详细讲解如何使用Java连接Kafka构建生产者和消费者（带测试样例）

详细讲解如何使用Java连接Kafka构建生产者和消费者。

天然玩家

6463人浏览 · 2022-08-04 16:46:55

天然玩家 · 2022-08-04 16:46:55 发布

1 缘起

学习消息队列的过程中，先补习了RabbitMQ相关知识，
接着又重温了Kafka相关的知识，
发现，我并没有积累Java原生操作Kafka的文章，
只使用SpringBoot集成过Kafka，
所以，本次是纯Java的方式操作Kafka，
构建生产者和消费者，本地部署Kafka环境，给出测试样例的测试结果，
同时，讲解部分通用的参数，
及给出通过命令行启动生产者和消费者的测试样例，
分享如下，帮助读者学习Kafka基础操作。

2 环境准备

下载kafka：https://download.csdn.net/download/Xin_101/19787459

2.1 启动zookeeper

bin/zookeeper-server-start.sh config/zookeeper.properties

2.2 启动kafka

bin/kafka-server-start.sh config/server.properties

2.3 新建topic

bin/kafka-topics.sh --create --zookeeper localhost:2181 --replication-factor 1 --partitions 1 --topic my-topic

在这里插入图片描述

2.4 依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.kafka</groupId>
    <artifactId>kafka-clients</artifactId>
    <version>3.2.0</version>
</dependency>

3 Kafka通用配置

Kafka的生产者和消费者参数比较多，这里仅列出一些测试用的参数，
区分生产者和消费者。

3.1 生产者配置参数

序号	参数	描述
1	bootstrap.servers	Kafka主机
2	acks	生产者：要求leader请求结束前收到的确认次数，来控制发送数据的持久化消息确认： 0：生产者不等待服务器确认，此时retry参数不生效 1：leader写入记录到log，不会等待follower的确认即向生产者发送通知 all：leader等待所有副本通知，然后向生产者发送通知，保证所有数据落盘到所有副本，功能同设置为-1
3	retries	生产者重试次数
4	batch.size	生产者：向同一分区发送打包发送的数据量，单位：bytes，默认16384bytes=16K
5	linger.ms	生产者：批量发送消息的间隔时间（延迟时间），单位：毫秒
6	buffer.memory	生产者：可以使用的最大缓存空间，单位：bytes，默认33554432bytes=32M
7	key.serializer	生产者：键编码器
8	value.serializer	生产者：值编码器

3.2 消费者配置参数

序号	参数	描述
1	bootstrap.servers	Kafka主机
2	group.id	消费者：消费topic的组ID
3	enable.auto.commit	消费者：后台定期提交offset
4	auto.commit.interval.ms	消费者提交offset的时间间隔：单位：毫秒，当enable.auto.commit为true时生效
5	auto.offset.reset	消费者：重启后配置offset earliest：消费者恢复到当前topic最早的offset latest：消费者从最新的offset开始消费 none：如果消费者组没找到之前的offset抛出异常其他任何值都会抛出异常
6	key.deserializer	消费者：键解码器
7	value.deserializer	消费者：值解码器

3.3 Kafka通用参数封装

由于参数众多，这里封装了一个Kafka通用参数类，给了默认值，
本地测试，直接使用默认参数，
同时给出了有参构造器，自定义参数，
代码样例如下。

package com.monkey.java_study.mq.kafka;

import java.util.Collection;
import java.util.Collections;

/**
 * Kafka通用配置.
 *
 * @author xindaqi
 * @since 2022-08-03 9:49
 */
public class KafkaCommonProperties {

    /**
     * Kafka主机
     */
    private String kafkaHost = "192.168.211.129:9092";

    /**
     * 生产者：要求leader请求结束前收到的确认次数，来控制发送数据的持久化
     * 消息确认：
     * 0：生产者不等待服务器确认，此时retry参数不生效
     * 1：leader写入记录到log，不会等待follower的确认即向生产者发送通知
     * all：leader等待所有副本通知，然后向生产者发送通知，保证所有数据落盘到所有副本，功能同设置为-1
     */
    private String ack = "all";

    /**
     * 生产者重试次数
     */
    private Integer retryTimes = 1;

    /**
     * 生产者：向同一分区发送打包发送的数据量，单位：bytes，默认16384bytes=16K
     */
    private Integer batchSize = 16384;

    /**
     * 生产者：批量发送消息的间隔时间（延迟时间），单位：毫秒
     */
    private Integer lingerMs = 1;

    /**
     * 生产者：可以使用的最大缓存空间，单位：bytes，默认33554432bytes=32M.
     */
    private Integer bufferMemory = 33554432;

    /**
     * 生产者：键编码器
     */
    private String keyEncoder = "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer";

    /**
     * 生产者：值编码器
     */
    private String valueEncoder = "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer";

    /**
     * 消费者：消费topic的组ID
     */
    private String groupId = "my-group-id";

    /**
     * 消费者：后台定期提交offset
     */
    private String autoCommit = "true";

    /**
     * 消费者提交offset的时间间隔：单位：毫秒，当enable.auto.commit为true时生效
     */
    private String autoCommitIntervalMs = "1000";

    /**
     * 消费者：键解码器
     */
    private String keyDecoder = "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer";

    /**
     * 消费者：值解码器
     */
    private String valueDecoder = "org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer";

    /**
     * 消费者：重启后配置offset
     * earliest：消费者恢复到当前topic最早的offset
     * latest：消费者从最新的offset开始消费
     * none：如果消费者组没找到之前的offset抛出异常
     * 其他任何值都会抛出异常
     */
    private String autoOffsetReset = "latest";

    /**
     * TOPIC
     */
    private Collection<String> topic = Collections.singleton("my-topic");

    public KafkaCommonProperties() {

    }

    public KafkaCommonProperties(String kafkaHost, String ack, Integer retryTimes, Integer batchSize, Integer lingerMs, Integer bufferMemory, String keyEncoder, String valueEncoder, String groupId, String autoCommit, String autoCommitIntervalMs, String keyDecoder, String valueDecoder, String autoOffsetReset, Collection<String> topic) {
        this.kafkaHost = kafkaHost;
        this.ack = ack;
        this.retryTimes = retryTimes;
        this.batchSize = batchSize;
        this.lingerMs = lingerMs;
        this.bufferMemory = bufferMemory;
        this.keyEncoder = keyEncoder;
        this.valueEncoder = valueEncoder;
        this.groupId = groupId;
        this.autoCommit = autoCommit;
        this.autoCommitIntervalMs = autoCommitIntervalMs;
        this.keyDecoder = keyDecoder;
        this.valueDecoder = valueDecoder;
        this.autoOffsetReset = autoOffsetReset;
        this.topic = topic;
    }
// 省略setter和getter及toString()  
}

4 Code实践

4.1 生产者

构建Kafka数据生产者，
测试样例的配置有：Kafka broker地址，消息确认，重试，批量发送数据，数据键和值的编码器，
重写Callback实现异步生产数据。

4.1.1 生产数据

package com.monkey.java_study.mq.kafka;

import org.apache.kafka.clients.producer.*;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import java.util.Objects;
import java.util.Properties;

/**
 * Kafka生产者.
 *
 * @author xindaqi
 * @since 2022-08-02 9:59
 */
public class KafkaProducerTest {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(KafkaProducerTest.class);

    public static KafkaProducer<String, String> getDefaultKafkaProducer(KafkaCommonProperties kafkaCommonProperties) {
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, kafkaCommonProperties.getKafkaHost());
        properties.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG, kafkaCommonProperties.getAck());
        properties.put(ProducerConfig.RETRIES_CONFIG, kafkaCommonProperties.getRetryTimes());
        properties.put(ProducerConfig.BATCH_SIZE_CONFIG, kafkaCommonProperties.getBatchSize());
        properties.put(ProducerConfig.LINGER_MS_CONFIG, kafkaCommonProperties.getLingerMs());
        properties.put(ProducerConfig.BUFFER_MEMORY_CONFIG, kafkaCommonProperties.getBufferMemory());
        properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, kafkaCommonProperties.getKeyEncoder());
        properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, kafkaCommonProperties.getValueEncoder());
        return new KafkaProducer<>(properties);
    }

    static class MyProducerCallback implements Callback {

        @Override
        public void onCompletion(RecordMetadata metadata, Exception exception) {
            if (Objects.nonNull(exception)) {
                logger.error(">>>>>>>>>>Producer生产消息异常：", exception);
            }
            if (Objects.nonNull(metadata)) {
                logger.info(">>>>>>>>>>Producer生产消息：metadata：{}，partition:{}, offset：{}", metadata, metadata.partition(), metadata.offset());
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        KafkaCommonProperties kafkaCommonProperties = new KafkaCommonProperties();
        KafkaProducer<String, String> producer = getDefaultKafkaProducer(kafkaCommonProperties);
        String message = "hello world ";
        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                // 异步写入数据
                String topic = kafkaCommonProperties.getTopic().toArray()[0].toString();
                ProducerRecord<String, String> producerRecord = new ProducerRecord<>(topic, message + i);
                producer.send(producerRecord, new MyProducerCallback());
            }
        } catch (Exception ex) {
            logger.error(">>>>>>>>生产数据异常：", ex);
            throw new RuntimeException(ex);
        } finally {
            producer.close();
        }
    }
}

4.1.2 开启生产者

生产者开启后，控制台输出生产者配置信息，如下图所示，其中，
acks在代码中配置为all，而运行日志中acks为-1，所以，acks的all与-1是同种功能。
在这里插入图片描述
生产者生产数据是通过异步的方式，控制台日志如下图所示，
由图可知，生产数据的线程为：kafka-producer-network-thread。

4.2 消费者

Kafka消费者通过groupId消费指定topic的，
以groupId区分不同的消费者，即不同的groupId消费相同的topic，对于topic而言，就是不同的消费者，
同时，消费者需要记录消费到的offset，以便下次启动时定位到具体的位置，消费消息。
这里，配置的offset策略为：latest，即每次重启消费者时，从最新的offset开始消费（上次记录的offset之后的一个，如果上次消费没有记录，则从当前offset之后开始消费）。
offset的重置这样理解：
当前topic写入数据有4条，offset从0到3，
如果，offset重设为earliest，则每次重启消费者，offset都会从0开始消费数据；
如果，offset重设为latest，则，每次消费从上次消费的offset下一个开始消费，如果上次消费的offset为3，则，重启后，从4开始消费数据。
在这里插入图片描述

4.2.1 消费数据

package com.monkey.java_study.mq.kafka;

import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerConfig;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecord;
import org.apache.kafka.clients.consumer.ConsumerRecords;
import org.apache.kafka.clients.consumer.KafkaConsumer;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import java.time.Duration;
import java.util.Properties;

/**
 * Kafka消费者.
 *
 * @author xindaqi
 * @since 2022-08-02 9:59
 */
public class KafkaConsumerTest {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(KafkaConsumerTest.class);

    public static KafkaConsumer<String, String> getDefaultKafkaConsumer(KafkaCommonProperties kafkaCommonProperties) {
        Properties properties = new Properties();
        properties.put(ConsumerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, kafkaCommonProperties.getKafkaHost());
        properties.put(ConsumerConfig.GROUP_ID_CONFIG, kafkaCommonProperties.getGroupId());
        properties.put(ConsumerConfig.ENABLE_AUTO_COMMIT_CONFIG, kafkaCommonProperties.getAutoCommit());
        properties.put(ConsumerConfig.AUTO_COMMIT_INTERVAL_MS_CONFIG, kafkaCommonProperties.getAutoCommitIntervalMs());
        properties.put(ConsumerConfig.AUTO_OFFSET_RESET_CONFIG, kafkaCommonProperties.getAutoOffsetReset());
        properties.put(ConsumerConfig.KEY_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, kafkaCommonProperties.getKeyDecoder());
        properties.put(ConsumerConfig.VALUE_DESERIALIZER_CLASS_CONFIG, kafkaCommonProperties.getValueDecoder());
        return new KafkaConsumer<>(properties);
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            KafkaCommonProperties kafkaCommonProperties = new KafkaCommonProperties();
            KafkaConsumer<String, String> consumer = getDefaultKafkaConsumer(kafkaCommonProperties);
            consumer.subscribe(kafkaCommonProperties.getTopic());
            while (Boolean.TRUE) {
                ConsumerRecords<String, String> records = consumer.poll(Duration.ofMillis(1000));
                for (ConsumerRecord<String, String> record : records) {
                    logger.info(">>>>>>>>Consumer offset:{}, value:{}", record.offset(), record.value());
                }
            }
        } catch (Exception ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }
    }

}

4.2.2 开启消费者

开启消费者后，控制台输出消费者的配置参数，如下图所示。
在这里插入图片描述
同时输出的还有（如下图所示），下次将要消费的offset：41。

消费信息日志如下图所示，
由图可知，从offset 41开始消费。

5 命令行

上面

5.1 开启消费者

从topic的最开始消费数据，则offset从0开始，
开启消费者命令：

bin/kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic my-topic --from-beginning

topic中已有数据，因此，开始消费者时，从最开始消费数据，结果如下图所示。
在这里插入图片描述
命令行启动生产者后，
该消费者会自动消费进入数据，结果如下图所示。

5.2 开启生产者

开启生产者命令如下：

bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic my-topic

发送消费如下图所示。
在这里插入图片描述

6 小结

无。

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