Spring Cloud Stream 体系及原理介绍：spring-cloud-stream-bind_编程技术网-程序员技术内容聚合平台

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Spring Cloud Stream 在 Spring Cloud 体系内用于构建高度可扩展的基于事件驱动的微服务其目的是为了简化消息在 Spring Cloud 应用程序中的开发。

Spring Cloud Stream (后面以 SCS 代替 Spring Cloud Stream) 本身内容很多而且它还有很多外部的依赖想要熟悉 SCS 必须要先了解 Spring Messaging 和 Spring Integration 这两个项目接下来文章将从围绕以下三点进行展开

什么是 Spring Messaging
什么是 Spring Integration
什么是 SCS 体系及其原理

Spring Messaging

Spring Messaging 是 Spring Framework 中的一个模块其作用就是统一消息的编程模型。

比如消息 Messaging 对应的模型就包括一个消息体 Payload 和消息头 Header:

package org.springframework.messaging;
public interface Message T {
 T getPayload();
 MessageHeaders getHeaders();
}

消息通道 MessageChannel 用于接收消息调用 send 方法可以将消息发送至该消息通道中 :

 FunctionalInterface
public interface MessageChannel {
 long INDEFINITE_TIMEOUT -1;
 default boolean send(Message ? message) {
 return send(message, INDEFINITE_TIMEOUT);
 boolean send(Message ? message, long timeout);
}

消息通道里的消息如何被消费呢由消息通道的子接口可订阅的消息通道 SubscribableChannel 实现被 MessageHandler 消息处理器所订阅:

public interface SubscribableChannel extends MessageChannel {
 boolean subscribe(MessageHandler handler);
 boolean unsubscribe(MessageHandler handler);
}

由MessageHandler 真正地消费/处理消息:

 FunctionalInterface
public interface MessageHandler {
 void handleMessage(Message ? message) throws MessagingException;
}

Spring Messaging 内部在消息模型的基础上衍生出了其它的一些功能如

1. 消息接收参数及返回值处理消息接收参数处理器 HandlerMethodArgumentResolver 配合 Header, Payload 等注解使用消息接收后的返回值处理器 HandlerMethodReturnValueHandler 配合 SendTo 注解使用

2. 消息体内容转换器 MessageConverter

3. 统一抽象的消息发送模板 AbstractMessageSendingTemplate

4. 消息通道拦截器 ChannelInterceptor

Spring Integration

Spring Integration 提供了 Spring 编程模型的扩展用来支持企业集成模式(Enterprise Integration Patterns) 是对 Spring Messaging 的扩展。

它提出了不少新的概念包括消息路由 MessageRoute、消息分发 MessageDispatcher、消息过滤 Filter、消息转换 Transformer、消息聚合 Aggregator、消息分割 Splitter 等等。同时还提供了 MessageChannel 和MessageHandler 的实现分别包括 DirectChannel、ExecutorChannel、PublishSubscribeChannel 和MessageFilter、ServiceActivatingHandler、MethodInvokingSplitter 等内容。

这里为大家介绍几种消息的处理方式消息的分割

消息的聚合

消息的过滤

消息的分发

接下来我们以一个最简单的例子来尝试一下 Spring Integration:

这段代码解释为

SubscribableChannel messageChannel new DirectChannel(); // 1
messageChannel.subscribe(msg- { // 2
 System.out.println( receive: msg.getPayload());
messageChannel.send(MessageBuilder.withPayload( msgfrom alibaba ).build()); // 3

1. 构造一个可订阅的消息通道 messageChannel

2. 使用 MessageHandler 去消费这个消息通道里的消息

3. 发送一条消息到这个消息通道消息最终被消息通道里的 MessageHandler 所消费。

最后控制台打印出: receive: msg from alibaba

DirectChannel 内部有个 UnicastingDispatcher 类型的消息分发器会分发到对应的消息通道 MessageChannel 中从名字也可以看出来 UnicastingDispatcher 是个单播的分发器只能选择一个消息通道。那么如何选择呢? 内部提供了 LoadBalancingStrategy 负载均衡策略默认只有轮询的实现可以进行扩展。

我们对上段代码做一点修改使用多个 MessageHandler 去处理消息

SubscribableChannel messageChannel new DirectChannel();
messageChannel.subscribe(msg - {
 System.out.println( receive1: msg.getPayload());
messageChannel.subscribe(msg - {
 System.out.println( receive2: msg.getPayload());
messageChannel.send(MessageBuilder.withPayload( msg from alibaba ).build());
messageChannel.send(MessageBuilder.withPayload( msg from alibaba ).build());

由于 DirectChannel 内部的消息分发器是 UnicastingDispatcher 单播的方式并且采用轮询的负载均衡策略所以这里两次的消费分别对应这两个 MessageHandler。控制台打印出

receive1: msg from alibaba
receive2: msg from alibaba

既然存在单播的消息分发器 UnicastingDispatcher 必然也会存在广播的消息分发器那就是 BroadcastingDispatcher 它被 PublishSubscribeChannel 这个消息通道所使用。广播消息分发器会把消息分发给所有的 MessageHandler

SubscribableChannel messageChannel new PublishSubscribeChannel();
messageChannel.subscribe(msg - {
 System.out.println( receive1: msg.getPayload());
messageChannel.subscribe(msg - {
 System.out.println( receive2: msg.getPayload());
messageChannel.send(MessageBuilder.withPayload( msg from alibaba ).build());
messageChannel.send(MessageBuilder.withPayload( msg from alibaba ).build());

发送两个消息都被所有的 MessageHandler 所消费。控制台打印

receive1: msg from alibaba
receive2: msg from alibaba
receive1: msg from alibaba
receive2: msg from alibaba

Spring Cloud Stream

SCS与各模块之间的关系是

SCS 在 Spring Integration 的基础上进行了封装提出了 Binder, Binding, EnableBinding, StreamListener 等概念;
SCS 与 Spring Boot Actuator 整合提供了 /bindings, /channels endpoint;
SCS 与 Spring Boot Externalized Configuration 整合提供了 BindingProperties, BinderProperties 等外部化配置类;
SCS 增强了消息发送失败的和消费失败情况下的处理逻辑等功能。
SCS 是 Spring Integration 的加强同时与 Spring Boot 体系进行了融合也是 Spring Cloud Bus 的基础。它屏蔽了底层消息中间件的实现细节希望以统一的一套 API 来进行消息的发送/消费底层消息中间件的实现细节由各消息中间件的 Binder 完成。

Binder 是提供与外部消息中间件集成的组件为构造 Binding提供了 2 个方法分别是 bindConsumer 和 bindProducer 它们分别用于构造生产者和消费者。目前官方的实现有 Rabbit Binder 和 Kafka Binder Spring Cloud Alibaba 内部已经实现了 RocketMQ Binder。

从图中可以看出 Binding 是连接应用程序跟消息中间件的桥梁用于消息的消费和生产。我们来看一个最简单的使用 RocketMQ Binder 的例子然后分析一下它的底层处理原理

启动类及消息的发送

 SpringBootApplication
 EnableBinding({ Source.class, Sink.class }) // 1
public class SendAndReceiveApplication {
 public static void main(String[] args) {
 SpringApplication.run(SendAndReceiveApplication.class, args);
 Bean // 2
 public CustomRunner customRunner() {
 return new CustomRunner();
 public static class CustomRunner implements CommandLineRunner {
 Autowired
 private Source source;
 Override
 public void run(String... args) throws Exception {
 int count 
 for (int index index count; index ) {
 source.output().send(MessageBuilder.withPayload( msg- index).build()); // 3
}

消息的接收

 Service
public class StreamListenerReceiveService {
 StreamListener(Sink.INPUT) // 4
 public void receiveByStreamListener1(String receiveMsg) {
 System.out.println( receiveByStreamListener: receiveMsg);
}

这段代码很简单没有涉及到 RocketMQ 相关的代码消息的发送和接收都是基于 SCS 体系完成的。如果想切换成 RabbitMQ 或 Kafka 只需修改配置文件即可代码无需修改。

我们来分析下这段代码的原理:

1. EnableBinding 对应的两个接口属性 Source 和 Sink 是 SCS 内部提供的。SCS 内部会基于 Source 和 Sink 构造 BindableProxyFactory 且对应的 output 和 input 方法返回的 MessageChannel 是 DirectChannel。output 和 input 方法修饰的注解对应的 value 是配置文件中 binding 的 name。

public interface Source {
 String OUTPUT output 
 Output(Source.OUTPUT)
 MessageChannel output();
public interface Sink {
 String INPUT input 
 Input(Sink.INPUT)
 SubscribableChannel input();
}

配置文件里 bindings 的 name 为 output 和 input 对应 Source 和 Sink 接口的方法上的注解里的 value

spring.cloud.stream.bindings.output.destination test-topic
spring.cloud.stream.bindings.output.content-type text/plain
spring.cloud.stream.rocketmq.bindings.output.producer.group demo-group
spring.cloud.stream.bindings.input.destination test-topic
spring.cloud.stream.bindings.input.content-type text/plain
spring.cloud.stream.bindings.input.group test-group1

2. 构造 CommandLineRunner 程序启动的时候会执行 CustomRunner 的 run 方法。

3. 调用 Source 接口里的 output 方法获取 DirectChannel 并发送消息到这个消息通道中。这里跟之前 Spring Integration 章节里的代码一致。

Source 里的 output 发送消息到 DirectChannel 消息通道之后会被 AbstractMessageChannelBinder#SendingHandler 这个 MessageHandler 处理然后它会委托给 AbstractMessageChannelBinder#createProducerMessageHandler 创建的 MessageHandler 处理(该方法由不同的消息中间件实现)
不同的消息中间件对应的 AbstractMessageChannelBinder#createProducerMessageHandler 方法返回的 MessageHandler 内部会把 Spring Message 转换成对应中间件的 Message 模型并发送到对应中间件的 broker

4. 使用 StreamListener 进行消息的订阅。请注意注解里的 Sink.input 对应的值是 input 会根据配置文件里 binding 对应的 name 为 input 的值进行配置

不同的消息中间件对应的 AbstractMessageChannelBinder#createConsumerEndpoint 方法会使用 Consumer 订阅消息订阅到消息后内部会把中间件对应的 Message 模型转换成 Spring Message
消息转换之后会把 Spring Message 发送至 name 为 input 的消息通道中
StreamListener 对应的 StreamListenerMessageHandler 订阅了 name 为 input 的消息通道进行了消息的消费

这个过程文字描述有点啰嗦用一张图总结一下(黄色部分涉及到各消息中间件的 Binder 实现以及 MQ 基本的订阅发布功能)

SCS 章节的最后我们来看一段 SCS 关于消息的处理方式的一段代码

 StreamListener(value Sink.INPUT, condition headers[ index ] 1 )
public void receiveByHeader(Message msg) {
 System.out.println( receive by headers[ index ] 1 : msg);
 StreamListener(value Sink.INPUT, condition headers[ index ] 9999 )
public void receivePerson( Payload Person person) {
 System.out.println( receive Person: person);
 StreamListener(value Sink.INPUT)
public void receiveAllMsg(String msg) {
 System.out.println( receive allMsg by StreamListener. content: msg);
 StreamListener(value Sink.INPUT)
public void receiveHeaderAndMsg( Header( index ) String index, Message msg) {
 System.out.println( receive by HeaderAndMsg by StreamListener. content: msg);
}

有没有发现这段代码跟 Spring MVC Controller 中接收请求的代码很像? 实际上他们的架构都是类似的 Spring MVC 对于 Controller 中参数和返回值的处理类分别是org.springframework.web.method.support.HandlerMethodArgumentResolver、 org.springframework.web.method.support.HandlerMethodReturnValueHandler。

Spring Messaging 中对于参数和返回值的处理类之前也提到过分别是 org.springframework.messaging.handler.invocation.HandlerMethodArgumentResolver、org.springframework.messaging.handler.invocation.HandlerMethodReturnValueHandler。

它们的类名一模一样甚至内部的方法名也一样。

总结

上图是 SCS 体系相关类说明的总结关于 SCS 以及 RocketMQ Binder 更多相关的示例可以参考 RocketMQ Binder Demos Demos 地址点击“阅读原文” 包含了消息的聚合、分割、过滤消息异常处理消息标签、SQL过滤同步、异步消费等等。

下一篇文章我们将分析消息总线(Spring Cloud Bus) 在 Spring Cloud 体系中的作用并逐步展开分析 Spring Cloud Alibaba 中的 RocketMQ Binder 是如何实现 Spring Cloud Stream 标准的。

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本文转自网络，原文链接：https://developer.aliyun.com/article/783485