Kafka-消费者-KafkaConsumer分析-SubscriptionState

KafkaConsumer从Kafka拉取消息时发送的请求是FetchRequest(具体格式后面介绍),在其中需要指定消费者希望拉取的起始消息的offset。

为了消费者快速获取这个值，KafkaConsumer使用SubscriptionState来追踪TopicPartition与offset对应关系。

图展示了SubscriptionState依赖的类以及其核心字段。

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SubscriptionType是SubscriptionState的一个内部枚举类型，表示的是订阅Topic的模式，分为四类。

NONE:SubscriptionState.subscriptionType的初始值。
AUTO_TOPICS:按照指定的Topic名字进行订阅，自动分配分区。
AUTO_PATTERN:按照指定的正则表达式匹配Topic进行订阅，自动分配分区。
USER_ASSIGNED:用户手动指定消费者消费的Topic以及分区编号。

TopicPartitionState表示的是TopicPartition的消费状态，其关键字段如下所示。

position:记录了下次要从Kafka服务端获取的消息的offset。
committed:记录了最近一次提交的offset。
paused:记录了当前TopicPartition是否处于暂停状态，与Consumer接口的pause方法相关。
resetStrategy:OffsetResetStrategy枚举类型，重置position的策略。同时，此字段是否为空，也表示了是否需要重置position的值。

TopicPartitionState提供了管理上面四个字段方法，比较简单，不再赘述。
在前面介绍Consumer接口时提到过，subscribe()方法和assign()方法是互斥的。其实上面介绍的三种模式都是互斥的。下面是setSubscriptionType()方法的代码，无论选择哪种模式都会调用此方法进行设置，如图3-10所示。

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下面介绍SubscriptionState的核心字段。

subscriptionType:SubscriptionType枚举类型，表示订阅的模式。
subscribedPattern:使用AUTO_PATTERN模式时，是按照此字段记录的正则表达式对所有Topic进行匹配，对匹配符合的Topic进行订阅。
subscription:如果使用AUTO_TOPICS或AUTO_PATTERN模式，则使用此集合记录所有订阅的Topic。向subscription集合中添加数据的方法只有changeSubscription方法，而调用changeSubscription()方法有两处，如图所示。

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在图中的①处，使用的是AUTO_TOPICS模式订阅；

图中的②处使用AUTOPATTERN模式订阅。

我们在前面介绍Metadata的时候提到过，可以在其上添加Listener,当Metadata更新时会触发Metadata.Listener.onMetadataUpdate()方法，图中的②处就是在Metadata的Listener中通过subscribedPattern模式过滤Topic,并调用changeSubscription()方法修改subscription集合。

userAssignment:如果使用USER_ASSIGNED模式，则此集合记录了分配给当前消费者的TopicPartition集合。SubscriptionType模式是互斥的，所以userAssignment集合与subscription集合也是互斥的。
assignment:Map<TopicPartition,TopicPartitionState>类型，无论使用什么订阅模式，都使用此集合记录每个TopicPartition的消费状态。
groupSubscription:在前面描述的协议中，Consumer Group中会选举一个Leader,Leader使用该集合记录Consumer Group中所有消费者订阅的Topic,而其他Follower的该集合中只保存了其自身的订阅的Topic。

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图中的①处是将消费者自身订阅的Topic添加到groupSubscribe集合；

②处是在Leader收到JoinGroupResponse时调用，在JoinGroupResponse中包含了全部消费者订阅的Topic,在此时将Topic信息添加到groupSubscribe集合。

③处则是将groupSubscribe中其他消费者订阅的Topic删除，只留下自身订阅的Topic(即subscription集合),这是groupSubscription集合收缩的场景。

needsPartitionAssignment:标记是否需要进行一次分区分配。这里简单了解一下修改needPartitionAssignment的场景和含义，如图所示。

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图中的①、⑤处将needsPartitionAssignment设置为true是因为消费者订阅的Topic发生了变化，所以需要进行分区分配；

③处将needsParitionAssignment设置为false是因为使用USER_ASSIGNED订阅模式，所以不需要分区分配操作；

④处是成功得到SyncGroupResponse中的分区分配结果时的操作，此时Rebalance操作结束，将needsPartitionAssignment设置为false;

②处的场景比较复杂，调用②处将needRessignment设置为true,主要是因为在某些请求响应中出现了ILLEGAL_GENERATION等异常，或是订阅的Topic出现了分区数量的变化，调用关系如图所示。

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needsFetchCommittedOffsets:标记是否需要从GroupCoordinator获取最近提交的offset。当出现异步提交offset操作或是Rebalance操作刚完成时会将其置为true,成功获取最近提交offset之后会设置为fasle。
defaultResetStrategy:默认OffsetResetStrategy策略。
listener:ConsumerRebalanceListener类型，用于监听分区分配操作。

SubscriptionState中的方法主要是管理上面的几个集合字段，操作比较简单，不再详细介绍。下面简单分析前面示例中使用的subscribe()方法：

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