Spring AMQP 错误处理策略详解
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编译：ImportNew/覃佑桦
www.baeldung.com/spring-amqp-error-handling
1.介绍
异步消息传递是一种松耦合的分布式通信，在事件驱动体系结构实现中越来越受欢迎。幸运的是，Spring框架提供了Spring AMQP项目，可以帮助我们构建基于AMQP的消息传递解决方案。
另一方面，在这种环境中处理错误并不简单。本文将讨论错误处理策略。
2.配置环境
这里使用RabbitMQ实现AMQP标准。此外，Spring AMQP还提供了spring-rabbit模块，让集成更容易。
RabbitMQ作为独立服务器运行。执行下面命令，在Docker容器中运行：
docker run -d -p 5672:5672 -p 15672:15672 --name my-rabbit rabbitmq:3-management了解更多配置信息和项目依赖项设置，请参阅Spring AMQP教程。
3.失败场景
由于分布式特性，相比一个独立整体的应用程序，通常基于消息传递的系统发生的错误类型会更多。
下面列举了一些异常类型：
网络或I/O相关故障：网络连接和I/O操作故障；
协议或基础架构相关错误：消息传递基础架构配置错误；
代理（Broker）相关故障：客户端与AMQP代理之间配置不正确。例如，达到定义的限制或阈值、身份验证或策略配置无效。
应用程序和消息相关的异常：表现为违反某些业务或应用程序规则的异常；
当然，上述故障列表并不全面，但包含了最常见的错误类型。
应该注意到，Spring AMQP默认处理了与连接有关的问题和底层问题，开箱即用。例如，重试机制、重排队策略等。此外，大多数故障和错误都会转换为AmqpException或它的子类。
接下来，我们会主要关注应用错误和高级别错误，然后介绍全局错误处理策略。
4.配置项目
首先，定义一个简单队列并进行exchange配置：
public static final String QUEUE_MESSAGES = "baeldung-messages-queue";
public static final String EXCHANGE_MESSAGES = "baeldung-messages-exchange";
@Bean
Queue messagesQueue() {
return QueueBuilder.durable(QUEUE_MESSAGES)
.build();
}
@Bean
DirectExchange messagesExchange() {
return new DirectExchange(EXCHANGE_MESSAGES);
}
@Bean
Binding bindingMessages() {
return BindingBuilder.bind(messagesQueue()).to(messagesExchange()).with(QUEUE_MESSAGES);
}接下来，创建一个简单的producer：
public void sendMessage() {
rabbitTemplate
.convertAndSend(SimpleDLQAmqpConfiguration.EXCHANGE_MESSAGES,
SimpleDLQAmqpConfiguration.QUEUE_MESSAGES, "Some message id:"+ messageNumber++);
}最后，consumer会抛出一个异常：
@RabbitListener(queues = SimpleDLQAmqpConfiguration.QUEUE_MESSAGES)
public void receiveMessage(Message message) throws BusinessException {
throw new BusinessException();
}默认情况下，所有失败的消息会马上不断添加到目标队列。
执行Maven命令运行示例程序：
mvn spring-boot:run -Dstart-class=com.baeldung.springamqp.errorhandling.ErrorHandlingApp现在应该看到类似下面的输出：
WARN 22260 --- [ntContainer#0-1] s.a.r.l.ConditionalRejectingErrorHandler :
Execution of Rabbit message listener failed.
Caused by: com.baeldung.springamqp.errorhandling.errorhandler.BusinessException: null因此，默认情况下会在输出中看到无数这样的消息。
处理这种情况有两种选择：
为listener设置default-requeue-rejected参数，false-spring.rabbitmq.listener.simple.default-requeue-rejected = false。
抛出AmqpRejectAndDontRequeueException，对于将来没有意义的消息可以直接丢掉。
下面讨论如何更智能地处理失败消息。
5.死信队列
死信队列（Dead Letter Queue，DLQ）用来保存未送达或失败的消息。DLQ能帮助我们处理错误消息或不良消息，监视故障模式并从系统异常中恢复。
更重要的是，这样能够防止队列陷入处理不良消息的死循环，造成系统性能下降。
这里有两个主要概念：死信交换（DLX）和死信队列（DLQ）。实际上，DLX是一种普通exchange，可以把它定义为一种常见类型：direct， topic 或者 fanout。
producer对队列一无所知，了解这一点很重要。它只知道exchange，并且所有产生的消息都根据exchange配置和message routing key进行路由。
接下来，让我们看看如何通过应用“死信队列”处理异常。
5.1.基础配置
为了配置DLQ，需要在定义队列时指定其他参数：
@Bean
Queue messagesQueue() {
return QueueBuilder.durable(QUEUE_MESSAGES)
.withArgument("x-dead-letter-exchange", "")
.withArgument("x-dead-letter-routing-key", QUEUE_MESSAGES_DLQ)
.build();
}
@Bean
Queue deadLetterQueue() {
return QueueBuilder.durable(QUEUE_MESSAGES_DLQ).build();
}上面的示例中，增加了两个参数：x-dead-letter-exchange 和 x-dead-letter-routing-key。x-dead-letter-exchange使用空字符串，通知代理使用默认exchange。
第二个参数与简单消息设置routing key一样重要。该选项修改了消息初始routing key，为后面通过DLX路由做准备。
5.2.失败消息路由
当消息传递失败时，将被路由到Dead Letter Exchange（DLE）。但是正如我们已经指出的那样，DLX是一种正常的交换方式。因此，如果失败消息的routing key与exchange不匹配，那么不会传给DLQ。
Exchange: (AMQP default)
Routing Key: baeldung-messages-queue.dlq如果上面的示例忽略x-dead-letter-routing-key，那么失败消息将会无限循环重试。
此外，消息元信息可以在x-death header中找到：
x-death:
count: 1
exchange: baeldung-messages-exchange
queue: baeldung-messages-queue
reason: rejected
routing-keys: baeldung-messages-queue
time: 1571232954上面的信息可以在RabbitMQ管理控制台中看到，通常在本地端口15672上运行。
除了上面这样配置，如果使用Spring Cloud Stream，还可以利用republishToDlq和。autoBindDlq属性简化配置过程。
5.3.Dead Letter Exchange
上一节中已经看到，消息路由到DLE时更改了routing key。但是这种处理并不适用于所有情况。可以自己配置DLX并使用fanout类型定义：
public static final String DLX_EXCHANGE_MESSAGES = QUEUE_MESSAGES + ".dlx";
@Bean
Queue messagesQueue() {
return QueueBuilder.durable(QUEUE_MESSAGES)
.withArgument("x-dead-letter-exchange", DLX_EXCHANGE_MESSAGES)
.build();
}
@Bean
FanoutExchange deadLetterExchange() {
return new FanoutExchange(DLX_EXCHANGE_MESSAGES);
}
@Bean
Queue deadLetterQueue() {
return QueueBuilder.durable(QUEUE_MESSAGES_DLQ).build();
}
@Bean
Binding deadLetterBinding() {
return BindingBuilder.bind(deadLetterQueue()).to(deadLetterExchange());
}这次我们使用fanout类型自定义exchange，因此消息将被发送到所有bind队列。此外，我们把x-dead-letter-exchange参数设为DLX的名字。同时，删除了x-dead-letter-routing-key参数。
现在运行示例时，无需更改初始routing key就能把失败消息发送到DLQ：
Exchange: baeldung-messages-queue.dlx
Routing Key: baeldung-messages-queue5.4.处理死信队列消息
当然，把消息移到“死信队列”中的原因是为了在其他时间可以重新处理。
为“死信队列”定义一个listener：
@RabbitListener(queues = QUEUE_MESSAGES_DLQ)
public void processFailedMessages(Message message) {
log.info("Received failed message: {}", message.toString());
}现在运行示例代码，应该能够看到log输出：
WARN 11752 --- [ntContainer#0-1] s.a.r.l.ConditionalRejectingErrorHandler :
Execution of Rabbit message listener failed.
INFO 11752 --- [ntContainer#1-1] c.b.s.e.consumer.SimpleDLQAmqpContainer :
Received failed message:收到了一条失败消息，接下来该怎么办？根据不同的系统要求、异常类型或者消息类型，答案也各有不同。
例如，可以让消息重新排队发送到原目的地址：
@RabbitListener(queues = QUEUE_MESSAGES_DLQ)
public void processFailedMessagesRequeue(Message failedMessage) {
log.info("Received failed message, requeueing: {}", failedMessage.toString());
rabbitTemplate.send(EXCHANGE_MESSAGES,
failedMessage.getMessageProperties().getReceivedRoutingKey(), failedMessage);
}但是这种异常处理逻辑与默认的重试策略没有区别：
INFO 23476 --- [ntContainer#0-1] c.b.s.e.c.RoutingDLQAmqpContainer :
Received message:
WARN 23476 --- [ntContainer#0-1] s.a.r.l.ConditionalRejectingErrorHandler :
Execution of Rabbit message listener failed.
INFO 23476 --- [ntContainer#1-1] c.b.s.e.c.RoutingDLQAmqpContainer :
Received failed message, requeueing:通常采用的策略可能需要重试n次然后拒绝该消息。让我们利用消息头实现这种策略：
public void processFailedMessagesRetryHeaders(Message failedMessage) {
Integer retriesCnt = (Integer) failedMessage.getMessageProperties()
.getHeaders().get(HEADER_X_RETRIES_COUNT);
if (retriesCnt == null) retriesCnt = 1;
if (retriesCnt > MAX_RETRIES_COUNT) {
log.info("Discarding message");
return;
}
log.info("Retrying message for the {} time", retriesCnt);
failedMessage.getMessageProperties()
.getHeaders().put(HEADER_X_RETRIES_COUNT, ++retriesCnt);
rabbitTemplate.send(EXCHANGE_MESSAGES,
failedMessage.getMessageProperties().getReceivedRoutingKey(), failedMessage);
}首先获取x-retries-count header值，然后与重试最大次数进行比较。如果计数器达到重试最大次数，则丢弃该消息：
WARN 1224 --- [ntContainer#0-1] s.a.r.l.ConditionalRejectingErrorHandler :
Execution of Rabbit message listener failed.
INFO 1224 --- [ntContainer#1-1] c.b.s.e.consumer.DLQCustomAmqpContainer :
Retrying message for the 1 time
WARN 1224 --- [ntContainer#0-1] s.a.r.l.ConditionalRejectingErrorHandler :
Execution of Rabbit message listener failed.
INFO 1224 --- [ntContainer#1-1] c.b.s.e.consumer.DLQCustomAmqpContainer :
Retrying message for the 2 time
WARN 1224 --- [ntContainer#0-1] s.a.r.l.ConditionalRejectingErrorHandler :
Execution of Rabbit message listener failed.
INFO 1224 --- [ntContainer#1-1] c.b.s.e.consumer.DLQCustomAmqpContainer :
Discarding message补充一点，还可以利用x-message-ttl header设置消息丢弃时间，超过该时间消息将被丢弃。这样可以防止队列无限增长。
5.5.停车场队列
还有一种情况需要考虑，即不能简单把消息丢弃，因为它可能是一项银行交易。有时可能需要手动处理某条消息，或者仅仅需要记录失败n次以上的消息。
对于这种情况，有一概念称作停车场队列。可以将DLQ中失败次数超过允许值的所有消息转发到停车场队列，以便进一步处理。
下面展示了对应的实现：
public static final String QUEUE_PARKING_LOT = QUEUE_MESSAGES + ".parking-lot";
public static final String EXCHANGE_PARKING_LOT = QUEUE_MESSAGES + "exchange.parking-lot";
@Bean
FanoutExchange parkingLotExchange() {
return new FanoutExchange(EXCHANGE_PARKING_LOT);
}
@Bean
Queue parkingLotQueue() {
return QueueBuilder.durable(QUEUE_PARKING_LOT).build();
}
@Bean
Binding parkingLotBinding() {
return BindingBuilder.bind(parkingLotQueue()).to(parkingLotExchange());
}接下来重构listener逻辑，把消息发送到停车场队列：
@RabbitListener(queues = QUEUE_MESSAGES_DLQ)
public void processFailedMessagesRetryWithParkingLot(Message failedMessage) {
Integer retriesCnt = (Integer) failedMessage.getMessageProperties()
.getHeaders().get(HEADER_X_RETRIES_COUNT);
if (retriesCnt == null) retriesCnt = 1;
if (retriesCnt > MAX_RETRIES_COUNT) {
log.info("Sending message to the parking lot queue");
rabbitTemplate.send(EXCHANGE_PARKING_LOT,
failedMessage.getMessageProperties().getReceivedRoutingKey(), failedMessage);
return;
}
log.info("Retrying message for the {} time", retriesCnt);
failedMessage.getMessageProperties()
.getHeaders().put(HEADER_X_RETRIES_COUNT, ++retriesCnt);
rabbitTemplate.send(EXCHANGE_MESSAGES,
failedMessage.getMessageProperties().getReceivedRoutingKey(), failedMessage);
}最后，处理转发到停车场队列的消息：
@RabbitListener(queues = QUEUE_PARKING_LOT)
public void processParkingLotQueue(Message failedMessage) {
log.info("Received message in parking lot queue");
// Save to DB or send a notification.
}现在可以把失败的消息保存到数据库，或者发送email通知。
运行程序进行测试：
WARN 14768 --- [ntContainer#0-1] s.a.r.l.ConditionalRejectingErrorHandler :
Execution of Rabbit message listener failed.
INFO 14768 --- [ntContainer#1-1] c.b.s.e.c.ParkingLotDLQAmqpContainer :
Retrying message for the 1 time
WARN 14768 --- [ntContainer#0-1] s.a.r.l.ConditionalRejectingErrorHandler :
Execution of Rabbit message listener failed.
INFO 14768 --- [ntContainer#1-1] c.b.s.e.c.ParkingLotDLQAmqpContainer :
Retrying message for the 2 time
WARN 14768 --- [ntContainer#0-1] s.a.r.l.ConditionalRejectingErrorHandler :
Execution of Rabbit message listener failed.
INFO 14768 --- [ntContainer#1-1] c.b.s.e.c.ParkingLotDLQAmqpContainer :
Sending message to the parking lot queue
INFO 14768 --- [ntContainer#2-1] c.b.s.e.c.ParkingLotDLQAmqpContainer :
Received message in parking lot queue从输出中可以看到，几次尝试失败后，该消息已发送到停车场队列。
6.自定义错误处理
在上一节中，我们已经了解了如何使用专用队列和exchange处理故障。但有时可能需要捕获所有错误，记录到日志或持久化到数据库中。
6.1.全局ErrorHandler
目前为止，我们使用的是默认SimpleRabbitListenerContainerFactory，并且该工厂类默认调用ConditionalRejectingErrorHandler。handler会捕获各种不同的异常并将其转换为AmqpException继承树中的异常。
值得一提的是，如果想要处理连接错误，需要实现ApplicationListener接口。
简而言之，ConditionalRejectingErrorHandler负责指定是否拒绝特定消息。由异常触发的消息被拒绝后不会重新排队。
让我们自定义一个ErrorHandler，仅支持BusinessException重新排队：
public class CustomErrorHandler implements ErrorHandler {
@Override
public void handleError(Throwable t) {
if (!(t.getCause() instanceof BusinessException)) {
throw new AmqpRejectAndDontRequeueException("Error Handler converted exception to fatal", t);
}
}
}此外，由于是在listener方法中抛出异常，因此将可以把异常包装为ListenerExecutionFailedException。这样就需要调用getCause方法来获取异常。
6.2.FatalExceptionStrategy
handler在后台使用FatalExceptionStrategy检查异常等级是否为fatal。如果为fatal，失败消息将被reject。
默认情况下，下列为fatal异常：
MessageConversionException
MessageConversionException
MethodArgumentNotValidException
MethodArgumentTypeMismatchException
NoSuchMethodException
ClassCastException
除了实现ErrorHandler接口，还可以自定义FatalExceptionStrategy：
public class CustomFatalExceptionStrategy
extends ConditionalRejectingErrorHandler.DefaultExceptionStrategy {
@Override
public boolean isFatal(Throwable t) {
return !(t.getCause() instanceof BusinessException);
}
}最后，需要把自定义策略传给ConditionalRejectingErrorHandler构造函数：
@Bean
public SimpleRabbitListenerContainerFactory rabbitListenerContainerFactory(
ConnectionFactory connectionFactory,
SimpleRabbitListenerContainerFactoryConfigurer configurer) {
SimpleRabbitListenerContainerFactory factory =
new SimpleRabbitListenerContainerFactory();
configurer.configure(factory, connectionFactory);
factory.setErrorHandler(errorHandler());
return factory;
}
@Bean
public ErrorHandler errorHandler() {
return new ConditionalRejectingErrorHandler(customExceptionStrategy());
}
@Bean
FatalExceptionStrategy customExceptionStrategy() {
return new CustomFatalExceptionStrategy();
}7.结论
在文讨论了使用Spring AMQP（尤其是RabbitMQ）不同的错误处理方法。
每个系统都需要指定错误处理策略。我们已经介绍了事件驱动架构中最常见的错误处理方法。此外，文章中展示了可以组合多种策略来构建更全面、更强大的解决方案。
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