ActiveMQ断线重连技巧，即通信高可用的配置
最近在做一个内部应用的时候，应用到了ActiveMQ作为服务之间消息传递，解耦服务之间的关联，但是在应用的过程中遇到了连接断线无法重连的问题，下面基于这个问题，深入了解一下ActiveMQ的一些相关原理和知识。
一、前置知识
1.1 基础概念
ActiveMQ中有3个重要的角色：Broker、Producer、Consumer。
Broker为消息代理，它是ActiveMQ服务端角色，接收客户端的链接并提供消息通信的核心服务。
Producer是消息生产者，客户端角色
Consumer是消息消费者，客户端角色。
要保证Producer和Consumer正常通信，主要是通过Broker来实现的，Broker既代理了Producer同时也代理了Consumer，这样Broker才能知道哪些是生产者，哪些是消费者，不至于不同的消息被本不属于它的消费者给消费了。Broker内部的机制我们下一节学习。
那么生产者和消费者如何实现通信的呢？ActiveMQ定义的连接器（connector）就是用来约定ActiveMQ的节点之间如何通信的。
1.2 连接器
ActiveMQ通过网络连接器这种连接机制来实现客户端与服务端之间的通信。ActiveMQ提供了两种连接器：
- 传输连接器(transport connector)：用于客户端和服务端之间( client-to-broker)的通信。
- 网络连接器(network connector)：用户集群中多个服务端之间(broker-to-broker)的通信。
1.3 传输连接器包括的协议
- tcp，默认使用的协议，符合大多数的使用场景。
- udp，客户端使用udp协议和服务端通信，当客户端和服务端之间存在防火墙可以考虑使用udp协议。
- vm，当客户端和服务端在同一个JVM中可以考虑使用。直接使用虚拟机本地方法调用，从而避免网络通信的开销。
- nio，本质上还是tcp，只是使用了java NIO包，某些场景下可能性能更好。
- ssl，基于tcp提供安全的通信。
- http/https，允许客户端使用REST或Ajax的方式进行连接，可以通过JS给ActiveMQ发送消息。
- multicast，客户端使用组播的方式连接到服务端。
- websocket，可以通过HTML5中的websocket技术连接服务端。
- amqp，高级消息队列协议，很多消息中间件都支持该协议。ActiveMQ5.8版本开始支持。
- mqtt，MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议，主要应用在loT(物联网)。
- stomp，STOMP是在WebSocket之上提供了一个基于帧的线路格式（frame-based wire format）层，用来定义消息的语义，就像HTTP在TCP套接字之上添加了请求-响应模型层一样。ActiveMQ5.6版本开始支持
二、ActiveMQ断线发生的场景
ActiveMQ的客户端与ActiveMQ的Broker（消息代理）之间的网络连接发生断开，如果未采用高可用的配置，那么Producer无法向MQ中生产对象，同理Customer也无法消费MQ中的消息，整个业务就会出现暂停。
默认的情况下如果ActiveMQ服务正常，那么所有Client服务启动，都会自动在Broker中进行注册，这样就能实现消息生产和消费。但是如果Client服务正常，ActiveMQ服务宕机了进行重启或当网络不稳定或出现故障导致连接断开时，ActiveMQ是不会主动实现Client与Broker进行重连的，此时所有服务都正常，由于连接未建立，所以整个业务也无法实现消息的生产和消费。
三、ActiveMQ断线重连的实现原理
ActiveMQ的断线重连机制的实现原理主要是基于网络通信和消息重试机制。当ActiveMQ的客户端与Broker之间的连接断开时，客户端会检测到这个事件，并尝试重新建立连接。，ActiveMQ的客户端会检测到连接中断事件，然后触发一个重连机制。客户端会尝试重新连接到一个或多个Broker的URL。在默认情况下，如果连接断开，客户端会新起一个线程，不断的从url参数中获取一个url来重试连接。这种重试机制通常会进行一定的次数限制，以避免无限制的重试导致资源浪费或其他问题。
另外，在重连过程中，ActiveMQ的客户端还会尝试恢复之前未发送成功的消息。这个过程主要是通过持久化消息存储来实现的。在连接断开时，客户端会将未发送成功的消息存储到持久化存储中，如数据库或文件系统等。当客户端成功连接到Broker后，会从持久化存储中恢复这些消息，并进行重新发送。
四、ActiveMQ断线重连的配置
ActiveMQ提供了客户端和服务器端通信高可用的配置，
failover，为客户端提供重连服务端的逻辑，允许配置多个上面介绍的不同协议的连接配置，并随机的从其中选择一个进行连接，如果失败则继续选择其他服务重试。failover的配置格式：failover:(tcp://ip1:61616,tcp://ip2:61616)?initialReconnectDelay=100。
fanout，采用复制的方式将消息发送给多个服务端，配置格式为：fanout:(tcp://localhost:61629,udp://localhost:61639,tcp://localhost:61649)
4.1 failover
failover是一种ActiveMQ提供的失效转移（也叫故障转移）的策略。其原理是如果服务先连接到tcp://ip1:61616这个消息队列，如果因为网络抖动或其他意外情况导致ip1无法连接，failover会自动切换到ip2:61616这个消息队列，实现了消息高可用，如果ip1的网路正常了，failover又会尝试连接回来。但是这与断线重连有什么关系呢？
经过我的验证，如果只配置了一个ActiveMQ，如：failover:(tcp://ip1:61616)?initialReconnectDelay=100 当ip1上的ActiveMQ出现了问题，此时failover无法进行故障转移，他就会在initialReconnectDelay定义的100毫秒后进行ip1的重连，从而导致Client与ip1的Broker重新建立链接，实现了断线重连的功能。
4.2 fanout
采用复制的方式将消息发送给多个服务端，这里面虽然没有断线重连，但是实现了消息发送的高可用，这里面需要注意一点，如果Customer在没有很好的处理消息的情况下，有可能Productor生产了一个消息，发送给多个消息队列，Customer消费了多次消息，导致数据重复，所以需要注意Customer消息消费逻辑的幂等性。
4.3 自定义函数实现断线重连
JMS提供了ExceptionListener接口用于侦听JMS消息链接异常，以下是基于JMS的ExceptionListener接口实现的断线自动重连的示例：
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
import javax.jms.ExceptionListener;
import javax.jms.JMSException;
/**
* JMS 重连接实现
* 通过实现{@link ExceptionListener}接口侦听连接异常，
* 使用定时任务迟延执行重连接尝试直至连接成功
* @author guyadong
* @since 2.3.8
*/
class AutoReconnectAdapter implements ExceptionListener,JmsConstants{
private static long START_RECONNECTDELAY = 1;
/**
* 用于执行自动重连的定时器对象
*/
private static final Timer reconnectTimer = new Timer("AMQP Reconnect");
/**
* 定时重连的延迟时间(秒),从1秒开始，每次增加一倍，最大128
*/
private long reconnectDelay = START_RECONNECTDELAY;
/**
* 最大重连延迟时间
*/
private long maxReconnectDelay = 128;
/**
* 应用层实现的重连回调接口
*/
private final JMSReconnectCallback jmsReconnectCallback;
public AutoReconnectAdapter(JMSReconnectCallback jmsReconnectCallback) {
this.jmsReconnectCallback = jmsReconnectCallback;
}
@Override
public void onException(JMSException exception) {
if(null != jmsReconnectCallback) {
try {
jmsReconnectCallback.onConnectionLost();
scheduleReconnectCycle();
} catch (Exception e) {
logger.error(e.getMessage(),e);
}
}
}
/**
* 尝试将客户端重新连接到服务器。如果成功，它将确保不再计划重新连接。
* 但是，如果连接失败，延迟将增加一倍(最大128秒)，并将在延迟后重新安排重新连接。
*/
private void attemptReconnect() {
if(null != jmsReconnectCallback) {
try {
jmsReconnectCallback.tryReconnecting();
// restore to default value
reconnectDelay = START_RECONNECTDELAY;
} catch (Exception e) {
if(e instanceof JMSException || e.getCause() instanceof JMSException ) {
reconnectDelay = Math.min(reconnectDelay*2, maxReconnectDelay);
scheduleReconnectCycle();
}else {
logger.error(e.getMessage(),e);
}
}
}
}
/**
* 安排在{@link #reconnectDelay}指定的延迟时间后执行重连接尝试
*/
private void scheduleReconnectCycle() {
logger.info("{} Scheduling reconnect timer, delay {} seconds",jmsReconnectCallback.ownerName(), reconnectDelay);
reconnectTimer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
attemptReconnect();
}}, reconnectDelay*1000);
}
}
为了适应应用层不同的重连接实现需要，通过定义JMSReconnectCallback接口，来让断连接和重连实现抽象化，应用层可以根据自己的需要，实现此接口，执行断开连接和重连的动作
/**
* JMS 重连机制回调接口
* @author guyadong
* @since 2.3.8
*/
public interface JMSReconnectCallback{
/**
* 连接异常侦听
* @throws Exception
*/
public void onConnectionLost() throws Exception;
/**
* 尝试重连动作
* @throws Exception 失败抛出异常 JMSException 或异常原因(cause)为JMSException 则继续异步执行重试
*/
public void tryReconnecting() throws Exception;
/**
* 返回当前接口对象所属的模块名,用于日志输出
*/
public String ownerName();
}
完整代码参见码云仓库：https://gitee.com/l0km/simplemq/blob/dev/simplemq-jms/src/main/java/gu/simplemq/jms/AutoReconnectAdapter.java
五、ActiveMQ断线重连的优化策略
断线重连如果过于频繁，也会导致网络与服务器的压力，建议从以下几点进行断线重连的优化：
减少断线重连的频率， 适当提升断线重连中间的延时
优化网络质量， 比如Client与MQ都部署在内网
调整连接超时和重试次数
使用多线程处理连接失败
使用负载均衡和集群提高可用性
优化消息恢复和持久化性能， 确保未被正常处理的消息有恢复机制
选择合适的消息恢复策略
断线重连的日志监控和告警机制
日志监控工具的选择和使用
告警机制的建立和维护，检测到断线之后最好给运维人员发送一条消息
六、总结
消息队列在大型项目的建设过程中被广泛的应用，虽然能够实现削峰异步处理，但是消息队列的引入会增加服务运维的风险和成本。今天总结了Client与ActiveMQ出现了断开链接如何实现自动重连的机制和原理，以及相关高可用配置方法。文章中如有错误，请多多指正，您的指正是我们共同进步的基石。