ZMQ JAVA使用心得之 ZMQ简介

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ZMQ被称为史上最快消息队列，它处于会话层之上，应用层之下，使用后台异步线程完成消息的接受和发送，完美的封装了Socket API，大大简化了编程人员的复杂度，被称为史上最强大的消息中间件。ZMQ是用C语言编写的，30s内完成消息的传输，能够兼容多个平台，多种语言，可以使用多种方式实现N对N的Socket连接。本文仅以JAVA版本的ZMQ API为例，介绍ZMQ。
    ZMQ与传统的TCP Socket相比，具有以下优点:
    1）  ZMQ发送和接受的是具有固定长度的二进制对象，ZMQ的消息包最大254个字节，前6个字节是协议，然后是数据包。数据包由3个部分组成，第一个字节是包的长度，第二个字节是包的一些属性，最后是包的内容。如果超过255个字节（有一个字节表示包属性），则ZMQ会自动分包传输；而对于TCP Socket，是面向字节流的连接，编程人员需要处理数据块与数据块之间的边界问题，而ZMQ能够保证每次用户发送和接受的都是一个完整的数据块；
    2) 传统的TCP Socket的连接是1对1的，可以认为“1个Socket=1个连接”，每一个线程独立的维护一个Socket。但是ZMQ摒弃了这种1对1的模式，ZMQ的Socket可以很轻松的实现1对N，N对1和N对N的连接模式，一个ZMQ的Socket可以自动的维护一组连接，用户无法操作这些连接，用户只能操作套接字，而不是连接本身，所以说ZMQ的世界里，连接是私有的。这里大家关心的一点是，一个Socket是如何识别来自多个Socket的连接的，这里以请求响应模式为例介绍ZMQ是如何实现一个Socket连接N个Socket的；
       3）ZMQ使用异步后台线程处理接受和发送请求，这意味着发送完消息，不可以立即释放资源，消息什么时候发送用户是无法控制的，同时，ZMQ自动重连，这意味着用户可以以任意顺序加入到网络中，服务器也可以随时加入或者退出网络；
      ZMQ之所以能够在无状态的网络中实现1对N的连接，关键在于信封的机制，信封里保存了应答目标的位置。ZMQ涉及到请求-响应模式的Socket一共有4种类型：

• DEALER是一种负载均衡，它会将消息分发给已连接的节点，并使用公平队列的机制处理接受到的消息。

• REQ发送消息时会在消息顶部插入一个空帧，接受时会将空帧移去。其实REQ是建立在DEALER之上的，但REQ只有当消息发送并接受到回应后才能继续运行。

• ROUTER在收到消息时会在顶部添加一个信封，标记消息来源。发送时会通过该信封决定哪个节点可以获取到该条消息。

• REP在收到消息时会将第一个空帧之前的所有信息保存起来，将原始信息传送给应用程序。在发送消息时，REP会用刚才保存的信息包裹应答消息。REP其实是建立在ROUTER之上的，但和REQ一样，必须完成接受和发送这两个动作后才能继续。

   在了解了4种类型的Socket之后，我们就不难理解ZMQ的信封机制了。ZMQ信封机制的核心是Router Socket，它的工作原理如下：
   从ROUTER中读取一条消息时，ZMQ会包上一层信封，上面注明了消息的来源。向ROUTER写入一条消息时（包含信封），ZMQ会将信封拆开，并将消息递送给相应的对象。当REQ Socket向ROUTER Socket发送一条请求后，REP会从ROUTER收到一条消息，消息格式如下：
  

   第三帧是REP从应用程序收到的数据，第二帧是空帧，是REQ在发送ROUTER数据之前添加的，用来表示结束，第一帧即信封，是ROUTER添加的，主要用来记录消息来源；整个数据包处理过程如下：

   

    对于REQ Socket，可以在创建Socket的时候，为该Sock指定标示符，此时的Socket称为持久Socket，没有指定标示符的我们称为瞬时Socket，ROUTER会自动为瞬时Socket生成一个标示符；

 
这样REP返回包含信封的数据给ROUTER，ROUTER就可以根据信封上的标示符将该消息发送到对应的REQ上；

     ZMQ使用注意事项：

1. ZMQ是在发送端缓存消息的，可以通过阈值控制消息的溢出；
2. ZMQ不可以线程之间共享Socket，否则会报org.zeromq.ZMQException: Operation cannot be accomplished in current state错误。
3.  ZMQ一个进程只允许有一个Context，new Context(int arg) arg表示后台线程的数量；
4. ZMQ的Socket类有一个Linger参数，可以通过SetLinger设置，主要用于表示该Socket关闭以后，未发送成功的消息是否还保存，如果设置为-1表示该消息将永久保存（除非宕机，ZMQ是不持久化消息的），如果为0表示所有未发送成功的消息在Socker关闭以后都将立即清除，如果是一个正数，则表示该消息在Socket关闭后多少毫秒内被删除；这个方法非常有用，尤其在控制发送失败时，是否重发消息。