rocketmq消息发送源码学习

消息发送基本流程

消息发送流程主要的步骤：验证消息、查找路由、消息发送（包含异常处理机制）。

代码：同步消息发送入口 DefaultMQProducer#send

public SendResult send(Message msg) throws MQClientException, RemotingException, MQBrokerException, InterruptedException{return this.defaultMQProducerImpl.send(msg);
}

DefaultMQProducerImpl#send

public SendResult send(Message msg) throws MQClientException, RemotingException, MQBrokerException, InterruptedException {return send(msg, this.defaultMQProducer.getSendMsgTimeout());
}
public SendResult send(Message msg,long timeout) throws MQClientException, RemotingException, MQBrokerException, InterruptedException {return this.sendDefaultImpl(msg, CommunicationMode.SYNC, null, timeout);
}

默认消息发送以同步方式发送，默认超时时间为3s。
消息长度验证 消息发送之前，首先确保生产者处于运行状态，然后验证消息是否符合相应的规范，具体的规范要求是主题名称、消息体不能为空、消息长度不能等于0且默认不能超过允许发送消息的最大长度4M（maxMessageSize=102410244）。
第一次发送消息时，本地没有缓存topic的路由信息，查询NameServer尝试获取，如果路由信息未找到，再次尝试用默认主题DefaultMQProducerImpl#createTopicKey去查询，如果BrokerConfig#autoCreateTopicEnable为true时，NameServer将返回路由信息，如果autoCreateTopicEnable为false将抛出无法找到topic路由异常。

代码MQClientInstance#updateTopicRouteInfoFromNameServer这个方法的功能是消息生产者更新和维护路由缓存，具体代码如下。

TopicRouteData topicRouteData;
if (isDefault && defaultMQProducer != null) {topicRouteData = this.mQClientAPIImpl.getDefaultTopicRouteInfoFromNameServer(defaultMQProducer.getCreateTopicKey(),1000 * 3);if (topicRouteData != null) {for (QueueData data : topicRouteData.getQueueDatas()) {int queueNums = Math.min(defaultMQProducer.getDefaultTopicQueueNums(), data.getReadQueueNums());data.setReadQueueNums(queueNums);data.setWriteQueueNums(queueNums);}}
} else {topicRouteData = this.mQClientAPIImpl.getTopicRouteInfoFromNameServer(topic, 1000 * 3);
}

Step1：如果isDefault为true，则使用默认主题去查询，如果查询到路由信息，则替换路由信息中读写队列个数为消息生产者默认的队列个数（defaultTopicQueueNums）；如果isDefault为false，则使用参数topic去查询；如果未查询到路由信息，则返回false，表示路由信息未变化。

代码清单3-11
　MQClientInstance#updateTopicRouteInfoFromNameServer

TopicRouteData old = this.topicRouteTable.get(topic);
boolean changed = topicRouteDataIsChange(old, topicRouteData);
if (!changed) {changed = this.isNeedUpdateTopicRouteInfo(topic);
} else {log.info("the topic[{}] route info changed, old[{}] ,new[{}]", topic, old, topicRouteData);
}

Step2：如果路由信息找到，与本地缓存中的路由信息进行对比，判断路由信息是否发生了改变，如果未发生变化，则直接返回false。

Step3：更新MQClientInstance Broker地址缓存表。 代码：MQClientInstance#updateTopicRouteInfoFromNameServer//


{TopicPublishInfo publishInfo = topicRouteData2TopicPublishInfo(topic, topicRouteData);publishInfo.setHaveTopicRouterInfo(true);Iterator<Entry<String, MQProducerInner>> it = this.producerTable.entrySet().iterator();while (it.hasNext()) {Entry<String, MQProducerInner> entry = it.next();MQProducerInner impl = entry.getValue();if (impl != null) {impl.updateTopicPublishInfo(topic, publishInfo);}}
}

Step4：根据topicRouteData中的List转换成topicPublishInfo的List列表。其具体实现在topicRouteData2TopicPublishInfo，然后会更新该MQClientInstance所管辖的所有消息发送关于topic的路由信息。
代码：
MQClientInstance#updateTopicRouteInfoFromNameServer

List<QueueData> qds = route.getQueueDatas();
Collections.sort(qds);
for (QueueData qd : qds) {if (PermName.isWriteable(qd.getPerm())) {BrokerData brokerData = null;for (BrokerData bd : route.getBrokerDatas()) {if (bd.getBrokerName().equals(qd.getBrokerName())) {brokerData = bd;break;}}if (null == brokerData) {continue;}
if (!brokerData.getBrokerAddrs().containsKey(MixAll.MASTER_ID)) {continue;}for (int i = 0; i < qd.getWriteQueueNums(); i++) {MessageQueue mq = new MessageQueue(topic, qd.getBrokerName(), i);info.getMessageQueueList().add(mq);}}
}

循环遍历路由信息的QueueData信息，如果队列没有写权限，则继续遍历下一个QueueData；根据brokerName找到brokerData信息，找不到或没有找到Master节点，则遍历下一个QueueData；根据写队列个数，根据topic+序号创建MessageQueue，填充topicPublishInfo的List。完成消息发送的路由查找。

选择消息队列

根据路由信息选择消息队列，返回的消息队列按照broker、序号排序。举例说明，如果topicA在broker-a,broker-b上分别创建了4个队列，那么返回的消息队列：[{“brokerName”:“broker-a”,“queueId”:0},{“brokerName”:“broker-a”,“queueId”:1},{“brokerName”:“broker-a”,“queueId”:2},{“brokerName”:“broker-a”,“queueId”:3},{“brokerName”:“broker-b”,“queueId”:0},{“brokerName”:“broker-b”,“queueId”:1},{“brokerName”:“broker-b”,“queueId”:2},{“brokerName”:“broker-b”,“queueId”:3}]，那RocketMQ如何选择消息队列呢？ 首先消息发送端采用重试机制，由retryTimesWhenSendFailed指定同步方式重试次数，异步重试机制在收到消息发送结构后执行回调之前进行重试。由retryTimesWhenSendAsyncFailed指定，接下来就是循环执行，选择消息队列、发送消息，发送成功则返回，收到异常则重试。选择消息队列有两种方式。
1）sendLatencyFaultEnable=false，默认不启用Broker故障
延迟机制。
2）sendLatencyFaultEnable=true，启用Broker故障延迟机制。

1.默认机制 sendLatencyFaultEnable=false，调用TopicPublishInfo#selectOneMessageQueue。 代码：TopicPublishInfo#selectOneMessageQueue

public MessageQueue selectOneMessageQueue(final String lastBrokerName) {if (lastBrokerName == null) {return selectOneMessageQueue();} else {int index = this.sendWhichQueue.getAndIncrement();for (int i = 0; i < this.messageQueueList.size(); i++) {int pos = Math.abs(index++) % this.messageQueueList.size();if (pos < 0)pos = 0;MessageQueue mq = this.messageQueueList.get(pos);if (!mq.getBrokerName().equals(lastBrokerName)) {return mq;}}return selectOneMessageQueue();}
}
public MessageQueue selectOneMessageQueue() {int index = this.sendWhichQueue.getAndIncrement();int pos = Math.abs(index) % this.messageQueueList.size();if (pos < 0)pos = 0;return this.messageQueueList.get(pos);
}

首先在一次消息发送过程中，可能会多次执行选择消息队列这个方法，lastBrokerName就是上一次选择的执行发送消息失败的Broker。第一次执行消息队列选择时，lastBrokerName为null，此时直接用sendWhichQueue自增再获取值，与当前路由表中消息队列个数取模，返回该位置的MessageQueue（selectOneMessageQueue()方法），如果消息发送再失败的话，下次进行消息队列选择时规避上次MesageQueue所在的Broker，否则还是很有可能再次失败。 该算法在一次消息发送过程中能成功规避故障的Broker，但如果Broker宕机，由于路由算法中的消息队列是按Broker排序的，如果上一次根据路由算法选择的是宕机的Broker的第一个队列，那么随后的下次选择的是宕机Broker的第二个队列，消息发送很有可能会失败，再次引发重试，带来不必要的性能损耗，那么有什么方法在一次消息发送失败后，暂时将该Broker排除在消息队列选择范围外呢？或许有朋友会问，Broker不可用后，路由信息中为什么还会包含该Broker的路由信息呢？其实这不难解释：首先，NameServer检测Broker是否可用是有延迟的，最短为一次心跳检测间隔（10s）；其次，NameServer不会检测到Broker宕机后马上推送消息给消息生产者，而是消息生产者每隔30s更新一次路由信息，所以消息生产者最快感知Broker最新的路由信息也需要30s。如果能引入一种机制，在Broker宕机期间，如果一次消息发送失败后，可以将该Broker暂时排除在消息队列的选择范围中。

2.Broker故障延迟机制
MQFaultStrategy#selectOneMessageQueue

public MessageQueue selectOneMessageQueue(final TopicPublishInfo tpInfo, final String lastBrokerName) {if (this.sendLatencyFaultEnable) {try {int index = tpInfo.getSendWhichQueue().getAndIncrement();for (int i = 0; i <tpInfo.getMessageQueueList().size(); i++) {int pos = Math.abs(index++) % tpInfo.getMessageQueueList().size();if (pos < 0)pos = 0;MessageQueue mq = tpInfo.getMessageQueueList().get(pos);if (latencyFaultTolerance.isAvailable(mq.getBrokerName())) {if (null == lastBrokerName || mq.getBrokerName().equals(lastBrokerName))return mq;}}final String notBestBroker = latencyFaultTolerance.pickOneAtLeast();int writeQueueNums = tpInfo.getQueueIdByBroker(notBestBroker);if (writeQueueNums > 0) {final MessageQueue mq = tpInfo.selectOneMessageQueue();if (notBestBroker != null) {mq.setBrokerName(notBestBroker);mq.setQueueId(tpInfo.getSendWhichQueue().getAndIncrement() %writeQueueNums);}return mq;} else {latencyFaultTolerance.remove(notBestBroker);}} catch (Exception e) {log.error("Error occurred when selecting message queue", e);}return tpInfo.selectOneMessageQueue();}return tpInfo.selectOneMessageQueue(lastBrokerName);
}

1）根据对消息队列进行轮询获取一个消息队列。
2）验证该消息队列是否可用，latencyFaultTolerance.isAvailable（mq.getBrokerName()）是关键。
3）如果返回的MessageQueue可用，移除latencyFaultTolerance关于该topic条目，表明该Broker故障已经恢复。

3.4.4　消息发送 消息发送API核心入口：DefaultMQProducerImpl#sendKernelImpl

private SendResult sendKernelImpl(final Message msg,final MessageQueue mq,final CommunicationMode communicationMode,final SendCallback sendCallback,final TopicPublishInfo topicPublishInfo,final long timeout)

消息发送参数详解。
1）Message msg：待发送消息。
2）MessageQueue mq：消息将发送到该消息队列上。
3）CommunicationMode communicationMode：消息发送模式，SYNC、ASYNC、ONEWAY。
4）SendCallback sendCallback：异步消息回调函数。
5）TopicPublishInfo topicPublishInfo：主题路由信息
6）long timeout：消息发送超时时间。 代码：DefaultMQProducerImpl#sendKernelImpl

String brokerAddr = this.mQClientFactory.findBrokerAddressInPublish(mq.getBrokerName());
if (null == brokerAddr) {tryToFindTopicPublishInfo(mq.getTopic());brokerAddr = this.mQClientFactory.findBrokerAddressInPublish(mq.getBrokerName());
}

Step1：根据MessageQueue获取Broker的网络地址。如果MQClientInstance的brokerAddrTable未缓存该Broker的信息，则从NameServer主动更新一下topic的路由信息。如果路由更新后还是找不到Broker信息，则抛出MQClientException，提示Broker不存在。 代码：
DefaultMQProducerImpl#sendKernelImpl //for MessageBatch,ID has been set in the generating process

if (!(msg instanceof MessageBatch)) {MessageClientIDSetter.setUniqID(msg);
}
int sysFlag = 0;
if (this.tryToCompressMessage(msg)) {sysFlag |= MessageSysFlag.COMPRESSED_FLAG;
}
final String tranMsg = msg.getProperty(MessageConst.PROPERTY_TRANSACTION_PREPARED);
if (tranMsg != null && Boolean.parseBoolean(tranMsg)) {sysFlag |= MessageSysFlag.TRANSACTION_PREPARED_TYPE;
}

Step2：为消息分配全局唯一ID，如果消息体默认超过4K（compressMsgBodyOverHowmuch），会对消息体采用zip压缩，并设置消息的系统标记为MessageSysFlag.COMPRESSED_FLAG。如果是事务Prepared消息，则设置消息的系统标记为MessageSysFlag.TRANSACTION_PREPARED_TYPE。
代码：

 if (this.hasSendMessageHook()) {context = new SendMessageContext();context.setProducer(this);                  context.setProducerGroup(this.defaultMQProducer.getProducerGroup());context.setCommunicationMode(communicationMode);context.setBornHost(this.defaultMQProducer.getClientIP());context.setBrokerAddr(brokerAddr);context.setMessage(msg);context.setMq(mq);String isTrans = msg.getProperty(MessageConst.PROPERTY_TRANSACTION_PREPARED);if (isTrans != null && isTrans.equals("true")) {context.setMsgType(MessageType.Trans_Msg_Half);}if (msg.getProperty("__STARTDELIVERTIME") != null || msg.getProperty(MessageConst.PROPERTY_DELAY_TIME_LEVEL) != null) {context.setMsgType(MessageType.Delay_Msg);}this.executeSendMessageHookBefore(context);
}

1.同步发送
MQ客户端发送消息的入口是MQClientAPIImpl#sendMessage。请求命令是RequestCode.SEND_MESSAGE，我们可以找到该命令的处理类：org.apache.rocketmq.broker.processor.SendMessageProcessor。入口方法在SendMessageProcessor#sendMessage。
代码：AbstractSendMessageProcessor#msgCheck

protected RemotingCommand msgCheck(final ChannelHandlerContext ctx,finalSendMessageRequestHeader requestHeader, final RemotingCommand response) {if(!PermName.isWriteable(this.brokerController.getBrokerConfig().getBrokerPermission())&& this.brokerController.getTopicConfigManager().isOrderTopic(requestHeader.getTopic())) {response.setCode(ResponseCode.NO_PERMISSION);response.setRemark("the broker[" + this.brokerController.getBrokerConfig().getBrokerIP1()+ "] sending message is forbidden");return response;}if (!this.brokerController.getTopicConfigManager().isTopicCanSendMessage(requestHeader.getTopic())) {String errorMsg = "the topic[" + requestHeader.getTopic() + "] is conflict with system reserved words.";log.warn(errorMsg);response.setCode(ResponseCode.SYSTEM_ERROR);response.setRemark(errorMsg);return response;}TopicConfig topicConfig =this.brokerController.getTopicConfigManager().selectTopicConfig(requestHeader.getTopic());if (null == topicConfig) {int topicSysFlag = 0;if (requestHeader.isUnitMode()) {if (requestHeader.getTopic().startsWith(MixAll.RETRY_GROUP_TOPIC_PREFIX)) {topicSysFlag = TopicSysFlag.buildSysFlag(false, true);} else {topicSysFlag = TopicSysFlag.buildSysFlag(true, false);}}log.warn("the topic {} not exist, producer: {}", requestHeader.getTopic(), ctx.channel().remoteAddress());topicConfig = this.brokerController.getTopicConfigManager().createTopicInSendMessageMethod(requestHeader.getTopic(),requestHeader.getDefaultTopic(),RemotingHelper.parseChannelRemoteAddr(ctx.channel()),requestHeader.getDefaultTopicQueueNums(), topicSysFlag);if (null == topicConfig) {if (requestHeader.getTopic().startsWith(MixAll.RETRY_GROUP_TOPIC_PREFIX)) {topicConfig = this.brokerController.getTopicConfigManager().createTopicInSendMessageBackMethod(requestHeader.getTopic(), 1, PermName.PERM_WRITE |PermName.PERM_READ,topicSysFlag);}}if (null == topicConfig) {response.setCode(ResponseCode.TOPIC_NOT_EXIST);response.setRemark("topic[" + requestHeader.getTopic() + "] notexist, apply first please!"+ FAQUrl.suggestTodo(FAQUrl.APPLY_TOPIC_URL));return response;}}int queueIdInt = requestHeader.getQueueId();int idValid = Math.max(topicConfig.getWriteQueueNums(), topicConfig.getReadQueueNums());if (queueIdInt >= idValid) {String errorInfo = String.format("request queueId[%d] is illegal, %sProducer: %s",queueIdInt,topicConfig.toString(),RemotingHelper.parseChannelRemoteAddr(ctx.channel()));log.warn(errorInfo);response.setCode(ResponseCode.SYSTEM_ERROR);response.setRemark(errorInfo);return response;}return response;
}

Step1：检查消息发送是否合理，这里完成了以下几件事情。
1）检查该Broker是否有写权限。
2）检查该Topic是否可以进行消息发送。主要针对默认主题，默认主题不能发送消息，仅仅供路由查找。
3）在NameServer端存储主题的配置信息，默认路径：${ROCKET_HOME}/store/config/topic.json。下面是主题存储信息。order：是否是顺序消息；perm：权限码；read QueueNums：读队列数量；writeQueueNums：写队列数量；topicName：主题名称；topicSysFlag：topic Flag，当前版本暂为保留；topicFilterType：主题过滤方式，当前版本仅支持SINGLE_TAG。 4）检查队列，如果队列不合法，返回错误码。

Step2：如果消息重试次数超过允许的最大重试次数，消息将进入到DLD延迟队列。延迟队列主题：%DLQ%+消费组名，延迟队列在消息消费时将重点讲解。
Step3：调用DefaultMessageStore#putMessage进行消息存储。关于消息存储的实现细节将在第4章重点剖析。

2.异步发送
消息异步发送是指消息生产者调用发送的API后，无须阻塞等待消息服务器返回本次消息发送结果，只需要提供一个回调函数，供消息发送客户端在收到响应结果回调。异步方式相比同步方式，消息发送端的发送性能会显著提高，但为了保护消息服务器的负载压力，RocketMQ对消息发送的异步消息进行了并发控制，通过参数clientAsyncSemaphoreValue来控制，默认为65535。异步消息发送虽然也可以通过DefaultMQProducer#retryTimesWhenSendAsyncFailed属性来控制消息重试次数，但是重试的调用入口是在收到服务端响应包时进行的，如果出现网络异常、网络超时等将不会重试。

3.单向发送
单向发送是指消息生产者调用消息发送的API后，无须等待消息服务器返回本次消息发送结果，并且无须提供回调函数，表示消息发送压根就不关心本次消息发送是否成功，其实现原理与异步消息发送相同，只是消息发送客户端在收到响应结果后什么都不做而已，并且没有重试机制。

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