Kafka是什么，以及如何使用SpringBoot对接Kafka

一、Kafka与流处理

我们先来看看比较正式的介绍：Kafka是一种流处理平台，由LinkedIn公司创建，现在是Apache下的开源项目。Kafka通过发布/订阅机制实现消息的异步传输和处理。它具有高吞吐量、低延迟、可伸缩性和可靠性等优点，使其成为了流处理和实时数据管道的首选解决方案

介绍其实是比较清晰的，如果你是第一次接触“流处理”概念，我们也可以做一点解释，流处理指的是对连续、实时产生的数据流进行实时处理、计算和分析的过程。

假设你正在玩一款在线游戏，其他玩家的动作和游戏事件会实时地传到服务器上。这些事件就形成了一条数据流。在流处理中，我们会对这条数据流进行实时处理，例如计算每个玩家的分数、监控游戏区域内的异常情况、统计玩家在线时长等等。这样，游戏管理员就可以实时地监控和管理游戏，而不需要等到游戏结束才进行操作。
类似的，流处理还可以应用在其他实时性要求比较高的场景中，例如金融交易、物联网、实时监测等。通过对数据流进行实时处理，我们可以更加精准地掌握数据变化的情况，并及时做出反应和调整，

二、Spring Boot与Kafka的整合Demo

1. 新建springboot工程

如果你没有现成的Spring boot项目，那么我们可以使用IDEA自带的Spring Initializr 来创建一个spring-boot的项目

此时我们可以直接选择使用Apache Kafka，另外项目还可以加个Spring Web准备让前台调用

2. 添加Kafka依赖

如果你不是像上述一样新建的项目，那你也可以选择在已有的Spring Boot应用程序中使用Kafka，那么你需要在pom.xml文件中添加以下依赖：

<dependency>
      <groupId>org.springframework.kafka</groupId>
      <artifactId>spring-kafka</artifactId>
      <version>2.8.11</version>
</dependency>

3. 配置Kafka

在application.properties文件中添加以下配置：

spring.kafka.bootstrap-servers=localhost:9092
spring.kafka.consumer.group-id=test_group

这里我们指定了Kafka服务器的地址和端口，并配置了消费者组的ID，关于消费者组的概念，其实就是某一些消费者具备相同的功能，因此会把他们设为同一个消费者组，这样他们就不会重复消费同一条消息了。更具体地原理，我们会在之后地篇章中介绍。

4. 创建Kafka生产者

在Kafka中，生产者是发送消息的应用程序或服务。在Spring Boot中，我们可以使用KafkaTemplate类来创建Kafka生产者

package com.zhanfu.kafkademo.service;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.kafka.core.KafkaTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class KafkaService {
    
    @Autowired
    private KafkaTemplate<String, String> kafkaTemplate;

    public void sendMessage(String message) {
        kafkaTemplate.send("test_topic", message);
    }
}

这里我们使用@Autowired注解来自动注入KafkaTemplate，并使用send方法将消息发送到名为“test_topic”的Kafka主题中。

5. 创建Kafka消费者

在Kafka中，消费者是接收并处理订阅主题消息的应用程序或服务。在Spring Boot中，我们可以使用@KafkaListener注解来创建Kafka消费者。

package com.zhanfu.kafkademo.listener;

import org.springframework.kafka.annotation.KafkaListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class KafkaLis {

    @KafkaListener(topics = "test_topic", groupId = "test_group")
    public void receiveMessage(String message) {
        System.out.println("Received message: " + message);
    }
}

6. 应用程序入口

现在我们已经完成了Spring Boot和Kafka的整合。我们可以启动Spring Boot应用程序，然后发送消息并消费它，以测试我们的应用程序是否正确地与Kafka集成。

package com.zhanfu.kafkademo.controller;

import com.zhanfu.kafkademo.service.KafkaService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class MessageController {

    @Autowired
    private KafkaService kafkaService;

    @GetMapping("/send/{message}")
    public String sendMessage(@PathVariable String message) {
        kafkaService.sendMessage(message);
        return "Message sent successfully";
    }
}

在这个例子中，我们使用@Autowired注解来自动注入KafkaProducer，并通过发送消息的方法来调用sendMessage方法。最终项目整体框架如图：

三、启动与验证

首先自然是启动 Kafka ，然后是启动我们的Spring Boot项目

然后在浏览器中输入

http://127.0.0.1:8080/send/hello

最后检查我们的项目日志：

可以看到，整个发送和接收的流程都走通了

四、KafkaTemplate 介绍

不难看出，在Springboot中，使用kafka的关键在于 KafkaTemplate， 它是 Spring 提供的 Kafka 生产者模版，用于向 Kafka 集群发送消息。并且把 Kafka 的生产者客户端封装成了一个 Spring Bean，提供更加方便易用的 API。

它有三个主要属性：

        producerFactory：生产者工厂类，用于创建 KafkaProducer 实例。
        defaultTopic：默认主题名称，如果在发送消息时没有指定主题名称，则使用该默认主题。
        messageConverter：消息转换器，用于将消息对象转换为 Kafka ProducerRecord

它的主要方法：

        send(ProducerRecord<K,V> record)：向指定的 Kafka 主题发送一条消息。ProducerRecord 包含了主题名称、分区编号、Key 和 Value 等信息。
        send(String topic, V data)：向指定的 Kafka 主题发送一条消息。
        send(String topic, K key, V data)：向指定的 Kafka 主题发送一条消息，并指定消息的 Key。
        execute(ProducerCallback<K,V> callback)：使用回调方式发送消息，可以自定义消息的创建过程和错误处理过程。
        inTransaction()：启用事务，多个 send 方法调用将被包装在一个事务中，保证 Kafka 事务的原子性。

除了上述方法外，KafkaTemplate 还提供了其他方法，如 sendDefault()、sendOffsetsToTransaction() 等，可以根据实际需要进行选择和使用。

需要注意的是，在使用 KafkaTemplate 发送消息时应该注意消息的序列化方式、主题和分区的选择以及错误处理等问题，以保证消息的可靠性和正确性。

当然，很多同学可能还注意到一个细节，我们在上面的Demo中，我们直接将其 @Autowired进我们的代码中，这是怎么做到的呢？换句话说，这个 KafkaTemplate 为什么自己就会被spring 容器管理的呢？其实这得益于SpringBoot中对Kafka有了很多自动配置的内容。如下：

如上图，相信对Spring Boot熟悉的同学看到 ConditionalOnClass 、 ConditionalOnMissingBean 应该就明白了。其实Spring Boot 早就贴心的为我们预留了这些自动配置，只要我们引入了 spring-kafka 包，使得项目中出现了 KafkaTemplate 类，那么它就能被自动配置并存入Spring 容器内

总结
        今天我们通过一个Demo讲解了在SpringBoot中如何对接Kafka，也介绍了下关键类 KafkaTemplate ，得益于Spring Boot 的自动配置，开发者要做的配置内容其实并不多，使用也主要是依赖其提供的API，相对简单，相信大家很容易也都学会了，那么在后面的过程中，我们将继续学习其使用，并且会着重讲解 Kafka 的原理与结构