前言

本文源码以 RocketMQ 4.2.0 和 RocketMQ 4.3.0 为 基 础 ， 从 RocketMQ 的实际使用到 RocketMQ 的源码分析，再到 RocketMQ 企业落地实践方案，逐步讲解。使读者由浅入深地了解 RocketMQ。

本文在源码分析过程中，先讲整体流程，再按模块、步骤进行详细讲解，希望读者在阅读时能举一反三，能知其然且知其所以然。

本文总共九章，分为五部分，第一部分讲解消息队列入门和 RocketMQ 生产、消费原理与最佳实践；第二部分从整体角度讲解 RocketMQ 架构；第三部分讲解 RocketMQ 各个组件的基本原理；第四部分深入 RocketMQ，讲解如何阅读源代码、如何进行企业实践；第五部分是附录，包含 Namesrv、Broker 的核心参数配置说明和 Exporter 监控指标注释。

目录

主要内容

第 1 章 RoketMQ 综述；

• 1.1 什么是消息队列，消息队列（Message Queue），从广义上讲是一种消息队列服务中间件，提供一套完整的信息生产、传递、消费的软件系统。

• 1.2 为什么需要消息队列，通过上一节的讲解，相信读者对消息队列有了一个初步的认识，那么我们平时什么时候可能会用到消息队列呢？

• 1.3 常见消息队列，

• 1.4 RocketMQ 的发展史与未来，Apache RocketMQ 是一款开源的、分布式的消息投递与流数据平台。出生自阿里巴巴，在阿里巴巴内部经历了 3 个版本后，作为 Apache 顶级开源项目之一直到现在。在 GitHub 上有 10000+star、5000+fork、170+contributors（在 GitHub 上提交代码并被采纳的开发者），目前的最新版本是 2020 年 3 月的 4.7.0 版本。本节主要介绍 RocketMQ 的产生和成长过程。

第 2 章 RocketMQ 的生产者原理和最佳实践；

• 2.1 生产者原理，通过第 1 章的讲解，相信读者对 RocketMQ 有了一个基本的认识，本节将对 RocketMQ 中的生产者做基本介绍。

• 2.2 生产者启动流程，DefaultMQProducer 是 RocketMQ 中默认的生产者实现 ，DefaultMQProducer 的类之间的继承关系，可以看到这个生产者在实现时包含生产者的操作和配置属性，这是典型的类对象设计。本节将介绍类对象的一些核心属性和方法。

• 2.3 消息发送流程，消息发送流程首先是 RocketMQ 客户端接收业务层消息，然后通过 DefaultMQProducerImpl 发送一个 RPC 请求给 Broker，再由 Broker 处理请求并保存消息。

• 2.4 发送消息最佳实践，发送普通消息、顺序消息、延迟消息、事务消息、单向消息、批量消息发送。

• 2.5 生产者最佳实践总结，相对消费者而言，生产者的使用更加简单，一般读者主要关注消息类型、消息发送方法和发送参数，即可正常使用 RocketMQ 发送消息。

  
  

  在实际使用时如何选择消息类型和消费发送方法呢？笔者在这里总结了常用的消息类型、消息发送方法、发送基本参数，方便大家参考。

第 3 章 RocketMQ 的消费流程和最佳实践；

• 3.1 消费者概述，消费者一般指获取消息、转发消息给业务代码处理的一系列代码实现。在 RocketMQ 中，消费行为是如何进行的呢？本节将详细讲述。

• 3.2 消费者启动机制，RocketMQ 客户端中有两个独立的消费者实现类 ：org.apache.rocketmq.client.consumer.DefaultMQPullConsumer 和 org.apache.rocketmq.client.consumer.DefaultMQPushConsumer 。 下面将分别进行介绍。

• 3.3 消费者的 Rebalance 机制，客户端是通过 Rebalance 服务做到高可靠的。当发生 Broker 掉线、消费者实例掉线、Topic 扩容等各种突发情况时，消费者组中的消费者实例是怎么重平衡，以支持全部队列的正常消费的呢？

• 3.4 消费进度保存机制，在消费者启动时会同时启动位点管理器，那么位点具体是怎么管理的呢？RocketMQ 设计了远程位点管理和本地位点管理两种位点管理方式。集群消费时，位点由客户端提交给 Broker 保存，具体实现代码在 RemoteBrokerOffsetStore.java 文件中；广播消费时 ，位 点 保 存在消费者本地磁盘上 ， 实现代码在 LocalFileOffsetStore.java 文件中。

• 3.5 消费方式，RocketMQ 的消费方式包含 Pull 和 Push 两种。Pull 方式：用户主动 Pull 消息，自主管理位点，可以灵活地掌控消费进度和消费速度，适合流计算、消费特别耗时等特殊的消费场景。

  
  

  缺点也显而易见，需要从代码层面精准地控制消费，对开发人员有一定要求。在 RocketMQ 中 org.apache.rocketmq.client.consumer.DefaultMQPullConsumer 是 默认的 Pull 消费者实现类。Push 方式：代码接入非常简单，适合大部分业务场景。缺点是灵活度差，在了解其消费原理后，排查消费问题方可简单快捷。在 RocketMQ 中 org.apache.rocketmq.client.consumer.DefaultMQPushConsumer 是 默认的 Push 消费者实现类。

• 3.6 消息过滤

• 3.7 消费者最佳实践总结，本章主要介绍了消费流程和消费者原理、过滤器的设计和执行过程。Pull 和 Push 在使用中有两点特别需要注意：订阅关系不一致和不能消费时怎么排查，这里分享一下笔者在实践过程中的经验。

第 4 章 RocketMQ 架构和部署最佳实践；

4.1 RocketMQ 架构，RocketMQ 不单单是一个技术，它还是一个体系。

4.2 常用的部署拓扑和部署实践，常用的 RocketMQ 的部署拓扑方式有 5 种，不同的部署方式可靠性不同，大家在公司落地部署时，可以根据企业业务的需求进行选择，或者有新的部署方式也可以分享给笔者和 RocketMQ 社区。

第 5 章 Namesrv；

• 5.1 Namesrv 概述，Namesrv 在 RocketMQ 体系中主要用于保存元数据、提高 Broker 的可用性。

  
  

  在 RPC 通信中，我们通常将服务提供者称为服务端，使用服务的端称为客户端。如果服务端有扩容或缩容，客户端如何感知呢？业内常用的做法是，服务注册与发现。通过注册，可以添加更多提供服务的服务端实例，当然有实例宕机，也可以通过摘除来保证服务的可靠性。Broker 作为 RocketMQ 服务的提供者，其工作原理也是一样的。

• 5.2 Namesrv 架构，Namesrv 组件，Namesrv 启动流程，Namesrv 停止流程；

• 5.3 RocketMQ 的路由原理，生产者发送消息、消费者消费消息时都需要从 Namesrv 拉取 Topic 路由信息，那么这些路由信息是如何注册到 Namesrv 的呢？如果 Broker 异常宕机，路由信息又是如何更新的呢？

  
  

  下面，我们通过路由注册和路由剔除两个方面进行详细讲解。

第 6 章 Broker 存储机制；

• 6.1 Broker 概述，本章主要讲解了 Broker 的基本知识，以及 Broker 在体系中所处的地位。带领读者从部署结果上看 Broker 的各个文件目录结构，为下一章学习存储模块打下基础。本章的核心内容有：● Broker 在 RocketMQ 体系中所处的地位。● Broker 的数据目录结构。● Broker 的启动和停止流程。

• 6.2 Broker 存储机制，堆积能力是消息队列的一个重要考核指标。存储机制是 RocketMQ 中的核心，也是亮点设计，因为存储机制决定写入和查询的效率。

• 6.3 Broker CommitLog 索引机制，绝大部分存储组件都有索引机制，RocketMQ 也一样，有巨量堆积能力的同时，通过索引可以加快读取和查询。

  
  

  本节主要讲解 RocketMQ 的 ConsumeQueue 和 IndexFile 两种索引的基本原理：● 索引的数据结构。● 索引的构建过程。● 索引如何使用。

• 6.4 Brokeri 过期文件删除机制，RocketMQ 中主要保存了 CommitLog、Consume Queue、Index File 三种数据文件。由于内存和磁盘都是有限的资源，Broker 不可能永久地保存所有数据，所以一些超过保存期限的数据会被定期删除。RocketMQ 通过设置数据过期时间来删除额外的数据文件，具体的实现逻辑是通过 org.apache.rocketmq.store.DefaultMessageStore.start（）方法启动的周期性执行方法 DefaultMessageStore.this.cleanFilesPeriodically（）来实现的。

• 6.5 Broker 主从同步机制，当前主流的分布式组件中，可用性都是必备的。本节主要讲 RocketMQ 中可用性的设计和实现方式，主要内容有如下两个方面：● 主从同步介绍。● 主从同步流程。

• 6.6 Broker 的关机恢复机制，可靠性也是当前主流分布式产品的必备特性之一，对于一个金融级可靠的消息队列组件来讲更是如此。本节主要讲解内容如下：● 关机恢复机制的相关文件和实现原理。● 关机恢复机制的恢复过程。

第 7 章 RocketMQ 特性——事务消息与延迟消息机制；

• 7.1 事务消息概述，事务消息的实现方案目前主要分为两种：两阶段提交方案和三阶段提交方案。RocketMQ 采取了两阶段提交的方案进行实现，事务消息的代码讲解基于 4.3.0 版本。

• 7.2 事务消息机制，我们将事务消息的发送和处理总结为四个过程：生产者发送事务消息和执行本地事务、Broker 存储事务消息、Broker 回查事务消息、Broker 提交或回滚事务消息。接下来，我们对这四个过程进行详细讲解。

• 7.3 延迟消息概述，什么是延迟消息呢？延迟消息也叫定时消息，一般地，生产者在发送消息后，消费者希望在指定的一段时间后再消费。常规做法是，把信息存储在数据库中，使用定时任务扫描，符合条件的数据再发送给消费者。下面通过一个春节买票的场景来进行讲解。

• 7.4 延迟消息机制，在 RocketMQ 4.3.0 支持延迟消息前，开源版本 RocketMQ 延迟消息机制就是一个谜，本节将基于 RocketMQ 4.3.0 为大家揭秘延迟消息的存储和投递机制。

第 8 章 RocketMQ 源代码阅读；

• 8.1 RocketMQ 源代码结构概述，Apache RocketMQ 项目是一个基于 maven 构建的多模块 Java 项目，将源代码导入 IntelliJ IDEA；

• 8.2 RocketMQ 源代码编译；

• 8.3 如何阅读源代码，

• 8.4 源代码阅读范例:通过消息 id 查询消息，在 RocketMQ Console 中，我们发现可以通过消息 id 查询消息体内容，接下来我们看看具体是怎么查询的，

第 9 章 RocketMQ 企业最佳实践；

• 9.1 RocketMQ 落地概述，

• 9.2 RocketMQ 集群管理，Topic 管理是集群管理中常见的操作，包括创建 Topic、查看 Topic 路由、修改 Topic 配置、重置消费位点。在上一节中主要讲解了如何管理 Topic，本节主要讲解如何管理消费者。通常消费者管理就是指消费者组管理和消费者实例管理，关于消费者组和消费者实例的相关概念在第 4 章已做详细描述。

• 9.3 RocketMQ 集群监控和报警，对于 RocketMQ 的监控分为硬件监控和软件监控。硬件监控一般是机器内存使用率、CPU 使用率、磁盘使用率等主机监控；软件监控是 Namesrv、Broker、客户端生产、消费的指标数据监控和报警。一般运维的读者会默认添加主机监控，这里笔者主要介绍基于 Prometheus 的软件监控和报警。

• 9.4 RocketMQ 集群迁移，RocketMQ 的集群迁移特指 Namesrv、Broker 的迁移。一般企业需求需要满足两点：对研发透明、消息不丢失。Namesrv 机器之间因为是无状态的，所以迁移相对简单，在这里我们主要介绍如何迁移 Broker 集群。

  
  

  Broker 集群迁移可以采用 Topic 扩容的方式进行。具体的迁移过程笔者总结为

• 9.5 RocketMQ 测试环境实践 9.6 RocketMQ 接入实践，为什么需要单独讲测试环境呢？消息队列中间件的最终用户都是公司的研发人员，测试环境也是研发使用最频繁的环境，自然也是问题最多的。测试环境为了研发人员方便会有多个子环境，这与 RocketMQ 中订阅关系必须保持一致的规则相冲突，导致不同环境的消费者“抢消费”的情况发生。本节我们主要讲一下“抢消费”问题。

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希望读者在平时的工作中能熟悉、借鉴、参考 RocketMQ 的优秀设计理念，在技术能力上更进一步，在工作中更好地服务公司。