Springboot整合kafka

2年前 (2023) 程序员胖胖胖虎阿

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1. 整合kafka

1、引入依赖

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

2、设置yml文件

spring:
  application:
    name: demo

  kafka:
    bootstrap-servers: 52.82.98.209:10903,52.82.98.209:10904
    producer: # producer 生产者
      retries: 0 # 重试次数
      acks: 1 # 应答级别:多少个分区副本备份完成时向生产者发送ack确认(可选0、1、all/-1)
      batch-size: 16384 # 批量大小
      buffer-memory: 33554432 # 生产端缓冲区大小
      key-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer
#      value-serializer: com.itheima.demo.config.MySerializer
      value-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer

    consumer: # consumer消费者
      group-id: javagroup # 默认的消费组ID
      enable-auto-commit: true # 是否自动提交offset
      auto-commit-interval: 100  # 提交offset延时(接收到消息后多久提交offset)

      # earliest:当各分区下有已提交的offset时，从提交的offset开始消费；无提交的offset时，从头开始消费
      # latest:当各分区下有已提交的offset时，从提交的offset开始消费；无提交的offset时，消费新产生的该分区下的数据
      # none:topic各分区都存在已提交的offset时，从offset后开始消费；只要有一个分区不存在已提交的offset，则抛出异常
      auto-offset-reset: latest
      key-deserializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer
#      value-deserializer: com.itheima.demo.config.MyDeserializer
      value-deserializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer

3、启动项目
Springboot整合kafka

2. 消息发送

2.1 发送类型

KafkaTemplate调用send时默认采用异步发送，如果需要同步获取发送结果，调用get方法

异步发送生产者：

@RestController
public class KafkaProducer {
    @Resource
    private KafkaTemplate<String, Object> kafkaTemplate;

    @GetMapping("/kafka/test/{msg}")
    public void sendMessage(@PathVariable("msg") String msg) {
        Message message = new Message();
        message.setMessage(msg);
        kafkaTemplate.send("test", JSON.toJSONString(message));
    }
}

同步发送生产者：

//测试同步发送与监听
@RestController
public class AsyncProducer {
    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AsyncProducer.class);
    @Resource
    private KafkaTemplate<String, Object> kafkaTemplate;

    //同步发送
    @GetMapping("/kafka/sync/{msg}")
    public void sync(@PathVariable("msg") String msg) throws Exception {
        Message message = new Message();
        message.setMessage(msg);
        ListenableFuture<SendResult<String, Object>> future = kafkaTemplate.send("test", JSON.toJSONString(message));
        //注意，可以设置等待时间，超出后，不再等候结果
        SendResult<String, Object> result = future.get(3,TimeUnit.SECONDS);
        logger.info("send result:{}",result.getProducerRecord().value());
    }

}

消费者：

@Component
public class KafkaConsumer {
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(KafkaConsumer.class);

    //不指定group，默认取yml里配置的
    @KafkaListener(topics = {"test"})
    public void onMessage1(ConsumerRecord<?, ?> consumerRecord) {
        Optional<?> optional = Optional.ofNullable(consumerRecord.value());
        if (optional.isPresent()) {
            Object msg = optional.get();
            logger.info("message:{}", msg);
        }
    }
}

那么我们怎么看出来同步发送和异步发送的区别呢？

①首先在服务器上，将kafka暂停服务。
②在swagger发送消息

调同步发送：请求被阻断，一直等待，超时后返回错误
而调异步发送的（默认发送接口），请求立刻返回。

那么，异步发送的消息怎么确认发送情况呢？
我们使用注册监听
即新建一个类：KafkaListener.java

@Configuration
public class KafkaListener {
    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(KafkaListener.class);

    @Autowired
    KafkaTemplate kafkaTemplate;

    //配置监听
    @PostConstruct
    private void listener() {
        kafkaTemplate.setProducerListener(new ProducerListener<String, Object>() {
            @Override
            public void onSuccess(ProducerRecord<String, Object> producerRecord, RecordMetadata recordMetadata) {
                logger.info("ok,message={}", producerRecord.value());
            }

            @Override
            public void onError(ProducerRecord<String, Object> producerRecord, Exception exception) {
                logger.error("error!message={}", producerRecord.value());
            }
        });
    }
}

查看控制台，等待一段时间后，异步发送失败的消息会被回调给注册过的listener
Springboot整合kafka
如果是正常发送异步消息，则会获得该消息。可以看到，在内部类 KafkaListener$1 中，即注册的Listener的消息。

2.2 序列化

消费者使用：KafkaConsumer.java

@Component
public class KafkaConsumer {
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(KafkaConsumer.class);

    //不指定group，默认取yml里配置的
    @KafkaListener(topics = {"test"})
    public void onMessage1(ConsumerRecord<?, ?> consumerRecord) {
        Optional<?> optional = Optional.ofNullable(consumerRecord.value());
        if (optional.isPresent()) {
            Object msg = optional.get();
            logger.info("message:{}", msg);
        }
    }
}

1）序列化详解

前面用到的是Kafka自带的字符串序列化器（org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer）
除此之外还有：ByteArray、ByteBuffer、Bytes、Double、Integer、Long 等
这些序列化器都实现了接口（org.apache.kafka.common.serialization.Serializer）
基本上，可以满足绝大多数场景

2）自定义序列化
自己实现，实现对应的接口即可，有以下方法：

public interface Serializer<T> extends Closeable {
	default void configure(Map<String, ?> configs, Boolean isKey) {
	}
	//理论上，只实现这个即可正常运行
	byte[] serialize(String var1, T var2);
	//默认调上面的方法
	default byte[] serialize(String topic, Headers headers, T data) {
		return this.serialize(topic, data);
	}
	default void close() {
	}
}

我们来自己实现一个序列化器：MySerializer.java

public class MySerializer implements Serializer {

    @Override
    public byte[] serialize(String s, Object o) {
        String json = JSON.toJSONString(o);
        return json.getBytes();
    }
}

3）解码
MyDeserializer.java，实现方式与编码器几乎一样.

public class MyDeserializer implements Deserializer {
    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MyDeserializer.class);

    @Override
    public Object deserialize(String s, byte[] bytes) {
        try {
            String json = new String(bytes,"utf-8");
            return JSON.parse(json);
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

}

4）在yaml中配置自己的编码器、解码器
Springboot整合kafka

再次收发，消息正常
Springboot整合kafka

2.3 分区策略

分区策略决定了消息根据key投放到哪个分区，也是顺序消费保障的基石。

给定了分区号，直接将数据发送到指定的分区里面去
没有给定分区号，给定数据的key值，通过key取上hashCode进行分区
既没有给定分区号，也没有给定key值，直接轮循进行分区（默认）
自定义分区，你想怎么做就怎么做

1）验证默认分区规则
发送者代码参考：PartitionProducer.java

//测试分区发送
@RestController
public class PartitionProducer {
    @Resource
    private KafkaTemplate<String, Object> kafkaTemplate;

    //    指定分区发送
//    不管你key是什么，到同一个分区
    @GetMapping("/kafka/partitionSend/{key}")
    public void setPartition(@PathVariable("key") String key) {
        kafkaTemplate.send("test", 0, key, "key=" + key + "，msg=指定0号分区");
    }

    //    指定key发送，不指定分区
//    根据key做hash，相同的key到同一个分区
    @GetMapping("/kafka/keysend/{key}")
    public void setKey(@PathVariable("key") String key) {
        kafkaTemplate.send("test", key, "key=" + key + "，msg=不指定分区");
    }

}

消费者代码使用：PartitionConsumer.java

@Component
public class PartitionConsumer {
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(PartitionConsumer.class);

    //分区消费
    @KafkaListener(topics = {"test"},topicPattern = "0")
    public void onMessage(ConsumerRecord<?, ?> consumerRecord) {
        Optional<?> optional = Optional.ofNullable(consumerRecord.value());
        if (optional.isPresent()) {
            Object msg = optional.get();
            logger.info("partition=0,message:[{}]", msg);
        }
    }
    @KafkaListener(topics = {"test"},topicPattern = "1")
    public void onMessage1(ConsumerRecord<?, ?> consumerRecord) {
        Optional<?> optional = Optional.ofNullable(consumerRecord.value());
        if (optional.isPresent()) {
            Object msg = optional.get();
            logger.info("partition=1,message:[{}]", msg);
        }
    }
}

通过swagger访问setKey(也就是只给了key的方法)：
Springboot整合kafka

可以看到key相同的被hash到了同一个分区

再访问setPartition来设置分区号0来发送：
Springboot整合kafka

可以看到无论key是什么，都是分区0来消费

2）自定义分区
参考代码：MyPartitioner.java , MyPartitionTemplate.java。
发送使用：MyPartitionProducer.java。

public class MyPartitioner implements Partitioner {

    @Override
    public int partition(String topic, Object key, byte[] keyBytes, Object value, byte[] valueBytes, Cluster cluster) {
//        定义自己的分区策略
//                如果key以0开头，发到0号分区
//                其他都扔到1号分区
        String keyStr = key+"";
        if (keyStr.startsWith("0")){
            return 0;
        }else {
            return 1;
        }
    }

    @Override
    public void close() {

    }

    @Override
    public void configure(Map<String, ?> map) {

    }
}

@Configuration
public class MyPartitionTemplate {
 
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @Value("${spring.kafka.bootstrap-servers}")
    private String bootstrapServers;

    KafkaTemplate kafkaTemplate;

    @PostConstruct
    public void setKafkaTemplate() {
        Map<String, Object> props = new HashMap<>();
        props.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, bootstrapServers);
        props.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class);
        props.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class);
        //注意分区器在这里！！！
        props.put(ProducerConfig.PARTITIONER_CLASS_CONFIG, MyPartitioner.class);
        this.kafkaTemplate = new KafkaTemplate<String, String>(new DefaultKafkaProducerFactory<>(props));
    }

    public KafkaTemplate getKafkaTemplate(){
        return kafkaTemplate;
    }
}

//测试自定义分区发送
@RestController
public class MyPartitionProducer {

    @Autowired
    MyPartitionTemplate template;

//    使用0开头和其他任意字母开头的key发送消息
//    看控制台的输出，在哪个分区里？
    @GetMapping("/kafka/myPartitionSend/{key}")
    public void setPartition(@PathVariable("key") String key) {
        template.getKafkaTemplate().send("test", key,"key="+key+"，msg=自定义分区策略");
    }
}

使用swagger，发送0开头和非0开头两种key
Springboot整合kafka

3. 消息消费

3.1 消息组别

发送者使用：KafkaProducer.java

@RestController
public class KafkaProducer {
    @Resource
    private KafkaTemplate<String, Object> kafkaTemplate;

    @GetMapping("/kafka/test/{msg}")
    public void sendMessage(@PathVariable("msg") String msg) {
        Message message = new Message();
        message.setMessage(msg);
        kafkaTemplate.send("test", JSON.toJSONString(message));
    }
}

1）代码参考：GroupConsumer.java，Listener拷贝3份，分别赋予两组group，验证分组消费：

//测试组消费
@Component
public class GroupConsumer {
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(GroupConsumer.class);

    //组1，消费者1
    @KafkaListener(topics = {"test"},groupId = "group1")
    public void onMessage1(ConsumerRecord<?, ?> consumerRecord) {
        Optional<?> optional = Optional.ofNullable(consumerRecord.value());
        if (optional.isPresent()) {
            Object msg = optional.get();
            logger.info("group:group1-1 , message:{}", msg);
        }
    }

    //组1，消费者2
    @KafkaListener(topics = {"test"},groupId = "group1")
    public void onMessage2(ConsumerRecord<?, ?> consumerRecord) {
        Optional<?> optional = Optional.ofNullable(consumerRecord.value());
        if (optional.isPresent()) {
            Object msg = optional.get();
            logger.info("group:group1-2 , message:{}", msg);
        }
    }

    //组2，只有一个消费者
    @KafkaListener(topics = {"test"},groupId = "group2")
    public void onMessage3(ConsumerRecord<?, ?> consumerRecord) {
        Optional<?> optional = Optional.ofNullable(consumerRecord.value());
        if (optional.isPresent()) {
            Object msg = optional.get();
            logger.info("group:group2 , message:{}", msg);
        }
    }
}

2）启动
Springboot整合kafka
3）通过swagger发送2条消息

同一group下的两个消费者，在group1均分消息
group2下只有一个消费者，得到全部消息

4）消费端闲置
注意分区数与消费者数的搭配，如果（消费者数 > 分区数量），将会出现消费者闲置（因为一个分区只能分配给一个消费者），浪费资源！

验证方式：
停掉项目，删掉test主题，重新建一个，这次只给它分配一个分区。
重新发送两条消息，试一试
Springboot整合kafka

group2可以消费到1、2两条消息
group1下有两个消费者，但是只分配给了 1 ， 2这个进程被闲置

3.2 位移提交

1）自动提交
前面的案例中，我们设置了以下两个选项，则kafka会按延时设置自动提交

enable-auto-commit: true # 是否自动提交offset
auto-commit-interval: 100 # 提交offset延时(接收到消息后多久提交offset，默认单位为ms)

2）手动提交
有些时候，我们需要手动控制偏移量的提交时机，比如确保消息严格消费后再提交，以防止丢失或重复。
下面我们自己定义配置，覆盖上面的参数
代码参考：MyOffsetConfig.java

@Configuration
public class MyOffsetConfig {

    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @Value("${spring.kafka.bootstrap-servers}")
    private String bootstrapServers;

    @Bean
    public KafkaListenerContainerFactory<?> manualKafkaListenerContainerFactory() {
        Map<String, Object> configProps = new HashMap<>();
        configProps.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, bootstrapServers);
        configProps.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class);
        configProps.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringDeserializer.class);
        // 注意这里！！！设置手动提交
        configProps.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG, "false");
        ConcurrentKafkaListenerContainerFactory<String, String> factory =
                new ConcurrentKafkaListenerContainerFactory<>();
        factory.setConsumerFactory(new DefaultKafkaConsumerFactory<>(configProps));

        // ack模式：
        //          AckMode针对ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG=false时生效，有以下几种：
        //
        //          RECORD
        //          每处理一条commit一次
        //
        //          BATCH(默认)
        //          每次poll的时候批量提交一次，频率取决于每次poll的调用频率
        //
        //          TIME
        //          每次间隔ackTime的时间去commit(跟auto commit interval有什么区别呢？)
        //
        //          COUNT
        //          累积达到ackCount次的ack去commit
        //
        //          COUNT_TIME
        //          ackTime或ackCount哪个条件先满足，就commit
        //
        //          MANUAL
        //          listener负责ack，但是背后也是批量上去
        //
        //          MANUAL_IMMEDIATE
        //          listner负责ack，每调用一次，就立即commit

        factory.getContainerProperties().setAckMode(ContainerProperties.AckMode.MANUAL_IMMEDIATE);
        return factory;
    }

}

然后通过在消费端的Consumer来提交偏移量
MyOffsetConsumer：

@Component
public class MyOffsetConsumer {
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @KafkaListener(topics = "test", groupId = "myoffset-group-1", containerFactory = "manualKafkaListenerContainerFactory")
    public void manualCommit(@Payload String message,
                             @Header(KafkaHeaders.RECEIVED_PARTITION_ID) int partition,
                             @Header(KafkaHeaders.RECEIVED_TOPIC) String topic,
                             Consumer consumer,
                             Acknowledgment ack) {
        logger.info("手动提交偏移量 , partition={}, msg={}", partition, message);
        // 同步提交
        consumer.commitSync();
        //异步提交
        //consumer.commitAsync();

        // ack提交也可以，会按设置的ack策略走(参考MyOffsetConfig.java里的ack模式)
        // ack.acknowledge();
    }

    @KafkaListener(topics = "test", groupId = "myoffset-group-2", containerFactory = "manualKafkaListenerContainerFactory")
    public void noCommit(@Payload String message,
                         @Header(KafkaHeaders.RECEIVED_PARTITION_ID) int partition,
                         @Header(KafkaHeaders.RECEIVED_TOPIC) String topic,
                         Consumer consumer,
                         Acknowledgment ack) {
        logger.info("忘记提交偏移量, partition={}, msg={}", partition, message);
        // 不做commit！
    }

    /**
     * 现实状况：
     * commitSync和commitAsync组合使用
     * <p>
     * 手工提交异步 consumer.commitAsync();
     * 手工同步提交 consumer.commitSync()
     * <p>
     * commitSync()方法提交最后一个偏移量。在成功提交或碰到无怯恢复的错误之前，
     * commitSync()会一直重试，但是commitAsync()不会。
     * <p>
     * 一般情况下，针对偶尔出现的提交失败，不进行重试不会有太大问题
     * 因为如果提交失败是因为临时问题导致的，那么后续的提交总会有成功的。
     * 但如果这是发生在关闭消费者或再均衡前的最后一次提交，就要确保能够提交成功。否则就会造成重复消费
     * 因此，在消费者关闭前一般会组合使用commitAsync()和commitSync()。
     */
//   @KafkaListener(topics = "test", groupId = "myoffset-group-3",containerFactory = "manualKafkaListenerContainerFactory")
    public void manualOffset(@Payload String message,
                             @Header(KafkaHeaders.RECEIVED_PARTITION_ID) int partition,
                             @Header(KafkaHeaders.RECEIVED_TOPIC) String topic,
                             Consumer consumer,
                             Acknowledgment ack) {
        try {
            logger.info("同步异步搭配 , partition={}, msg={}", partition, message);
            //先异步提交
            consumer.commitAsync();
            //继续做别的事
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("commit failed");
        } finally {
            try {
                consumer.commitSync();
            } finally {
                consumer.close();
            }
        }

    }


    /**
     * 甚至可以手动提交，指定任意位置的偏移量
     * 不推荐日常使用！！！
     */
//    @KafkaListener(topics = "test", groupId = "myoffset-group-4",containerFactory = "manualKafkaListenerContainerFactory")
    public void offset(ConsumerRecord record, Consumer consumer) {
        logger.info("手动指定任意偏移量， partition={}, msg={}", record.partition(), record);
        Map<TopicPartition, OffsetAndMetadata> currentOffset = new HashMap<>();
        currentOffset.put(new TopicPartition(record.topic(), record.partition()),
                new OffsetAndMetadata(record.offset() + 1));
        consumer.commitSync(currentOffset);
    }

}

3）重复消费问题
如果手动提交模式被打开，一定不要忘记提交偏移量。否则会造成重复消费！

用km将test主题删除，新建一个test空主题。方便观察消息偏移注释掉其他Consumer的Component注解，只保留当前MyOffsetConsumer.java 启动项目，使用swagger的KafkaProducer发送连续几条消息留心控制台，都能消费，没问题：
Springboot整合kafka
但是！重启项目：

无论重启多少次，不提交偏移量的消费组，会重复消费一遍！！！

再通过命令行查询偏移量
Springboot整合kafka
4）经验与总结
commitSync()方法，即同步提交，会提交最后一个偏移量。在成功提交或碰到无怯恢复的错误之前，commitSync()会一直重试，但是commitAsync()不会。

这就造成一个陷阱：
如果异步提交，针对偶尔出现的提交失败，不进行重试不会有太大问题，因为如果提交失败是因为临时问题导致的，那么后续的提交总会有成功的。只要成功一次，偏移量就会提交上去。

但是！如果这是发生在关闭消费者时的最后一次提交，就要确保能够提交成功，如果还没提交完就停掉了进程。就会造成重复消费！

因此，在消费者关闭前一般会组合使用commitAsync()和commitSync()。
详细代码参考：MyOffsetConsumer.manualOffset()

版权声明：程序员胖胖胖虎阿发表于 2023年3月21日上午11:16。
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