Java 消息队列任务的平滑关闭
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来源：蛙牛，
my.oschina.net/lujianing/blog/787745
1.问题背景
对于消息队列任务的监听，我们一般使用Java写一个独立的程序，在Linux服务器上运行。当订阅者程序启动后，会通过消息队列客户端接收消息，放入线程池中并发的处理。
那么问题来了，当我们修改程序后，需要重新启动时，如何保证消息都能够被处理呢？
一些开源的消息队列中间件，会提供ACK机制（消息确认机制），当订阅者处理完消息后，会通知服务端删除对应消息，如果订阅者出现异常，服务端未收到确认消费，则会重试发送。
那如果消息队列中间件没有提供ACK机制，或者为了高吞度量的考虑关闭了ACK功能，如何最大可能保证消息都能够被处理呢？
正常来说，订阅者程序关闭后，消息会在队列中堆积，等待订阅者下次订阅消费，所以未接收的消息是不会丢失的。可能出现的问题就是在关闭的一瞬间，已经从消息队列中取出，但还没有被处理的消息。
因此我们需要一套平滑关闭的机制，保证在重启的时候，已接收的消息可以得到正常处理。
2.问题分析
平滑关闭的思路如下：
在关闭程序时，首先关闭消息订阅，保证不再接收新的消息。
关闭线程池，等待线程池中的消息处理完毕。
程序退出。
关闭消息订阅：消息队列的客户端都会提供关闭连接的方法，具体可以自行查看API。
关闭线程池：Java的ThreadPoolExecutor线程池提供shutdown()和shutdownNow()两个方法，区别是前者会等待线程池中的消息都处理完毕，后者会直接停止所有线程并返回未处理完的线程List。因为我们需要使用shutdown()方法进行关闭，并通过isTerminated()方法，判断线程池是否已经关闭。
那么问题又来了，我们如何通知到程序，需要执行关闭操作呢?
在Linux中，进程的关闭是通过信号传递的，我们可以用kill -9 pid关闭进程，除了-9之外，我们可以通过 kill -l，查看kill命令的其它信号量。
这里提供两种关闭方法：
程序中添加Runtime.getRuntime().addShutdownHook钩子方法，SIGTERM,SIGINT,SIGHUP三种信号都会触发该方法（分别对应kill -1/kill -2/kill -15，Ctrl+C也会触发SIGINT信号）。
程序中通过Signal类注册信号监听，比如USR2（对应kill -12），在handle方法中执行关闭操作。
补充说明：addShutdownHook方法和handle方法中如果再调用System.exit，会造成deadlock，使进程无法正常退出。
伪代码分别如下
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
public void run() {
//关闭订阅者
//关闭线程池
//退出
}
});
//注册linux kill信号量 kill -12
Signal sig = new Signal("USR2");
Signal.handle(sig, new SignalHandler() {
@Override
public void handle(Signal signal) {
//关闭订阅者
//关闭线程池
//退出
}
});
模拟Demo
下面通过一个demo模拟相关逻辑操作
首先模拟一个生产者，每秒生产5个消息
然后模拟一个订阅者，收到消息后，放入线程池进行处理，线程池固定4个线程，每个线程处理时间1秒，这样线程池每秒会积压1个消息。
package com.lujianing.demo;
import sun.misc.Signal;
import sun.misc.SignalHandler;
import java.util.concurrent.*;
/**
* @author lujianing01@58.com
* @Description:
* @date 2016/11/14
*/
public class MsgClient {
//模拟消费线程池 同时4个线程处理
private static final ThreadPoolExecutor THREAD_POOL = (ThreadPoolExecutor) Executors.newFixedThreadPool(4);
//模拟消息生产任务
private static final ScheduledExecutorService SCHEDULED_EXECUTOR_SERVICE = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
//用于判断是否关闭订阅
private static volatile boolean isClose = false;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//注册钩子方法
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
public void run() {
close();
}
});
BlockingQueue <String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(100);
producer(queue);
consumer(queue);
}
//模拟消息队列生产者
private static void producer(final BlockingQueue queue){
//每200毫秒向队列中放入一个消息
SCHEDULED_EXECUTOR_SERVICE.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
public void run() {
queue.offer("");
}
}, 0L, 200L, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
//模拟消息队列消费者 生产者每秒生产5个 消费者4个线程消费1个1秒 每秒积压1个
private static void consumer(final BlockingQueue queue) throws InterruptedException {
while (!isClose){
getPoolBacklogSize();
//从队列中拿到消息
final String msg = (String)queue.take();
//放入线程池处理
if(!THREAD_POOL.isShutdown()) {
THREAD_POOL.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
//System.out.println(msg);
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
}
//查看线程池堆积消息个数
private static long getPoolBacklogSize(){
long backlog = THREAD_POOL.getTaskCount()- THREAD_POOL.getCompletedTaskCount();
System.out.println(String.format("[%s]THREAD_POOL backlog:%s",System.currentTimeMillis(),backlog));
return backlog;
}
private static void close(){
System.out.println("收到kill消息，执行关闭操作");
//关闭订阅消费
isClose = true;
//关闭线程池，等待线程池积压消息处理
THREAD_POOL.shutdown();
//判断线程池是否关闭
while (!THREAD_POOL.isTerminated()) {
try {
//每200毫秒 判断线程池积压数量
getPoolBacklogSize();
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("订阅者关闭，线程池处理完毕");
}
static {
String osName = System.getProperty("os.name").toLowerCase();
if(osName != null && osName.indexOf("window") == -1) {
//注册linux kill信号量 kill -12
Signal sig = new Signal("USR2");
Signal.handle(sig, new SignalHandler() {
@Override
public void handle(Signal signal) {
close();
}
});
}
}
}
当我们在服务上运行时，通过控制台可以看到相关的输出信息，demo中输出了线程池的积压消息个数
java -cp /home/work/lujianing/msg-queue-client/* com.lujianing.demo.MsgClient
另打开一个终端，通过ps命令查看进程号，或者通过nohup启动Java进程拿到进程id
ps -fe|grep MsgClient
当我们执行kill -12 pid的时候 可以看到关闭业务逻辑
3.总结
其实不单单消息队列任务，在常见的RPC服务中也会见到类似的功能，比如58的SCF，在源码中，也会分别注册了USR2信号量和addShutdownHook钩子方法。
在重启脚本中，首先会发送kill -12命令，RPC服务收到信号后会修改Server状态为关闭。接着会发送kill -15命令，触发钩子方法，关闭所有的连接。
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