消息传递和 Java 消息服务(JMS)

消息传递系统用于构建高可靠、可伸缩及灵活的分布式应用程序。本文从大体上讨论了消息传递系统，简要叙述了它们的特性及类型，然后描述开发人员如何可以使用 Java 消息服务(Java Message Service ，JMS) 编写基于消息的应用程序。

正如许多以前在同步、可靠性、可伸缩性和安全性方面的未知问题一样，分布式应用程序潜在的问题也是不断增长的。一种解决方案是建立在松散耦合组件基础上的消息传递系统，这些组件之间通过消息进行通信。

Java 消息服务提供了一致的 API 集合，让开发人员可以访问许多消息传递系统产品的公共特性。

什么是消息传递系统？
从它的本质上讲，消息传递系统允许不同的非耦合应用程序以异步方式进行可靠通信。消息传递系统体系结构一般用各个组件间的点对点关系代替客户端/服务器模型，其中每个点可以发送消息到其他点，或从其他点接收消息。

相对于更加传统的分布式计算模型，消息传递系统提供了许多强大的优势。首先，它们倡议在消息消费者和消息生产者之间进行“松散耦合”。在生产者和消费者之间存在着高级匿名：对于消息消费者，它不关心 谁 产生消息，在网络上生产者在 哪里，或者消息是 何时 产生的。

这使得可以构建动态、可靠和灵活的系统，由此可以修改子应用程序的整体组合，而不会影响到系统的其余部分。 消息传递系统的其他优势包括高可伸缩性（商业实现鼓吹可以支持好几万个客户端，以及支持每秒进行好几万个操作）、容易集成到异构网络以及由于减少了单点故障而提高了可靠性。

由于消息传递系统固有的可靠性和可伸缩性，所以它们用于解决许多商业和计算科学问题。例如，它们是这样的一些不同的应用程序的基础：工作流、网络管理、通信服务（通过 IP 的语音、有声邮件、寻呼机和电子邮件）、客户服务、天气预报和供应链管理等系统。此外，消息传递系统是无价的，因为它作为“glue”（胶水）把完全不同的系统联系在一起，使之能够合并和获取消息。

消息系统类型
通常使用两种消息传递系统模型。

发布/订阅
发布/订阅 (pub/sub) 消息传递系统支持事件驱动模型，在这种模型中，信息消费者和生产者参与消息的传输。生产者“发布”事件，而消费者“订阅”感兴趣的事件并消费事件。生产者把消息把与特定主题关联起来，然后消息传递系统根据消费者所注册的感兴趣主题，把消息路由给消费者。

点对点
在点对点消息传递系统中，消息是被路由到各个消费者的，该消费者维护“传入”消息队列。消息传递应用程序发送消息到指定队列，然后客户端从队列中检索消息。 供应商经常会支持点对点模型或发布/订阅消息传递模型，或者同时支持这两种模型。

既然已经从大体上认识了消息系统，现在让我们来看一下 Java 开发人员是如何可以利用它们的能力的。

Java 消息服务
Java 消息服务是 J2EE (Java 2 Enterprise Edition) 套件的一部分，它提供了标准 API，Java 开发人员可以使用这些 API 来访问企业消息系统的共同特性。JMS 支持发布/订阅和点对点模型，并允许创建由任意 Java 对象组成的消息类型。

设计目标
JMS 的基本设计目标是为了提供一组一致的接口，消息传递系统客户端可以独立地使用这些接口，而不必关心基础消息系统的提供商。 这样，客户端应用程序不仅可以跨计算机体系结构和操作系统进行移植，而且也可以跨消息传递产品进行移植。写到 JMS 的客户端应用程序将正常工作，而不用在所有符合 JMS 的消息传递系统上做修改（这可以与组件所运行的基础中间件上的 Enterprise Java Beans 组件的独立性进行比较）。

JMS 也设计成：

最小化消息传递系统提供商为其产品实现 JMS API 所需的工作量。
提供了普通消息传递系统的大多数功能。
许多消息系统提供商已经为它们的产品实现了 JMS，允许 Java 访问它们系统的功能。

JMS 客户端可以使用 Java 设施
由于 JMS 客户端是基于 Java 的，因此它们可以利用现有的 Java API，比如：用于数据库访问的 JDBC、JavaBeans 组件模型、用于命名服务的 JNDI、用于客户端事务控制的 JTA 或用于企业应用程序服务的任何 J2SE 和 J2EE API。

JMS 细节
现在，我们从消息开始，来看一下使用 JMS 构建消息传递系统客户端的细节。

什么是消息？
在消息传递系统中，应用程序之间的通信点是消息本身，因此使用 JMS 的开发人员必须理解消息。

尽管消息传递系统之间消息定义区别甚大，但 JMS 提供了统一的方式用于描述和访问消息。JMS 消息由三部分组成：

消息标题
用于消息标识。例如，标题用于确定指定的消息是否适合于“订阅者”。
属性
用于特定于应用程序、特定于提供商及可选的标题字段。
消息体
保存消息的内容。支持几种格式，其中包括：TextMessages——用于包装简单的 String; 和 ObjectMessages——用于包装任意的 Java 对象（它们必须是可序列化的）。也支持其他的格式。
TextMessages
TextMessage 用于包装简单的 String 对象。在只传递字符串的情形下，这是有用的。期望许多消息传递系统将以 XML 为基础，TextMessages 是它们的自然容器。

创建 TextMessage 对象是简单的，如下面两行代码所指出的那样：

TextMessage message =
session.createMessage();
message.setText("hello world");

（在下一节，我们将看到 session 对象）。

以这种方式创建的 TextMessage 准备发布到消息传递系统中。

ObjectMessages
顾名思义，ObjectMessage 是包装了 Java 对象的消息。任何可序列化的 Java 对象均可用作 ObjectMessage。如果多个对象必须在单个消息中传输，那么可以使用包含几个可序列化对象的 Collection 对象（比如 List 或 Set）。

下面展示了如何创建 Object 消息：

ObjectMessage message = session.createObjectMessage();
message.setObject(myObject);

关于 JNDI
像许多 J2EE API 一样，JMS 利用了 JNDI（Java 命名和目录接口）来发现所需资源。详细讨论 JNDI 超出了本文的范围，但可从如下地址找到更多的进一步信息：Java 命名和目录接口 (JNDI)。

构建 JMS 客户端
可以遵循下面的基本步骤来构建典型的 JMS 客户端：

创建到消息传递系统提供商的连接。
创建会话用于发送和接收消息。
创建 MessageProducers 和 MessageConsumers 来创建或接收消息。
一旦这些步骤执行完毕，消息生产的客户端将创建消息，并把它们发布到主题，而消息消费的客户端将侦听与主题有关的消息，并在它们到达时消费它们。

为了详细展示它是如何工作的，我们研究了典型的消息生产者，它用于在 pub/sub 消息传递系统中把消息发布到特定的主题。注意，为简洁起见，省略了所有异常处理代码。

创建连接
连接为客户端提供了对基础消息传递系统的访问，并执行资源分配和管理。连接是使用 ConnectionFactory 创建的，而 ConnectionFactory 通常是使用 JNDI 查找的。

下面这些代码展示了创建连接过程中涉及的一些步骤：

Context messaging = new InitialContext();
// get JNDI context
TopicConnectionFactory topicConnectionFactory =
(TopicConnectionFactory)
messaging.lookup("TopicConnectionFactory");
TopicConnection topicConnection =
topicConnectionFactory.createTopicConnection();

创建会话
会话是轻量级 JMS 对象，它提供了用于生产和消费消息的上下文。会话用于生成消息生产者和消息消费者，以及用于生成消息本身。

TopicSession session =
topicConnection.createTopicSession(false,
Session.CLIENT_ACKNOWLEDGE);

createTopicSession() 的两个参数控制事务和消息的确认。

查找主题
主题（也称标题、组或频道）是通过 JNDI 来查找的。主题标识了发送中或接收中的消息。在发布/阅系统中，订阅者订阅了指定的主题，而发布者把主题与它们发布的消息关联。

这里我们创建了一个称为“WeatherData”的主题。

Topic weatherTopic = messaging.lookup("WeatherData");

启动连接
在上面的初始化过程中，为了防止初始化期间出现不可预知的行为，消息流是被禁止的。一旦初始化完成，必须告诉连接开始消息流。

topicConnection.start();

创建消息生产者
在发布/订阅领域中，生产者把消息发布到指定主题。下面代码展示了发布者的创建及后续的简单文本消息的生成和发布。

TopicPublisher publisher =
session.createPublisher(weatherData);
TextMessage message = session.createMessage();
message.setText("temperature: 35 degrees");

publisher.publish(message);

创建订阅者及点对点系统的 JMS 客户端遵循相似的过程。可以在 [1] 中找到这一过程的完整细节。

结束语
我们已经看到在使用 JMS 来构建基于消息传递的应用程序的过程中涉及的基本概念。在编写 JMS 代码之前，你将需要访问符合 JMS 的消息传递系统。可从如下地址获取符合 JMS 的供应商的列表：

JMS 供应商

创建和构建基于 JMS 的应用程序是简单的，可是它为构建强大、可伸缩和高可靠的分布式系统提供了基础。

注意，JMS 远远比本文讨论的要复杂，并为下面的这些提供了支持：管理、安全、错误处理和恢复、优化、分布式事务、消息排序和消息确认等。

有关 Java Message Service 的进一步信息和文档，请参阅：

Java Message Service 文档