest.setPreviouslyLocked(true);
                pullRequest.setNextOffset(offset);
            }
        } else {
            this.executePullRequestLater(pullRequest, pullTimeDelayMillsWhenException);
            log.info("pull message later because not locked in broker, {}", pullRequest);
            return;
        }
		
		// 获取Topic对应的订阅信息，如果不存在，则延迟拉取消息
        final SubscriptionData subscriptionData = this.rebalanceImpl.getSubscriptionInner().get(pullRequest.getMessageQueue().getTopic());
        if (null == subscriptionData) {
            this.executePullRequestLater(pullRequest, pullTimeDelayMillsWhenException);
            log.warn("find the consumer's subscription failed, {}", pullRequest);
            return;
        }
        
        /*
        ......
         */
    }

拉取消息的具体处理步骤如下：

1. 判断ProcessQueue是否被废弃，如果为true则直接返回
2. 记录最后拉取消息的时间
3. 判断Consumer是否正在运行，如果返回false则延迟3000ms拉取消息
4. 判断Consumer是否被锁住，如果返回true则延迟1000ms拉取消息
5. 判断Consumer持有的消息数量是否超过最大数量1000，如果返回true则说明消费者缓冲区已经满了，延迟50ms拉取消息
6. 判断消息Offset是否大于2000，如果返回true则延迟50ms拉取消息
7. 顺序消费消息，使用分布式锁锁定MQ来保证一条一条消费消息。如果MQ不是被第一次锁定，则从上一次消费到的位置开始消费，如果获取锁失败则延迟一段时间再拉取消息
8. 如果获取到的offset小于nextOffset，说明已经越界，延迟3000ms再进行消费

默认消费方式是从MaxOffset开始往前消费的

9. 获取Topic对应的订阅消息如果不存在则延迟拉3000ms取消息
10. 拉取消息使用带有回调的PullCallback，当拉取消息成功时开始消费

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具体的消费消息的逻辑是使用向pullCallback中传入匿名内部类的方式，一旦拉取到消息之后，就会回调到内部类中的onSuccess方法执行具体的逻辑，源码如下所示：

// 消费消息的具体流程
PullCallback pullCallback = new PullCallback() {
    @Override
    public void onSuccess(PullResult pullResult) {
        // 拉取结果不为空
        if (pullResult != null) {
            pullResult = DefaultMQPushConsumerImpl.this.pullAPIWrapper.processPullResult(pullRequest.getMessageQueue(), pullResult,
                    subscriptionData);

            switch (pullResult.getPullStatus()) {
                case FOUND:
                    // 设置下次拉取消息的offset
                    long prevRequestOffset = pullRequest.getNextOffset();
                    pullRequest.setNextOffset(pullResult.getNextBeginOffset());
                    long pullRT = System.currentTimeMillis() - beginTimestamp;
                    DefaultMQPushConsumerImpl.this.getConsumerStatsManager().incPullRT(pullRequest.getConsumerGroup(),
                            pullRequest.getMessageQueue().getTopic(), pullRT);

                    long firstMsgOffset = Long.MAX_VALUE;
                    // 如果没有拉取到消息则立刻再拉取消息一次
                    if (pullResult.getMsgFoundList() == null || pullResult.getMsgFoundList().isEmpty()) {
                        DefaultMQPushConsumerImpl.this.executePullRequestImmediately(pullRequest);
                    } else {
                        firstMsgOffset = pullResult.getMsgFoundList().get(0).getQueueOffset();

                        DefaultMQPushConsumerImpl.this.getConsumerStatsManager().incPullTPS(pullRequest.getConsumerGroup(),
                                pullRequest.getMessageQueue().getTopic(), pullResult.getMsgFoundList().size());
                        // 提交拉取到的消息到processQueue中，返回上一批次的消息是否已经消费完了
                        boolean dispatchToConsume = processQueue.putMessage(pullResult.getMsgFoundList());
                        // 在有序模式下，只有dispatchToConsume为true才提交，并发模式不受影响
                        DefaultMQPushConsumerImpl.this.consumeMessageService.submitConsumeRequest(
                                pullResult.getMsgFoundList(),
                                processQueue,
                                pullRequest.getMessageQueue(),
                                dispatchToConsume);
                        // 如果处理消息都需要和上次保持一定时间间隔，则稍后再执行
                        if (DefaultMQPushConsumerImpl.this.defaultMQPushConsumer.getPullInterval() > 0) {
                            DefaultMQPushConsumerImpl.this.executePullRequestLater(pullRequest,
                                    DefaultMQPushConsumerImpl.this.defaultMQPushConsumer.getPullInterval());
                        } else {
                            DefaultMQPushConsumerImpl.this.executePullRequestImmediately(pullRequest);
                        }
                    }

                    // 当前offset小于上一次的offset则报错
                    if (pullResult.getNextBeginOffset() < prevRequestOffset
                            || firstMsgOffset < prevRequestOffset) {
                        log.warn(
                                "[BUG] pull message result maybe data wrong, nextBeginOffset: {} firstMsgOffset: {} prevRequestOffset: {}",
                                pullResult.getNextBeginOffset(),
                                firstMsgOffset,
                                prevRequestOffset);
                    }

                    break;
                case NO_NEW_MSG:
                case NO_MATCHED_MSG:    // 没有匹配到消息的情况
                    // 设置下次拉取消息的offset
                    pullRequest.setNextOffset(pullResult.getNextBeginOffset());
                    // 持久化消费进度
                    DefaultMQPushConsumerImpl.this.correctTagsOffset(pullRequest);
                    // 提交消费请求
                    DefaultMQPushConsumerImpl.this.executePullRequestImmediately(pullRequest);
                    break;
                case OFFSET_ILLEGAL:    // offset非法的情况
                    log.warn("the pull request offset illegal, {} {}",
                            pullRequest.toString(), pullResult.toString());
                    // 设置下次拉取消息的offset
                    pullRequest.setNextOffset(pullResult.getNextBeginOffset());
                    // 设置ProcessQueue废弃
                    pullRequest.getProcessQueue().setDropped(true);
                    // 提交延迟处理任务，将ProcessQueue移除
                    DefaultMQPushConsumerImpl.this.executeTaskLater(new Runnable() {

                        @Override
                        public void run() {
                            try {
                                // 更新消费进度，同步消费进度到Broker
                                DefaultMQPushConsumerImpl.this.offsetStore.updateOffset(pullRequest.getMessageQueue(),
                                        pullRequest.getNextOffset(), false);

                                DefaultMQPushConsumerImpl.this.offsetStore.persist(pullRequest.getMessageQueue());
                                // 将ProcessQueue移除
                                DefaultMQPushConsumerImpl.this.rebalanceImpl.removeProcessQueue(pullRequest.getMessageQueue());

                                log.warn("fix the pull request offset, {}", pullRequest);
                            } catch (Throwable e) {
                                log.error("executeTaskLater Exception", e);
                            }
                        }
                    }, 10000);
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }

    @Override
    public void onException(Throwable e) {
        if (!pullRequest.getMessageQueue().getTopic().startsWith(MixAll.RETRY_GROUP_TOPIC_PREFIX)) {
            log.warn("execute the pull request exception", e);
        }
        // 出现异常的话就延迟拉取消息
        DefaultMQPushConsumerImpl.this.executePullRequestLater(pullRequest, pullTimeDelayMillsWhenException);
    }
};

根据上面的代码，具体的消费消息的流程：

1. 使用pullAPIWrapper获取内存中ByteBuffer中的数据，得到拉取消息的结果
2. 根据拉取消息后结果的状态来判断是否有消息可以被消费
   a. FOUND：发现消息
   b. NO_NEW_MSG：没有新消息可被拉取
   c. NO_MATCHED_MSG：消息不匹配
   d. OFFSET_ILLEGAL：offset非法，可能是消息太大

如果是FOUND状态，表示可以进行下一步的消费，之后的步骤如下：

1. 获取消息拉取的offset，设置下一次拉取消息的offset，同时统计消息消费响应时间
2. 如果没有拉取到消息，马上进行下一次拉取，如果拉取到消息，则把消息提交至ProcessQueue里

这里ProcessQueue使用了TreeMap底层数据结构来提高检索效率，以快速判断消息是否消费完毕