【知识整理】基于Springboot的Kafka消费者动态操作

基于Springboot的Kafka消费者动态操作

1. 问题

​ 在基于Springboot开发Kafka相关业务时，遇到如下业务场景：

• 执行部分操作时，如停止服务替换镜像、执行特殊业务处理等，需要先停止Consumer接收Kafka消息，待处理完成后再开启Consumer接续接收Kafka消息
• 为并发消费Kafka消息，可通过配置spring.kakfa.listener.concurency来设置Consumer的并发数；但spring.kakfa.listener.concurency是一个全局配置，当一个服务需要同时监听多个Topic，并且不同的Topic的Consumer需要设置不同的并发数时，这种方法就不适用

2. 解决思路

2.1 源码分析

​ 在Springboot项目中，一般通过方法上的@KafkaListener注解来注册Consumer，在Springboot服务启动过程中，通过实现了Springboot的扩展点的KafkaListenerAnnotationBeanPostProcessor类，在postProcessAfterInitialization方法中识别含有@KafkaListener注解的方法，并注册至KafkaListenerEndpointRegistry中（详细的源码在此不展开描述，有兴趣的可以自行翻阅源码或查询资料）。因此，后续的操作也将围绕着Listener容器MessageListenerContainer和注册表KafkaListenerEndpointRegistry展开。

2.2 动态启停Consumer

​ Listener容器MessageListenerContainer接口扩展了SmartLifecycle接口，在Lifecycle接口的start()方法基础上，扩展了pause()方法和resume()方法。通过注释可以知道，这三个方法分别对应了Listener的启动、暂停和恢复。

​ 在KafkaListenerEndpointRegistry类中，提供了根据ID获取MessageListenerContainer的方法。

​ 因此，只要通过ID在KafkaListenerEndpointRegistry中获取了Listener容器MessageListenerContainer后，即可进行对应的开始、暂停和恢复Consumer的操作。

2.3 动态修改参数

​ 要想为不同的Listener配置不同的concurrency参数，首先得知道concurrency参数是在哪里被设置至Listener中的。通过Debug分析源码可知，在实现了MessageListenerContainer接口的ConcurrentMessageListenerContainer类中有一个setConcurrency(int)方法，可以设置容器的并发数。同时，Listener的注册表KafkaListenerEndpointRegistry类同样实现了SmartLifecycle接口，并在start()方法中实际启动Listener容器，因此想要动态修改参数，必须在容器启动前，即KafkaListenerEndpointRegistry执行start()方法前进行处理。

3. 动态启停Consumer

​ 首先，定义一个公共的抽象类AbstractScheduledConsumer。

public abstract class AbstractScheduledConsumer<T> {

    @Resource
    private KafkaListenerEndpointRegistry kafkaListenerEndpointRegistry;

    public abstract void onMessage(T data);

    protected abstract String getId();

    protected MessageListenerContainer getListenerContainer() {
        String containerId = this.getId();
        MessageListenerContainer container = this.kafkaListenerEndpointRegistry.getListenerContainer(containerId);
        Assert.notNull(container, String.format("MessageListenerContainer [%s] 获取失败", containerId));
        return container;
    }

    /**
     * 启动
     */
    public void start() {
        MessageListenerContainer container = getListenerContainer();
        if (!container.isRunning()) {
            container.start();
        } else {
            container.resume();
        }
    }

    /**
     * 暂停
     */
    public void pause() {
        getListenerContainer().pause();
    }

    /**
     * 恢复
     */
    public void resume() {
        getListenerContainer().resume();
    }
}

​ 业务处理的Consumer类只需要继承AbstractScheduledConsumer类即可实现Consumer的动态启停。变量ID即为Listener的ID，需要为每个Consumer定义不同的ID。

@Component
public class BusinessConsumer extends AbstractScheduledConsumer<ConsumerRecord<String, byte[]>> {

    /**
     * 自定义ID
     */
    private static final String ID = "business-consumer-id";

    @Override
    @KafkaListener(id = ID, topics = "")
    public void onMessage(ConsumerRecord<String, byte[]> data) {
        // 业务处理
    }

    @Override
    protected String getId() {
        return ID;
    }
}

​ 至此，BusinessConsumer类已具备动态启停的Kafka Consumer的功能，只需要在Service和Controller增加代码即可通过接口实时启动、暂停和恢复Consumer。

4. 动态修改Consumer参数

​ 首先，定义一个配置项，用于配置需要修改的Consumer参数，此处的ID和上文的Listener的ID一致。

public class CustomizedKafkaConfig {

    /**
     * 是否启用Consumer拦截器
     */
    private boolean consumerInterceptorAutoStart = true;

    /**
     * 全局Consumer配置
     */
    private ConsumerInfo globalConsumerInfo;

    /**
     * 独立Consumer配置
     */
    private Map<String, ConsumerInfo> customizedConsumerInfos = new HashMap<>();

    // 省略 get/set 方法

    /**
     * 根据ID获取配置
     */
    public ConsumerInfo getConsumerInfo(String id) {
        return customizedConsumerInfos.get(id);
    }

    public static class ConsumerInfo {

        private Boolean autoStart;

        private Integer concurrency;

        public Boolean getAutoStart() {
            return autoStart;
        }

        public void setAutoStart(Boolean autoStart) {
            this.autoStart = autoStart;
        }

        public Integer getConcurrency() {
            return concurrency;
        }

        public void setConcurrency(Integer concurrency) {
            this.concurrency = concurrency;
        }
    }
}

​ 接着定义Consumer拦截器，同样实现SmartLifecycle接口，通过getPhase()返回值保证优先于KafkaListenerEndpointRegistry执行。

@Slf4j
public class KafkaListenerContainerInterceptor implements SmartLifecycle {

    private final CustomizedKafkaConfig config;

    private final KafkaListenerEndpointRegistry registry;

    private volatile boolean running = false;

    public KafkaListenerContainerInterceptor(CustomizedKafkaConfig customizedKafkaConfig, KafkaListenerEndpointRegistry kafkaListenerEndpointRegistry) {
        this.config = customizedKafkaConfig;
        this.registry = kafkaListenerEndpointRegistry;
    }

    @Override
    public void start() {
        Collection<MessageListenerContainer> listenerContainers = registry.getAllListenerContainers();

        ConsumerInfo globalConsumerInfo = config.getGlobalConsumerInfo();

        // 存在全局设置
        if (globalConsumerInfo != null) {
            log.info("已设置全局ConsumerInfo [autoStartup = {}, concurrency = {}]", globalConsumerInfo.getAutoStart(), globalConsumerInfo.getConcurrency());

            listenerContainers.forEach(c -> resetMessageListenerContainer(c, globalConsumerInfo));
        }

        // 自定义消费者设置
        for (MessageListenerContainer container : listenerContainers) {
            String id = container.getListenerId();

            ConsumerInfo consumerInfo;
            // 未自定义消费者设置，跳过拦截
            if ((consumerInfo = config.getConsumerInfo(id)) == null) {
                continue;
            }

            // 拦截设置
            resetMessageListenerContainer(container, consumerInfo);
        }
    }

    @Override
    public void stop() {
        this.running = false;
    }

    @Override
    public boolean isRunning() {
        return running;
    }

    @Override
    public boolean isAutoStartup() {
        return config.isConsumerInterceptorAutoStart();
    }

    @Override
    public int getPhase() {
        return 0;
    }

    private void resetMessageListenerContainer(MessageListenerContainer container, ConsumerInfo consumerInfo) {
        String id = container.getListenerId();

        // 设置AutoStartup属性
        Optional.ofNullable(consumerInfo.getAutoStart()).ifPresent(v -> {
            container.setAutoStartup(v);
            log.info("MessageListenerContainer [{}] [autoStartup] 属性设置为 [{}]", id, v);
        });

        // 设置concurrency属性
        if (container instanceof ConcurrentMessageListenerContainer<?,?>) {
            Optional.ofNullable(consumerInfo.getConcurrency()).ifPresent(v -> {
                ((ConcurrentMessageListenerContainer<?,?>) container).setConcurrency(v);
                log.info("MessageListenerContainer [{}] [concurrency] 属性设置为 [{}]", id, v);
            });
        } else {
            log.warn("MessageListenerContainer [{}] 不是 [ConcurrentMessageListenerContainer]，无法修改 [concurrency] 属性", id);
        }
    }
}

​ 最后定义Configuration类，用户注册KafkaListenerContainerInterceptor类。

@Configuration
public class CustomizedKafkaConfiguration {

    @Resource
    private CustomizedKafkaConfig customizedKafkaConfig;

    @Resource
    private KafkaListenerEndpointRegistry kafkaListenerEndpointRegistry;

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public KafkaListenerContainerInterceptor kafkaListenerContainerInterceptor() {
        return new KafkaListenerContainerInterceptor(customizedKafkaConfig, kafkaListenerEndpointRegistry);
    }
}