MOM系列文章之 - Spring Jms Integration 解读

简介:        前阵子对Spring Jms实现进行了一些扩展,借此机会系统化地研究了一下Spring对JMS的支持,整理成文,希望大家能够喜欢!        本文打算从两个维度(编程API和包结构)进行阐述,希望大家读完,能对Spring在JMS层面上做的事情有一个大致了解。当然喜欢扣细节的朋友,也欢迎提出你的疑惑!     第一部分:编程API        首先,让我们来看下

       前阵子对Spring Jms实现进行了一些扩展,借此机会系统化地研究了一下Spring对JMS的支持,整理成文,希望大家能够喜欢!

       本文打算从两个维度(编程API和包结构)进行阐述,希望大家读完,能对Spring在JMS层面上做的事情有一个大致了解。当然喜欢扣细节的朋友,也欢迎提出你的疑惑!

    第一部分:编程API

       首先,让我们来看下Spring中我们最最经常用到的JmsTemplate,上图

                                                                     

        从继承关系上,我们先来看下接口 JmsOperations,基本上可以归纳出这几类方法:

      Conveniencemethods for sending messages

      Conveniencemethods for sending auto-converted messages

      Conveniencemethods for receiving messages

      Conveniencemethods for receiving auto-converted messages

      Conveniencemethods for browsing messages


        但要注意的是这里面的方法throws出来的异常非JMS 1.1里面的标准JMSException,而是被转译过的JmsException。同时可以看出这个接口

充分遵循了CQRS原则。一个MQ其实就是Wrapper后的Queue,数据结构的知识告诉我们,queue有两种存储结构:Array and  LinkedList。Array擅长随机读取,LinkedList则擅长删除更新操作,一旦底层采用 了LinkedList结构,Brower就是个大问题,这个要格外注意一下。

        再来看下JmsDestinationAccessor,该类继承自JmsAccessor(该类实现了InitializingBean,不解释),注意里面的DestinationResolver类,主要是从简单的String类型的名字解析成具体的Destination,其默认的实现DynamicDestinationResolver基本上已经够用了。举个例子,倘若你要扩展将其解析成zookeeper可识别的Location,可以考虑实现该类。

         好,终于轮到JmsTemplate了,先贴一段Javadoc(这里面有两个地方需要先了解下)

This template uses a org.springframework.jms.support.destination.DynamicDestinationResolver and a SimpleMessageConverter as default strategies for resolving a destination name or converting a message, respectively. These defaults can be overridden through the "destinationResolver" and "messageConverter" bean properties.

        直白,不解释了。。。。。。

NOTE: The ConnectionFactory used with this template should return pooled Connections (or a single shared Connection) as well as pooled Sessions and MessageProducers. Otherwise, performance of ad-hoc JMS operations is going to suffer.

        池化工厂,理由也很充分了。 Spring 只提供了 SingleConnectionFactory ,至于池化么,具体的 Broker 自己去实现,像 AMQ 在其内部就有基于 Commons pool 类库的 PooledConnectionFactory。

        ok,下面我们深入JmsTemplate,了解其中几个重要的方法

/**
	 * Execute the action specified by the given action object within a
	 * JMS Session. Generalized version of {@code execute(SessionCallback)},
	 * allowing the JMS Connection to be started on the fly.
	 * <p>Use {@code execute(SessionCallback)} for the general case.
	 * Starting the JMS Connection is just necessary for receiving messages,
	 * which is preferably achieved through the {@code receive} methods.
	 * @param action callback object that exposes the Session
	 * @param startConnection whether to start the Connection
	 * @return the result object from working with the Session
	 * @throws JmsException if there is any problem
	 * @see #execute(SessionCallback)
	 * @see #receive
	 */
	public <T> T execute(SessionCallback<T> action, boolean startConnection) throws JmsException {
		Assert.notNull(action, "Callback object must not be null");
		Connection conToClose = null;
		Session sessionToClose = null;
		try {
                        //通过事务同步管理器获取与当前线程绑定的Resouce,这里是JmsResourceHolder
			Session sessionToUse = ConnectionFactoryUtils.doGetTransactionalSession(
					getConnectionFactory(), this.transactionalResourceFactory, startConnection);
			if (sessionToUse == null) {
				conToClose = createConnection();
				sessionToClose = createSession(conToClose);
				if (startConnection) {
					conToClose.start();
				}
				sessionToUse = sessionToClose;
			}
			if (logger.isDebugEnabled()) {
				logger.debug("Executing callback on JMS Session: " + sessionToUse);
			}
			return action.doInJms(sessionToUse);
		}
		catch (JMSException ex) {
			//注意这里的妙处 - 异常转译
			throw convertJmsAccessException(ex);
		}
		finally {
			JmsUtils.closeSession(sessionToClose);
			ConnectionFactoryUtils.releaseConnection(conToClose, getConnectionFactory(), startConnection);
		}
	}


/**
	 * Send the given JMS message.
	 * @param session the JMS Session to operate on
	 * @param destination the JMS Destination to send to
	 * @param messageCreator callback to create a JMS Message
	 * @throws JMSException if thrown by JMS API methods
	 */
	protected void doSend(Session session, Destination destination, MessageCreator messageCreator)
			throws JMSException {

		Assert.notNull(messageCreator, "MessageCreator must not be null");
		MessageProducer producer = createProducer(session, destination);
		try {
			Message message = messageCreator.createMessage(session);
			if (logger.isDebugEnabled()) {
				logger.debug("Sending created message: " + message);
			}
			doSend(producer, message);
			// Check commit - avoid commit call within a JTA transaction.
			if (session.getTransacted() && isSessionLocallyTransacted(session)) {
				// Transacted session created by this template -> commit.
				JmsUtils.commitIfNecessary(session);
			}
		}
		finally {
			JmsUtils.closeMessageProducer(producer);
		}
	}


public void convertAndSend(
			Destination destination, final Object message, final MessagePostProcessor postProcessor)
			throws JmsException {

		send(destination, new MessageCreator() {
			public Message createMessage(Session session) throws JMSException {
				Message msg = getRequiredMessageConverter().toMessage(message, session);
				return postProcessor.postProcessMessage(msg);//注意这里不是对消息发送的后置处理,而是对消息Converter的后置处理(消息发送前的一个Hook)
			}
		});
	}


/**
	 * Actually receive a JMS message.
	 * @param session the JMS Session to operate on
	 * @param consumer the JMS MessageConsumer to receive with
	 * @return the JMS Message received, or {@code null} if none
	 * @throws JMSException if thrown by JMS API methods
	 */
	protected Message doReceive(Session session, MessageConsumer consumer) throws JMSException {
		try {
			// Use transaction timeout (if available).
			long timeout = getReceiveTimeout();
			JmsResourceHolder resourceHolder =
					(JmsResourceHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(getConnectionFactory());
			if (resourceHolder != null && resourceHolder.hasTimeout()) {
				timeout = Math.min(timeout, resourceHolder.getTimeToLiveInMillis());
			}
			Message message = doReceive(consumer, timeout);
			if (session.getTransacted()) {
				// Commit necessary - but avoid commit call within a JTA transaction.
				if (isSessionLocallyTransacted(session)) {
					// Transacted session created by this template -> commit.
					JmsUtils.commitIfNecessary(session);
				}
			}
			else if (isClientAcknowledge(session)) {
				// Manually acknowledge message, if any.
				if (message != null) {
					message.acknowledge();
				}
			}
			return message;
		}
		finally {
			JmsUtils.closeMessageConsumer(consumer);
		}
	}

     关键代码处已经有注释了,这里就不再赘述了,掌握了这几个核心方法,这个类就算拿下了。

     恩,从编程API的角度来看,差不多就这些内容了。

   第二部分:包结构

     下面,我们从包结构的角度再来进一步了解一下Spring对Jms的集成,如下图:


                                                

      org.springframework.jms包里面提供了一些JMS规范异常的runtime版本,看看jms2在这方面的改进,就知道spring在这方面已然是先驱了。

      org.springframework.jms.config包里面放置了对Jms schema的解析,这是spring为我们提供的一个非常有用的特性,schema用的好的话,也可以做到面向接口编程,扩展性极好。这方面感兴趣的同学,推荐阅读这里http://openwebx.org/docs/Webx3_Guide_Book.html#d0e574,深入了解下Webx是怎么利用Schema实现OCP原则的。

      org.springframework.jms.connection包里面放置了一些与Connection相关的工具类(ConnectionFactoryUtils),基础类(JmsResourceHolder)。这里重点关注一下JmsTransactionManagerextendsAbstractPlatformTransactionManager,其中的doXXX方法非常有看点),这个类也是JMS本地事务处理的一个核心工作类,如下:

                                             


       org.springframework.jms.core包里面主要是spring封装的一些回调接口,如BrowserCallbackMessageCreatorMessagePostProcessorProducerCallbackSessionCallback,当然我们之前分析过的JmsTemplate也在这个包里面。

       org.springframework.jms.core.support包里面就一个抽象类JmsGatewaySupport,暂时没怎么用,就是在afterPropertiesSet方法里面内置了一个initGateway方法,用来做一些定制化操作(custominitialization behavior)。

         org.springframework.jms.listener和org.springframework.jms.listener.adapter包,我们要重点关注一下,刚才编程式API主要介绍了消息的发送,消息的接受是怎么处理的呢,主要看这两个包里面的类。类图如下:

       

             

   

          我们先来了解下SimpleMessageListenerContainer的核心方法:

           

/**
	 * Create a MessageConsumer for the given JMS Session,
	 * registering a MessageListener for the specified listener.
	 * @param session the JMS Session to work on
	 * @return the MessageConsumer
	 * @throws JMSException if thrown by JMS methods
	 * @see #executeListener
	 */
	protected MessageConsumer createListenerConsumer(final Session session) throws JMSException {
		Destination destination = getDestination();
		if (destination == null) {
			destination = resolveDestinationName(session, getDestinationName());
		}
		MessageConsumer consumer = createConsumer(session, destination);

		if (this.taskExecutor != null) {
			consumer.setMessageListener(new MessageListener() {
				public void onMessage(final Message message) {
					taskExecutor.execute(new Runnable() {
						public void run() {
							processMessage(message, session);
						}
					});
				}
			});
		}
		else {
			consumer.setMessageListener(new MessageListener() {
				public void onMessage(Message message) {
					processMessage(message, session);
				}
			});
		}

		return consumer;
	}
        怎么样,很简单吧?非常简单的调度算法,也没有失败重连等高级功能。如果需要这些功能,怎么办?ok,是时候DefaultMessageListenerContainer出场了, 一个功能相对比较丰富的 Listener 容器,和 SimpleMessageListenerContainer 不同,它使用 AsyncMessageListenerInvoker 执行一个 looped MessageConsumer.receive() 调用来接收消息,注意这里的 Executor ,默认是 SimpleAsyncTaskExecutor ,文档里写的很清楚:
NOTE: This implementation does not reuse threads! Consider a thread-pooling TaskExecutor implementation instead, in particular for executing a large number of short-lived tasks.
        来看看这个类里面几个重要的成员变量,首先是 concurrentConsumers和 maxConcurrentConsumers。 通过设置 setConcurrency 方法,可以 scale up number of consumers between the minimum number ofconsumers concurrentConsumers and the maximum number of consumers(maxConcurrentConsumers)。那么 单个消费任务如何消费消息呢,这里又有一个变量需要注意一下,即 idleTaskExecutionLimit ,官方的解释很清楚了:

Within each task execution, a number of message reception attempts (according to the "maxMessagesPerTask" setting) will each wait for an incoming message (according to the "receiveTimeout" setting). If all of those receive attempts in a given task return without a message, the task is considered idle with respect to received messages. Such a task may still be rescheduled; however, once it reached the specified "idleTaskExecutionLimit", it will shut down (in case of dynamic scaling).
         接下来,我们来看这个类里面最最重要的调度方法,在其内部类AsyncMessageListenerInvoker里面,如下:

public void run() {
			synchronized (lifecycleMonitor) {
				activeInvokerCount++;
				lifecycleMonitor.notifyAll();
			}
			boolean messageReceived = false;
			try {
				if (maxMessagesPerTask < 0) {
					messageReceived = executeOngoingLoop();
				}
				else {
					int messageCount = 0;
					while (isRunning() && messageCount < maxMessagesPerTask) {
						messageReceived = (invokeListener() || messageReceived);
						messageCount++;
					}
				}
			}
			catch (Throwable ex) {
				clearResources();
				if (!this.lastMessageSucceeded) {
					// We failed more than once in a row - sleep for recovery interval
					// even before first recovery attempt.
					sleepInbetweenRecoveryAttempts();
				}
				this.lastMessageSucceeded = false;
				boolean alreadyRecovered = false;
				synchronized (recoveryMonitor) {
					if (this.lastRecoveryMarker == currentRecoveryMarker) {
						handleListenerSetupFailure(ex, false);
						recoverAfterListenerSetupFailure();
						currentRecoveryMarker = new Object();
					}
					else {
						alreadyRecovered = true;
					}
				}
				if (alreadyRecovered) {
					handleListenerSetupFailure(ex, true);
				}
			}
			finally {
				synchronized (lifecycleMonitor) {
					decreaseActiveInvokerCount();
					lifecycleMonitor.notifyAll();
				}
				if (!messageReceived) {
					this.idleTaskExecutionCount++;
				}
				else {
					this.idleTaskExecutionCount = 0;
				}
				synchronized (lifecycleMonitor) {
					if (!shouldRescheduleInvoker(this.idleTaskExecutionCount) || !rescheduleTaskIfNecessary(this)) {
						// We're shutting down completely.
						scheduledInvokers.remove(this);
						if (logger.isDebugEnabled()) {
							logger.debug("Lowered scheduled invoker count: " + scheduledInvokers.size());
						}
						lifecycleMonitor.notifyAll();
						clearResources();
					}
					else if (isRunning()) {
						int nonPausedConsumers = getScheduledConsumerCount() - getPausedTaskCount();
						if (nonPausedConsumers < 1) {
							logger.error("All scheduled consumers have been paused, probably due to tasks having been rejected. " +
									"Check your thread pool configuration! Manual recovery necessary through a start() call.");
						}
						else if (nonPausedConsumers < getConcurrentConsumers()) {
							logger.warn("Number of scheduled consumers has dropped below concurrentConsumers limit, probably " +
									"due to tasks having been rejected. Check your thread pool configuration! Automatic recovery " +
									"to be triggered by remaining consumers.");
						}
					}
				}
			}
		}

		private boolean executeOngoingLoop() throws JMSException {
			boolean messageReceived = false;
			boolean active = true;
			while (active) {
				synchronized (lifecycleMonitor) {
					boolean interrupted = false;
					boolean wasWaiting = false;
					while ((active = isActive()) && !isRunning()) {
						if (interrupted) {
							throw new IllegalStateException("Thread was interrupted while waiting for " +
									"a restart of the listener container, but container is still stopped");
						}
						if (!wasWaiting) {
							decreaseActiveInvokerCount();
						}
						wasWaiting = true;
						try {
							lifecycleMonitor.wait();
						}
						catch (InterruptedException ex) {
							// Re-interrupt current thread, to allow other threads to react.
							Thread.currentThread().interrupt();
							interrupted = true;
						}
					}
					if (wasWaiting) {
						activeInvokerCount++;
					}
					if (scheduledInvokers.size() > maxConcurrentConsumers) {
						active = false;
					}
				}
				if (active) {
					messageReceived = (invokeListener() || messageReceived);
				}
			}
			return messageReceived;
		}

      差不多这个类就介绍到这里,继续往下看吧~

      org.springframework.jms.listener.endpoint包里面提供了一些JavaEE特性 – 对JCA的支持,这里就不展开了。

      org.springframework.jms.supportorg.springframework.jms.support.converter,org.springframework.jms.support.destination则分别提供了Jms工具类JmsUtils(依我来看,JmsAccessor类可以考虑放到core包里面,而把一些工具类抽到这里来),针对消息转换器(主要包括三类转换,Object<->Message,XML<->Message,Json<->Message),Destination的支持,难度不大,这里也就不展开讨论了

      org.springframework.jms.remoting包则告诉我们底层可以通过JMS走远程服务,类似RMI的Remoting。

      ok,差不多就这些内容。看了这么多,最后我们再总结一下Spring对JMS封装的不足之处吧:

     (1) Spring对JMS的封装停留在JMS 1.1规范上(1.0.2中的支持Deprecated了),JMS 2的支持在最新的4.0 版本中未曾找见;

     (2) 消息发送&接收的时候没有预留钩子方法。比方说我们有这样的需求 - 跟踪消息走向,在消息发送完后向本地的agent写一点数据,agent定时,定量推送数据去server端做统计运算,展示等。这个时候就没有out-of-box的方法可以去实现,当然变通的方法也有不少,但不适合和开源版本融合;

     (3) 缺少一些容错策略,比方说消息发送失败,如何处理?

     (4) 缺少连接复用,一种很重要的提升性能策略。


       如果有不明白的地方,欢迎大家留言讨论!


参考资料:

http://docs.spring.io/spring/docs/4.0.0.RELEASE/spring-framework-reference/htmlsingle/#jms

      
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