Kafka快速入门（生产者）同步异步发送分区消息精确一次发送幂等性事务
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Kafka快速入门（生产者）同步异步发送分区消息精确一次发送幂等性事务相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
Kafka 生产者
1. 生产者消息发送流程
1.1 发送原理
在消息发送的过程中，涉及到了两个线程——main 线程和 Sender 线程。在 main 线程中创建了一个双端队列 RecordAccumulator。main 线程将消息发送给 RecordAccumulator，Sender 线程不断从 RecordAccumulator 中拉取消息发送到 Kafka Broker。
1.2 生产者重要参数列表
-参数名称 | -描述 |
bootstrap.servers | 生产者连接集群所需的broker地址清单。例如hadoop102:9092,hadoop103:9092,hadoop104:9092，可以设置1个或者多个，中间用逗号隔开。注意这里并 |
key.serializer ? value.serializer | 指定发送消息的 key 和 value 的序列化类型。一定要写全类名。 |
buffer.memory | RecordAccumulator 缓冲区总大小，默认 32m。 |
batch.size | 缓冲区一批数据最大值，默认 16k。适当增加该值，可以提高吞吐量，但是如果该值设置太大，会导致数据传输延迟增加。 |
linger.ms | 如果数据迟迟未达到batch.size，sender等待linger.time之后就会发送数据。单位ms，默认值是0ms，表示没有延迟。生产环境建议该值大小为 5-100ms 之间。 |
acks | 0：生产者发送过来的数据，不需要等数据落盘应答。 1：生产者发送过来的数据，Leader 收到数据后应答。 -1（all）：生产者发送过来的数据，Leader+和 isr 队列里面的所有节点收齐数据后应答。默认值是-1，-1 和all 是等价的。 |
max.in.flight.requests.per.connection | 允许最多没有返回 ack 的次数，默认为 5，开启幂等性要保证该值是 1-5 的数字。 |
retries | 当消息发送出现错误的时候，系统会重发消息。retries表示重试次数。默认是int最大值，2147483647。如果设置了重试，还想保证消息的有序性，需要设置MAX_IN_FLIGHT_REQUESTS_PER_CONNECTION=1否则在重试此失败消息的时候，其他的消息可能发送成功了 |
retry.backoff.ms | 两次重试之间的时间间隔，默认是 100ms。 |
enable.idempotence | 是否开启幂等性，默认 true，开启幂等性。 |
compression.type | 生产者发送的所有数据的压缩方式。默认是 none，也就是不压缩。 支持压缩类型：none、gzip、snappy、lz4 和 zstd。 |
2.异步发送 API
2.1 普通异步发送
1）需求：创建 Kafka 生产者，采用异步的方式发送到 Kafka Broker
异步发送流程
2）代码编写
（1）创建工程 kafka
（2）导入依赖
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.apache.kafka</groupId>
<artifactId>kafka-clients</artifactId>
<version>3.0.0</version>
</dependency>
</dependencies>
（3）创建包名：com.atguigu.kafka.producer
（4）编写不带回调函数的 API 代码
package com.atguigu.kafka.producer;
import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import java.util.Properties;
public class CustomProducer
public static void main(String[] args) throws
InterruptedException
// 1. 创建 kafka 生产者的配置对象
Properties properties = new Properties();
// 2. 给 kafka 配置对象添加配置信息：bootstrap.servers
properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG, "hadoop102:9092");
// key,value 序列化（必须）：key.serializer，value.serializer
properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
// 3. 创建 kafka 生产者对象
KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new
KafkaProducer<String, String>(properties);
// 4. 调用 send 方法,发送消息
for (int i = 0; i < 5; i++)
kafkaProducer.send(new
ProducerRecord<>("first","yy " + i));
// 5. 关闭资源
kafkaProducer.close();
测试：
①在 hadoop102 上开启 Kafka 消费者。
bin/kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server hadoop102:9092 --topic first
②在 IDEA 中执行代码，观察 hadoop102 控制台中是否接收到消息。
2.2 带回调函数的异步发送
回调函数会在 producer 收到 ack 时调用，为异步调用，该方法有两个参数，分别是元数据信息（RecordMetadata）和异常信息（Exception），如果 Exception 为 null，说明消息发送成功，如果 Exception 不为 null，说明消息发送失败。
注意：消息发送失败会自动重试，不需要我们在回调函数中手动重试。
// 1. 创建 kafka 生产者的配置对象
Properties properties = new Properties();
// 2. 给 kafka 配置对象添加配置信息
properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,
"hadoop102:9092");
// key,value 序列化（必须）：key.serializer，value.serializer
properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
// 3. 创建 kafka 生产者对象
KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new
KafkaProducer<String, String>(properties);
// 4. 调用 send 方法,发送消息
for (int i = 0; i < 5; i++)
// 添加回调
kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("first", "atguigu " + i), new Callback()
// 该方法在 Producer 收到 ack 时调用，为异步调用
@Override
public void onCompletion(RecordMetadata metadata,
Exception exception)
if (exception == null)
// 没有异常,输出信息到控制台
System.out.println(" 主题： " +
metadata.topic() + "->" + "分区：" + metadata.partition());
else
// 出现异常打印
exception.printStackTrace();
);
// 延迟一会会看到数据发往不同分区
Thread.sleep(2);
// 5. 关闭资源
kafkaProducer.close();
3. 同步发送API
只需在异步发送的基础上，再调用一下 get()方法即可。
// 同步发送
kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("first","kafka" + i)).get();
4. 生产者分区
4.1 分区好处
（1）便于合理使用存储资源，每个Partition在一个Broker上存储，可以把海量的数据按照分区切割成一
块一块数据存储在多台Broker上。合理控制分区的任务，可以实现负载均衡的效果。
（2）提高并行度，生产者可以以分区为单位发送数据；消费者可以以分区为单位进行消费数据。
4.2 生产者发送消息的分区策略
1）默认的分区器 DefaultPartitioner
在 IDEA 中 ctrl +n，全局查找 DefaultPartitioner。
4.3 自定义分区器
1）需求
例如我们实现一个分区器实现，发送过来的数据中如果包含 xxx，就发往 0 号分区，
不包含 xxx，就发往 1 号分区。
2）实现步骤
（1）定义类实现 Partitioner 接口。
（2）重写 partition()方法。
/**
* 1. 实现接口 Partitioner
* 2. 实现 3 个方法:partition,close,configure
* 3. 编写 partition 方法,返回分区号
*/
public class MyPartitioner implements Partitioner
/**
* 返回信息对应的分区
* @param topic 主题
* @param key 消息的 key
* @param keyBytes 消息的 key 序列化后的字节数组
* @param value 消息的 value
* @param valueBytes 消息的 value 序列化后的字节数组
* @param cluster 集群元数据可以查看分区信息
* @return
*/
@Override
public int partition(String topic, Object key, byte[]
keyBytes, Object value, byte[] valueBytes, Cluster cluster)
// 获取消息
String msgValue = value.toString();
// 创建 partition
int partition;
// 判断消息是否包含 atguigu
if (msgValue.contains("xxx"))
partition = 0;
else
partition = 1;
// 返回分区号
return partition;
// 关闭资源
@Override
public void close()
// 配置方法
@Override
public void configure(Map<String, ?> configs)
（3）使用分区器的方法，在生产者的配置中添加分区器参数。
// 添加自定义分区器
properties.put(ProducerConfig.PARTITIONER_CLASS_CONFIG,"com.yy.kafka.producer.MyPartitioner");
5. 生产者如何提高吞吐量
// batch.size：批次大小，默认 16K
properties.put(ProducerConfig.BATCH_SIZE_CONFIG, 16384);
// linger.ms：等待时间，默认 0
properties.put(ProducerConfig.LINGER_MS_CONFIG, 1);
// RecordAccumulator：缓冲区大小，默认 32M：buffer.memory
properties.put(ProducerConfig.BUFFER_MEMORY_CONFIG,33554432);
// compression.type：压缩，默认 none，可配置值 gzip、snappy、lz4 和 zstd
properties.put(ProducerConfig.COMPRESSION_TYPE_CONFIG,"snappy");
6. 数据可靠性
1）ack 应答原理
// 设置 acks
properties.put(ProducerConfig.ACKS_CONFIG, "all");
// 重试次数 retries，默认是 int 最大值，2147483647
properties.put(ProducerConfig.RETRIES_CONFIG, 3);
7. 数据去重
7.1 数据传递语义
7.2 幂等性
1）幂等性原理
2）如何使用幂等性
开启参数 enable.idempotence 默认为 true，false 关闭。
7.3 生产者事务
1）Kafka 事务原理
2）Kafka 的事务一共有如下 5 个 API
// 1 初始化事务
void initTransactions();
// 2 开启事务
void beginTransaction() throws ProducerFencedException;
// 3 在事务内提交已经消费的偏移量（主要用于消费者）
void sendOffsetsToTransaction(Map<TopicPartition, OffsetAndMetadata> offsets,String consumerGroupId) throws ProducerFencedException;
// 4 提交事务
void commitTransaction() throws ProducerFencedException;
// 5 放弃事务（类似于回滚事务的操作）
void abortTransaction() throws ProducerFencedException;
3）单个 Producer，使用事务保证消息的仅一次发送
import org.apache.kafka.clients.producer.KafkaProducer;
import org.apache.kafka.clients.producer.ProducerRecord;
import java.util.Properties;
public class CustomProducerTransactions
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
// 1. 创建 kafka 生产者的配置对象
Properties properties = new Properties();
// 2. 给 kafka 配置对象添加配置信息
properties.put(ProducerConfig.BOOTSTRAP_SERVERS_CONFIG,
"hadoop102:9092");
// key,value 序列化
properties.put(ProducerConfig.KEY_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
properties.put(ProducerConfig.VALUE_SERIALIZER_CLASS_CONFIG, StringSerializer.class.getName());
// 设置事务 id（必须），事务 id 任意起名
properties.put(ProducerConfig.TRANSACTIONAL_ID_CONFIG, "transaction_id_0");
// 3. 创建 kafka 生产者对象
KafkaProducer<String, String> kafkaProducer = new
KafkaProducer<String, String>(properties);
// 初始化事务
kafkaProducer.initTransactions();
// 开启事务
kafkaProducer.beginTransaction();
try
// 4. 调用 send 方法,发送消息
for (int i = 0; i < 5; i++)
// 发送消息
kafkaProducer.send(new ProducerRecord<>("first","atguigu " + i));
// int i = 1 / 0;
// 提交事务
kafkaProducer.commitTransaction();
catch (Exception e)
// 终止事务
kafkaProducer.abortTransaction();
finally
// 5. 关闭资源
kafkaProducer.close();
8. 数据有序
9. 数据乱序
1）kafka在1.x版本之前保证数据单分区有序，条件如下：
max.in.flight.requests.per.connection=1（不需要考虑是否开启幂等性）。
2）kafka在1.x及以后版本保证数据单分区有序，条件如下：
（1）未开启幂等性
max.in.flight.requests.per.connection需要设置为1。
（2）开启幂等性
max.in.flight.requests.per.connection需要设置小于等于5。
原因说明：因为在kafka1.x以后，启用幂等后，kafka服务端会缓存producer发来的最近5个request的元数据，
故无论如何，都可以保证最近5个request的数据都是有序的
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