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Spring Cloud Stream 簡介

官方定義Spring Cloud Stream 是一個用來為微服務(wù)應(yīng)用構(gòu)建消息驅(qū)動能力的框架。它為一些供應(yīng)商的消息中間件產(chǎn)品提供了個性化的自動化配置實現(xiàn)，并且引入了發(fā)布-訂閱、消費組以及分區(qū)這三個核心概念。

Spirng Cloud Stream 本質(zhì)上就是整合了 Spring Boot 和 Spring Integration，實現(xiàn)一套輕量級的消息驅(qū)動的微服務(wù)框架。

通過使用 Spring Cloud Stream 可以有效簡化開發(fā)人員對消息中間件的使用復(fù)雜度，讓系統(tǒng)開發(fā)人員可以有更多的精力關(guān)注于核心業(yè)務(wù)邏輯的處理。

Spring Cloud Stream 基于 Spring Boot 實現(xiàn)，所以它秉承了 Spring Boot 的優(yōu)點，自動化配置功能可以幫助我們快速上手使用。

不過 Spring Cloud Stream 目前只支持 RabbitMQ 和 Kafka 這兩個消息中間件的自動化配置。

相關(guān)知識點解讀

「1. 什么是事件驅(qū)動架構(gòu)?」

如上圖所示，有時候系統(tǒng)中的某個服務(wù)會因為用戶操作或內(nèi)部行為發(fā)布一個事件，該服務(wù)知道這個事件在將來的某一個時間點會被其他服務(wù)所消費，但是并不知道這個服務(wù)具體是誰、也不關(guān)心什么時候被消費。同樣，消費該事件的服務(wù)也不一定需要知道該事件是由哪個服務(wù)所發(fā)布。

事件生產(chǎn)者和消費者之間的虛線代表的是一種相互松散、沒有直接調(diào)用的關(guān)聯(lián)關(guān)系。滿足以上特性的系統(tǒng)代表著一種松耦合的架構(gòu)，通常被稱為事件驅(qū)動架構(gòu)，而這里的事件也可以被理解是服務(wù)與服務(wù)之間發(fā)送的一種消息。事件驅(qū)動架構(gòu)本質(zhì)上是一種架構(gòu)設(shè)計風(fēng)格，實現(xiàn)方法和工具有很多。在 Spring Cloud 家族中這個工具就是 Spring Cloud Stream。

其實，Spring Cloud Stream 是基于 Spring Integration 實現(xiàn)了消息發(fā)布和消費機(jī)制并提供了一層封裝，很多關(guān)于消息發(fā)布和消費的概念和實現(xiàn)方法本質(zhì)上都是依賴于 Spring Integration。而在 Spring Integration 的背后，則依賴于 Spring Messaging 組件來實現(xiàn)消息處理機(jī)制的基礎(chǔ)設(shè)施。

「2. 什么是 Spring Messaging?」

Spring Messaging 是 Spring Framework 中的一個模塊，其作用就是統(tǒng)一消息的編程模型。

每一個消息 Messaging 對應(yīng)的模型就包括一個消息體 Payload 和消息頭 Header。

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

消息通道 MessageChannel 用于接收消息，調(diào)用 send 方法可以將消息發(fā)送至該消息通道中。

@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費呢?」

由消息通道的子接口可訂閱的消息通道 SubscribableChannel 實現(xiàn)，被 MessageHandler 消息處理器所訂閱:

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

由MessageHandler 真正地消費/處理消息:

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

Spring Messaging 內(nèi)部在消息模型的基礎(chǔ)上衍生出了其它的一些功能，如：

• 消息接收參數(shù)及返回值處理：消息接收參數(shù)處理器 HandlerMethodArgumentResolver 配合 @Header, @Payload 等注解使用;消息接收后的返回值處理器 HandlerMethodReturnValueHandler 配合 @SendTo 注解使用;
• 消息體內(nèi)容轉(zhuǎn)換器 MessageConverter;
• 統(tǒng)一抽象的消息發(fā)送模板 AbstractMessageSendingTemplate;
• 消息通道攔截器 ChannelInterceptor;

「3.什么是Spring Integration?」

spring cloud stream是一個構(gòu)建與Spring Boot和Spring Integration之上的框架，方便開發(fā)人員快速構(gòu)建基于Message-Driven的系統(tǒng)。

Spring Integration & Enterprise Integration Patterns簡介

Enterprise Integration Patterns 是由Gregor Hohpe和Bobby Woolf在 Enterprise Integration Patterns 一書中總結(jié)的企業(yè)應(yīng)用開發(fā)實踐中使用到的各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的方式。

Spring Integration是Spring框架對Enterprise Integration Patterns的實現(xiàn)和適配。

Spring Integration在基于Spring的應(yīng)用程序中實現(xiàn)輕量級消息傳遞，并支持通過聲明適配器與外部系統(tǒng)集成。與Spring對遠(yuǎn)程處理，消息傳遞和調(diào)度的支持相比，這些適配器提供了更高級別的抽象。

Spring Integration的主要目標(biāo)是提供一個簡單的模型來構(gòu)建企業(yè)集成解決方案，同時保持關(guān)注點的分離，這對于生成可維護(hù)的可測試代碼至關(guān)重要。

常見的企業(yè)集成數(shù)據(jù)傳遞模式有以下幾種：

文件傳輸：系統(tǒng)A采用FTP輪詢等方式獲取系統(tǒng)B生成的文件等。

共享數(shù)據(jù)庫：系統(tǒng)A和系統(tǒng)B共用一個數(shù)據(jù)庫表，共用實體類。

RPC調(diào)用：系統(tǒng)A和B暴露互相之間能調(diào)用的服務(wù)，例如SOAP、REST。

消息傳遞：系統(tǒng)A和系統(tǒng)B通過消息中間價交換數(shù)據(jù)。

Spring Cloud Stream 作用

無感知的使用消息中間件

Spring Cloud Stream解決了開發(fā)人員無感知的使用消息中間件的問題，因為Spring Cloud Stream對消息中間件的進(jìn)一步封裝，可以做到代碼層面對中間件的無感知。

中間件和服務(wù)的高度解耦

Spring Cloud Stream進(jìn)行了配置隔離，只需要調(diào)整配置，開發(fā)中可以動態(tài)的切換中間件(如rabbitmq切換為kafka)，使得微服務(wù)開發(fā)的高度解耦，服務(wù)可以關(guān)注更多自己的業(yè)務(wù)流程。

Spring Cloud Stream 核心概念和應(yīng)用模型

「主要概念」

Spring Cloud Stream 為各大消息中間件產(chǎn)品提供了個性化的自動化配置實現(xiàn)，引用了發(fā)布-訂閱、消費組、分區(qū)的三個核心概念。

Spring Cloud Stream提供了很多抽象和基礎(chǔ)組件來簡化消息驅(qū)動型微服務(wù)應(yīng)用。包含以下內(nèi)容：

• Spring Cloud Stream的應(yīng)用模型
• 綁定抽象
• 持久化發(fā)布/訂閱支持
• 消費者組支持
• 分片支持(Partitioning Support)
• 可插拔API

「應(yīng)用模型」

Spring Cloud Stream由一個中立的中間件內(nèi)核組成。

Spring Cloud Stream會注入輸入和輸出的channels，應(yīng)用程序通過這些channels與外界通信，而channels則是通過一個明確的中間件Binder與外部brokers連接。

「Channel」

Channel描述的是消息從應(yīng)用程序和Binder之間的流通的通道，也就是Application Model中的input和output。

「Binder」

Binder是Spring Cloud Stream中一個非常重要的概念，它是應(yīng)用程序和消息中間件的中間層，完美屏蔽了不同消息中間件的實現(xiàn)差異，可以簡單的類比為Adapter。

Spring Cloud Stream官方提供了spring-cloud-stream-binder-kafka和spring-cloud-stream-binder-rabbit兩款主流消息中間件的Binder實現(xiàn)。并且還提供了專門用于測試的TestSupportBinder，開發(fā)者可以直接使用它來對通道的接收內(nèi)容進(jìn)行斷言測試。

當(dāng)然，Spring Cloud Stream也允許開發(fā)者通過它的SPI來實現(xiàn)其他MQ的Binder。目前已有多款MQ產(chǎn)品提供了第三方Binder實現(xiàn)，參考官方文檔Binder Implementions。如要實現(xiàn)自己的Binder可以參考官方文檔Binder SPI。

「Bindings」

Binding是用于描述MQ中間件到應(yīng)用程序的橋梁模型，即是對于Binder加上inputs和outputs各個channel的綁定關(guān)系的描述

「各大消息中間件的綁定抽象」

Spring Cloud Stream提供對Kafka，Rabbit MQ，Redis，和Gemfire的Binder實現(xiàn)。Spring Cloud Stream還包括了一個TestSupportBinder，TestSupportBinder預(yù)留一個未更改的channel以便于直接地、可靠地和channels通信。

「集成Kafka」

<dependency> 
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId> 
    <artifactId>spring-cloud-stream-binder-kafka</artifactId> 
  </dependency> 

「集成RabbitMQ」

<dependency> 
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId> 
    <artifactId>spring-cloud-starter-stream-rabbit</artifactId> 
</dependency> 

「分區(qū)支持」

Spring Cloud Stream支持在一個應(yīng)用程序的多個實例之間數(shù)據(jù)分區(qū)，在分區(qū)的情況下，物理通信介質(zhì)(例如，topic代理)被視為多分區(qū)結(jié)構(gòu)。一個或多個生產(chǎn)者應(yīng)用程序?qū)嵗龑?shù)據(jù)發(fā)送給多個消費應(yīng)用實例，并保證共同的特性的數(shù)據(jù)由相同的消費者實例處理。

Spring Cloud Stream提供了一個通用的抽象，用于統(tǒng)一方式進(jìn)行分區(qū)處理，因此分區(qū)可以用于自帶分區(qū)的代理(如kafka)或者不帶分區(qū)的代理(如rabbiemq)

分區(qū)在有狀態(tài)處理中是一個很重要的概念，其重要性體現(xiàn)在性能和一致性上，要確保所有相關(guān)數(shù)據(jù)被一并處理，例如，在時間窗平均計算的例子中，給定傳感器測量結(jié)果應(yīng)該都由同一應(yīng)用實例進(jìn)行計算。

Spring Cloud Stream 總結(jié)

本文是 Spring Cloud Stream 的第一篇，我們介紹了到底什么是Spring Cloud Stream以及相關(guān)知識點的解讀，幫助我們從整體上認(rèn)識Spring Cloud Stream。