JMS和ActiveMQ介绍(3)_ActiveMQ

首先简单介绍一下ActiveMQ。ActiveMQ是由Apache软件基金会提供的开源免费消息服务器，目前版本是5.8.0。
ActiveMQ具有以下特点：
基于JMS 1.1和J2EE 1.4规范；
支持多种连接协议：HTTP/S，IP组播，SSL，STOMP，TCP，UDP，XMPP等；
支持多种消息持久化机制：文件形式持久化（KahaDB），关系数据库形式持久化（JDBC）；
插件化的安全机制：ActiveMQ支持插件开发，并且它的安全机制就是以插件形式实现灵活配置的；
支持嵌入Java应用，ActiveMQ就可以作为一个单独服务，也可以直接嵌入到其他Java应用中；
支持与应用服务器进行集成：支持Apache Tomcat，Jetty，ApacheGeronimo，Jboss；
多种语言的客户端API：支持C/C++，.NET，Perl，PHP，Python，Ruby等；
集群；
动态化的简单管理。

ActiveMQ使用Java开发，使用Spring配置bean，使用Maven构建。
ActiveMQ 5.6.0的源代码目录结构如图所示，从pom文件中可以看出，共包含23个模块，比如核心模块activemq-core，web控制台模块activemq-web-console，文件形式的消息持久化模块kahadb等。
使用Maven编译、打包后，在assembly/target下ActiveMQ的生成可执行包。
ActiveMQ的执行包目录结构如图所示：
bin目录下是启动脚本；
conf目录下是配置文件；
data目录下是消息持久化的文件；
webapps是web控制台目录。

通过bin目录下的脚本可以启动ActiveMQ服务，从配置文件可以看出，ActiveMQ服务也是通过Spring来进行配置的，整个配置文件实质就是对一个broker实例进行相关配置，从命名空间可以看出，ActiveMQ broker实例其实就是一个org.apache.activemq.xbean. XBeanBrokerService类的实例，而XBeanBrokerService继承自org.apache.activemq.broker.BrokerService，BrokerService是ActiveMQ中的一个核心类，用于对外提供消息服务。
ActiveMQbroker的配置包含以下部分：
目的地策略：用来对目的地（队列、主题）的相关策略进行配置，包括流量控制、分发策略等；
JMX管理：用来配置JMX；
持久化设置：
存储设置：
连接器设置：
Web控制台设置：ActiveMQ通过内嵌Jetty，用来提供Web控制台，能够对连接、主题、队列、消费者等进行可视化的管理。

在ActiveMQ中，队列或主题的地址名称可以使用“.”号分割的方式来表示，例如queue.news.subject0-10。
并且ActiveMQ支持使用通配符表示某一类队列和主题的地址，通配符包括：
.，用于分割地址中的名称；
*，用于匹配“.”之间的任意字符；
>，用于匹配任意字符。

在目的地策略中，包含多个策略实体，策略实体既可以描述某一个队列或主题的策略，也可以通过通配符描述某一类队列或主题的策略。
目的地策略配置示例如上所示，该策略实体对所有主题进行配置，对每个主题进行流量控制，内存限制为1M，将消息引用保存在内存中。
以下列出了策略实体的部分属性，全部属性可以从ActiveMQ官网查看到。

策略实体中还包含一些子标签用于设置一些具体的策略，以下列出部分子标签：
消息分发策略；
死信队列策略：当消息重复发送多次仍未成功时，ActiveMQ将向死信队列发送一个消息，死信队列策略对该操作进行配置，比如设置使用共享的死信队列或单独的死信队列；
消息撤销策略：当消息消费较慢需要删除消息时使用，比如撤销最久的消息；
消息数量限制策略：用于设置持久化消息数量最大值；
订阅恢复策略：当订阅者重新连接时使用，比如只恢复最后一个消息；
持久订阅这的消息引用策略，队列的消息引用策略，订阅者的消息引用策略：用于设置消息应用存储位置，比如将消息引用存储于内存中；
慢消费者策略：当消息消费较慢时使用，比如直接退出。

下面具体再介绍一下分发策略。
首先介绍一下预读取机制，为了提高消息消费速度，在一次消息接收过程中，ActiveMQ通过预读取机制将消息尽可能多地推送给消费者，在消费者客户端缓存。
但为了防止消费者缓存溢出，ActiveMQ通过prefetchlimit控制当前推送给消费者且未收到确认的消息数量。
prefetch limit的默认值是：持久化消息队列为1000，非持久化消息队列为1000，持久化消息主题为100，非持久化消息主题为-1。
若prefetch limit=1，则消费者每次只会接收一个消息，相当于关闭预读取机制。
若prefetchlimit=0，则消息只有在消费者主动拉取时才会被接收，而不会被推送给消费者。
对于分发策略，有如下具体的策略，其中roundRobin策略是当有多个消费者时，将消息平均地发给各个消费者，而不是采用预读取机制先将消息全部发往某个消费者直至达到prefetch limit。而strictOrder策略相反，是将消息先全部发往某个消费者，但该策略可以保证当主题中有多个消息生产者，且有多个消息消费者时，每个消息消费者接收到的消息顺序是一致的。

流量控制是为了防止消息生产较快，而消费较慢，导致队列或主题堵塞。
在ActiveMQ5.0之前，ActiveMQ使用TCP协议本身的流量控制机制，这种方法的不足是只能对整个连接进行流量控制，而不能对单个生产者进行流量控制，而且当多个消息生产者和消费者使用同一个连接时可能会造成死锁。
从ActiveMQ5.0开始，ActiveMQ支持对单个生产者进行流量控制。流量控制可在生产者客户端和服务器端进行配置。
如果生产者客户端异步发送消息（useAsyncSend置为true），发送消息时线程不会阻塞等待消息服务器返回确认，此时就需要在生产者客户端配置流量控制，通过setProducerWindowSize设置一个最大值，即生产者发送的未接收到确认的消息不能超过该最大值，若超过，则等待。
服务器端的流量控制配置在两个地方：
1）首先在目的地策略中，通过producerFlowControl可以对每个目的地设置是否进行流量控制，memoryLimit表示消息存储在内存中的最大量，vmCursor表示在内存中仅保存消息的游标，这样可以在内存中存储尽可能多的消息。
2）在存储设置中，可以对整个消息服务器的存储用度进行配置，memoryUsage表示ActiveMQ使用的内存，storeUsage表示持久化消息存储文件的大小，tempUsage表示非持久化消息存储的文件大小。在存储配置中还可以设置当存储用度不足时系统如何处理，除默认等待外还支持sendFailIfNoSpace，sendFailIfNoSpaceAfterTimeout。

ActiveMQ支持JMX，在ActiveMQ中配置JMX的示例如下所示。在启动后，可以通过Java工具jconsole连接ActiveMQ，对其进行监控。

对于消息持久化，消息以先进先出的方式存储于队列中。只有接收到消费者的确认，消息才会从队列中出队。
对于具有持久订阅者的主题，主题中只保存一份消息。每个持久订阅者保存一个指向最后一个接收消息的指针。只有接收到所有持久订阅者对于消息的确认，消息才会从主题中删除。

下面将介绍4种消息存储机制。
KahaDB是ActiveMQ推荐的消息存储机制，它基于文件，是最快的一种消息存储机制。
KahaDB的实现机制如图所示，首先所有消息数据追加写入log文件，log文件的大小有限制，若达到限制，则创建一个新文件，若log文件中的消息已全部发送出去，则该文件被删除。队列、主题使用B树数据结构存储，这样能够快速查询到其中的消息，B树中的消息实际存储对log文件中数据的引用。同时队列、主题的消息还保存在缓存中，以提高访问速度。
与KahaDB类似，基于文件，但与KahaDB不同的是，每个队列有独立的索引文件，多用于消息量大的场景，但不适用于队列多的场景。


在客户端连接服务器或服务器之间互连时，ActiveMQ支持多种连接协议，以下是这些协议以及使用说明，其中，TCP是ActiveMQ默认使用的网络协议，STOMP是一种面向简单文本的消息协议，主要用于多语言支持，实践中，我们在PHP和Python的客户端连接服务器时，使用了该协议，VM主要用于访问在同一个JVM中运行的服务器。
在客户端使用vm连接消息服务器时，如vm://brokerName，若同一个JVM内存在以该brokerName命名的消息服务器实例，则连接至该实例，若不存在，则创建一个以该brokerName命名的消息服务器实例，并连接。
在连接时采用的URI格式如下所示，第一种是单一URI，表示一个消息服务器连接地址，第二种是组合URI，即将多个消息服务器地址组合起来。
在消息服务器配置中，连接有两种配置：
transportconnector，用于配置客户端与服务器之间的连接，向客户端提供连接端口，ActiveMQ通常占有61616端口对外提供tcp连接；
networkconnector，用于配置服务器与服务器之间的连接，实现服务器网络，下面将具体介绍ActiveMQ的两种服务器网络。

首先是静态网络。
在网络中服务器配置已知的情况下，可以使用static创建静态网络，例如已知网络中已有一消息服务器BrokerB，则在BrokerA的配置中可以添加以上配置，在启动BrokerA时，BrokerA会创建与BrokerB的连接，当生产者将消息发送至BrokerA，且消费者从BrokerB接收该消息时，BrokerA会自动将消息转发至BrokerB。
在这种配置下，BrokerA至BrokerB的连接是单向的，即消息只能从BrokerA转发至BrokerB。如果需要将连接配置成双向的，可以将duplex属性置成true，这样，BrokerA和BrokerB即可以向对方转发消息，也可以从对方接收消息。

静态网络需要已知服务配置情况，且不易于进行后期扩展，通过使用动态网络可解决以上问题。在动态网络中，每个消息服务器需要进行以上配置。在服务启动后，会自动使用IP组播在网络中寻找其他消息服务器实例，并创建连接。

在客户端连接消息服务器时，既可以使用单一URI连接单个服务器，也可以使用组合URI从多个服务器中选择一个进行连接。
在组合URL中，failover是一种比较常用的客户端连接方式，使用failover时，客户端会从多个服务器地址中随机选择一个进行连接，当连接失效时，会尝试连接其他的服务器。
如果只连接一个服务器，也建议在服务器地址前再加上failover，这样可以建立重连机制，提高系统健壮性。
discovery与failover类似，但是通过组播从动态网络中查询可用的服务器，并从中随机选择一个进行连接，当连接失效时，也会尝试连接其他的服务器。
peer与vm类似，在使用peer连接时，会自动在JVM内创建服务器，另外，还会在建立此服务器与网络中同组服务器的连接。
peer的应用场景是客户端与服务器经常会有连接失效发生，但又需要在连接失效时，客户端仍可以正常工作。使用peer，客户端可以在本地JVM内创建服务器并与其通信，当与远程服务器连接正常时，本地服务器会再与远程服务器进行通信。
fanout可以向静态网络或动态网络发送消息，网络中的每个服务器都会接收到消息。