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Miguel Arlandy Rodríguez

Consultor tecnológico de desarrollo de proyectos informáticos.

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Fecha de publicación del tutorial: 2012-07-25

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Introducción a Apache ActiveMQ

Introducción a Apache ActiveMQ.


0. Índice de contenidos.


1. Introducción

El número de aplicaciones que tienen las compañías va siendo cada vez mayor. Los sistemas son cada vez más complejos y un mal diseño puede llevar a desaprovechar su potencial y generar importantes gastos por falta de flexibilidad.

En Autentia ya hemos tratado en muchas ocasiones temas como: la arquitectura SOA, Web Services, REST, ESB´s, plataformas de integración, etc... que son algunos de los actores y conceptos que nos ayudarán a diseñar sistemas flexibles con componentes con bajo nivel de acoplamiento.

Hay un componente que me parece muy interesante en este tipo de arquitecturas que es conocido como MOM (Message Oriented Middleware), que no es más que un intermediario de mensajes que usan dos o más sistemas o aplicaciones para intercambiar mensajes. Un ejemplo de MOM es ActiveMQ.

En este tutorial comentaremos las características de ActiveMQ, un intermediario de mensajes entre diferentes aplicaciones o sistemas, describiremos algunos de los escenarios donde puede ser interesante su uso, veremos cómo se instala, configura y un ejemplo de funcionamiento.


2. Entorno.

El tutorial está escrito usando el siguiente entorno:

  • Hardware: Portátil MacBook Pro 15' (2.2 Ghz Intel Core I7, 8GB DDR3).
  • Sistema Operativo: Mac OS Snow Leopard 10.6.7
  • Entorno de desarrollo: Intellij Idea 11.1 Ultimate.
  • ActiveMQ 5.6.0
  • MySQL 5.1

3. Características de ActiveMQ.

Entre las características de Apache ActiveMQ, me gustaría destacar las siguientes:

  • Es Open Source. Se distribuye bajo Licencia Apache.
  • Actúa como mediador de mensajes entre aplicaciones emisoras y receptoras.
  • Proporciona comunicación asíncrona entre aplicaciones.
  • Pese a ser una implementación de la especificación JMS (Java Message Service), proporciona una gran cantidad de APIs para diferentes lenguajes como PHP, C/C++, .Net, Ruby, etc... Lo que reduce notablemente el nivel de acoplamiento entre componentes de nuestro sistema (uno de los pilares de SOA).
  • Soporta diferentes protocolos de conexión como HTTP, TCP, SSL, etc...
  • Interface gráfica de administración.

4. Instalación.

Antes de nada quiero destacar que como requisitos previos a la instalación necesitamos: Java 1.5 o superior y JAVA_HOME como variable de entorno.

La instalación de Apache ActiveMQ es muy sencilla. Lo primero que debemos hacer es descargarnos la distribución deseada desde http://activemq.apache.org/download.html. En nuestro caso lo haremos con la última versión que, a fecha de publicación de este tutorial, es la 5.6.0. Una vez descargado el fichero haremos lo siguiente.

  • Descomprimimos la distribución descargada en el directorio deseado. Para entornos Unix lo haremos de la siguiente forma: tar zxvf apache-activemq-X.X.X-bin.tar.gz
  • Comprobamos que el script de arranque de la aplicación tiene persimos de ejecución para ello en el directorio de instalación, en el directorio bin, asignamos al script "activemq" permisos de ejecución. En entorno Unix sería: chmod 755 activemq
  • Arrancamos Apache ActiveMQ de la siguiente forma: [directorio_instalacion_activemq]/bin/activemq start. También podemos parar la aplicación, reiniciarla o comprobar su estado con: stop, restart o status.
  • Para comprobar que nuestro intermediario de mensajes ha arrancado correctamente: netstat -an|grep 61616, donde 61616 es el puerto por defecto.

También podemos acceder a la consola de administración en http://localhost:8161/admin/

Para Windows el proceso de instalación es muy similar.


5. Configuración.

La configuración del gestor de mensajes ActiveMQ se basa en el fichero activemq.xml situado en el directorio [directorio_instalacion_activemq]/conf/. No obstante, se puede cambiar el fichero de configuración con el que arrancar ActiveMQ de la siguiente forma:

> [directorio_instalacion_activemq]/bin/activemq start xbean:[nombre_del_fichero_configuracion].xml

A continuación veremos distintos comportamientos que podemos configurar en el fichero activemq.xml


5.1 Transport Connector.

Define la conexión con el broker de mensajería. Se configura en el tag transportConnectors (dentro del tag broker) de activemq.xml de la siguiente forma:

<broker>
	...
	<transportConnectors>
		<transportConnector name="openwire" uri="uri_en_función_de_tipo_de_conexion"/>
	</transportConnectors>
	...
</broker>

Se pueden definir varios tipos de conexiones dependiendo del protocolo de transporte (ver lista completa en http://activemq.apache.org/configuring-transports.html).

A continuación se muestran dos ejemplos por vm y tcp:

VM Transport permite la conexión con un cliente Java que corra bajo la misma JVM. Se define de la siguiente forma: vm://nombre_del_broker?transportOptions, donde:

Ejemplo:

<broker brokerName="mibroker">
	...
	<transportConnectors>
		<transportConnector name="openwire" uri="vm://mibroker?marshal=false&broker.persistent=false"/>
	</transportConnectors>
	...
</broker>

TCP Transport permite la conexión entre el cliente y el gestor de mensajería mediante protocolo TCP. Se define de la siguiente forma: tcp://nombre_o_ip_de_la_maquina:puerto?options, donde:

  • nombre_o_ip_de_la_maquina: máquina o IP donde reside ActiveMQ
  • puerto: puerto de la máquina donde escucha ActiveMQ (por defecto suele ser el 61616)
  • options: opciones de la conexión. Se puede ver la lista entera de opciones en http://activemq.apache.org/tcp-transport-reference.html

Ejemplo:

<broker>
	...
	<transportConnectors>
		<transportConnector name="openwire" uri="tcp://localhost:61616?trace=false&soTimeout=60000"/>
	</transportConnectors>
	...
</broker>

5.2 Persistencia de mensajes.

Define la manera de persistir los mensajes en caso de que sea necesario (ver especificación JMS).

Persistencia de colas de mensajes con KahaDB:

KahaDB es un sistema de almacenamiento propio de ActiveMQ diseñado específicamente para las necesidades de un intermediario de mensajes. Proporciona un rendimiento muy alto. Más que cualquier base de datos relacional. Es un sistema de almacenamiento en ficheros combinado con una caché en memoria.

A continuación un ejemplo de configuración de broker con presistencia con KahaDB:

<broker xmlns="http://activemq.apache.org/schema/core" brokerName="mibroker" persistent="true" 
	useShutdownHook="false" destroyApplicationContextOnStop="false">
	...
	<persistenceAdapter>
		<kahaPersistenceAdapter directory="${activemq.base}/activemq-data" maxDataFileLength="33554432"/>
	</persistenceAdapter>
	...
</broker>

Donde:

  • directory: directorio donde se almacenará la información.
  • maxDataFileLength: máximo número de bytes que tendrán los ficheros que compondrán KahaDB.
Persistencia de colas de mensajes en base de datos con JDBC:

ActiveMQ tiene soporte para poder almacenar mensajes en la mayoría de bases de datos. A continuación un ejemplo de configuración con MySQL:

<broker xmlns="http://activemq.apache.org/schema/core" brokerName="mibroker" persistent="true" 
	useShutdownHook="false" destroyApplicationContextOnStop="false">
	...
	<persistenceAdapter>
		<jdbcPersistenceAdapter dataDirectory="${activemq.base}/data" dataSource="#mysql-ds"/>
	</persistenceAdapter>
	...
</broker>


<bean id="mysql-ds" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource" destroy-method="close">
	<property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver"/>
	<property name="url" value="jdbc:mysql://localhost/activemq?relaxAutoCommit=true"/>
	<property name="username" value="usuario"/>
	<property name="password" value="passwordBBDD"/>
	<property name="poolPreparedStatements" value="true"/>
</bean>

Importante: es necesario añadir el driver JDBC de conexión de cualquier base de datos al classpath de ActiveMQ, para ello basta con copiarlo en el directorio [directorio_instalacion_activemq]/lib/

Más información sobre persistencia de mensajes en http://activemq.apache.org/persistence.html.


5.3. Control de flujo.

Existe un problema muy típico en ActiveMQ cuando se usan mensajes no persistentes (almacenados en memoria) y es que el buffer de almacenamiento termine con toda la RAM. Para solucionar esto existe un sistema de control de flujo, mediante el cual, es posible limitar el número de mensajes en memoria de uno o varios productores de mensajes no persistentes.

A continuación un ejemplo de configuración:


	...
	<policyEntry queue=">" producerFlowControl="true" memoryLimit="1mb">
		<pendingQueuePolicy>
			<vmQueueCursor/>
 		</pendingQueuePolicy>
	</policyEntry>
	...

El valor del atributo queue igual a >, significa que este control de flujo se aplicará a cualquier cola de mensajes. Podríamos aplicar distintas políticas de control de flujo según el nombre de la cola. Ejemplo:

  • queue="TEST.FOO" : para todos los mensajes de la cola TEST.FOO
  • queue="TEST.>" : para todos los mensajes de las colas que comiencen por TEST.

Más info sobre control de flujo en http://activemq.apache.org/producer-flow-control.html


5.4. Uso del sistema.

Es posible realizar una configuración más genérica de determinadas partes del sistema como puede ser el uso de memoria o el límite de almacenamiento físico o temporal.

Aquí vemos ejemplo:


	...
	<systemUsage>
		<systemUsage>
			<memoryUsage>
				<memoryUsage limit="45mb"/>
			</memoryUsage>
			<storeUsage>
				<storeUsage limit="20gb"/>
			</storeUsage>
			<tempUsage>
				<tempUsage limit="150mb"/>
			</tempUsage>
		</systemUsage>
	</systemUsage>
	...

Nótese que el límite de almacenamiento no influye en bases de datos externas aunque sí en KahaDB.


6. Ejemplo: productor y consumidor de mensajes.

Vamos a ver un ejemplo de un escenario donde podría ser interesante el uso de ActiveMQ. Supongamos que tenemos una aplicación (o varias) con un elevado número de usuarios. En dicha aplicación queremos poder "trazar" la actividad del usuario, o lo que es lo mismo, queremos saber cómo interactúa el usuario con la aplicación para que, posteriormente, el departamento de negocio pueda explotar esa información.

Como hemos dicho, la aplicación tiene un elevado número de usuarios por lo que se decide que el responsable de procesar y almacenar la información de la actividad de los usuarios sea otra aplicación. De esta forma liberamos a la aplicación principal de carga de trabajo.

Para implementar esta solución haremos uso de ActiveMQ. Cada vez que la aplicación principal detecte una acción de un usuario (ej: cuando el usuario vaya a "Opciones de configuración") enviará un mensaje a nuestro intermediario de mensajes con la información de dicha acción.

Estos mensajes quedarán almacenados en nuestro broker de mensajería a la espera de que la aplicación que procesa los datos los consuma para su posterior tratamiento. Si NO se necesitase un tratamiento instantáneo de la información, podría ser un proceso nocturno quien se encargase de esto (se presupone que la cantidad de mensajes generados es muy elevada).

Dicho esto, vamos a ver cómo creamos un productor y un consumidor de mensajes.


6.1 El productor de mensajes.

En el código que viene a continuación podemos ver cómo un emisor de mensajes envía 20 mensajes a nuestro intermediario con la información de las acciones que realizan los usuarios.

Para este ejemplo es necesaria la librería activemq-all-X.X.X.jar. Viene incluida en la distribución de Apache ActiveMQ.

import org.apache.activemq.ActiveMQConnection;
import org.apache.activemq.ActiveMQConnectionFactory;

import javax.jms.*;
import java.util.Random;

public class MessageSender {

    public enum UserAction {

        CONFIGURACION("IR A OPCIONES DE CONFIGURACION"),
        PORTADA("VER PORTADA"),
        LOGIN("ACCEDER A LA APLICACION"),
        SUGERENCIA("ENVIAR SUGERENCIA");

        private final String userAction;

        private UserAction(String userAction) {
            this.userAction = userAction;
        }

        public String getActionAsString() {
            return this.userAction;
        }
    }

    private static final Random RANDOM = new Random(System.currentTimeMillis());

    private static final String URL = "tcp://localhost:61616";

    private static final String USER = ActiveMQConnection.DEFAULT_USER;

    private static final String PASSWORD = ActiveMQConnection.DEFAULT_PASSWORD;

    private static final String DESTINATION_QUEUE = "APLICATION1.QUEUE";

    private static final boolean TRANSACTED_SESSION = true;
    
    private static final int MESSAGES_TO_SEND = 20;

    public void sendMessages() throws JMSException {

        final ActiveMQConnectionFactory connectionFactory = new ActiveMQConnectionFactory(USER, PASSWORD, URL);
        Connection connection = connectionFactory.createConnection();
        connection.start();

        final Session session = connection.createSession(TRANSACTED_SESSION, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
        final Destination destination = session.createQueue(DESTINATION_QUEUE);

        final MessageProducer producer = session.createProducer(destination);
        producer.setDeliveryMode(DeliveryMode.PERSISTENT);

        sendMessages(session, producer);
        session.commit();

        session.close();
        connection.close();

        System.out.println("Mensajes enviados correctamente");
    }

    private void sendMessages(Session session, MessageProducer producer) throws JMSException {
        final MessageSender messageSender = new MessageSender();
        for (int i = 1; i <= MESSAGES_TO_SEND; i++) {
            final UserAction userActionToSend = getRandomUserAction();
            messageSender.sendMessage(userActionToSend.getActionAsString(), session, producer);
        }
    }

    private void sendMessage(String message, Session session, MessageProducer producer) throws JMSException {
        final TextMessage textMessage = session.createTextMessage(message);
        producer.send(textMessage);
    }

    private static UserAction getRandomUserAction() {
        final int userActionNumber = (int) (RANDOM.nextFloat() * UserAction.values().length);
        return UserAction.values()[userActionNumber];
    }

    public static void main(String[] args) throws JMSException {
        final MessageSender messageSender = new MessageSender();
        messageSender.sendMessages();
    }

}

Si nos fijamos en el código observamos que lo que se está haciendo es enviar un número de mensajes con acciones del usuario al azar. No es exactamente lo que hemos descrito en el punto anterior pero creo que así se entiende mejor.

Con ActiveMQ arrancado lanzamos el ejemplo (método main) y vemos en la consola de administración cómo la cola de mensajes destino (APLICATION1.QUEUE) guarda la información de los mensajes que le acabamos de enviar.

Si además tenemos configurado que los mensajes se almacenen en una base de datos relacional (en nuestro caso MySQL) podemos ver cómo en la tabla "activemq_msgs" tenemos guardados nuestros mensajes.

En caso de que tuviésemos varias colas de mensajes (imaginemos varios productores donde cada uno envía mensajes a una cola), podemos ver la cantidad de mensajes de un vistazo con la consola de administración.


6.2 El consumidor de mensajes.

Nuestro consumidor procesará los todos mensajes que haya en la cola "a demanda" (cuando se ejecute). Si quisiésemos que procesase cada mensaje cuando llega a la cola (no es nuestro caso) deberíamos implementar la interface javax.jms.MessageListener y lanzar nuestro proceso como un hilo que se queda en espera (Thread).

import org.apache.activemq.ActiveMQConnection;
import org.apache.activemq.ActiveMQConnectionFactory;

import javax.jms.*;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class UserActionConsumer {

    private static final String URL = "tcp://localhost:61616";

    private static final String USER = ActiveMQConnection.DEFAULT_USER;

    private static final String PASSWORD = ActiveMQConnection.DEFAULT_PASSWORD;

    private static final String DESTINATION_QUEUE = "APLICATION1.QUEUE";

    private static final boolean TRANSACTED_SESSION = false;

    private static final int TIMEOUT = 1000;

    private final Map<String, Integer> consumedMessageTypes;

    private int totalConsumedMessages = 0;

    public UserActionConsumer() {
        this.consumedMessageTypes = new HashMap<String, Integer>();
    }

    public void processMessages() throws JMSException {

        final ActiveMQConnectionFactory connectionFactory = new ActiveMQConnectionFactory(USER, PASSWORD, URL);
        final Connection connection = connectionFactory.createConnection();

        connection.start();

        final Session session = connection.createSession(TRANSACTED_SESSION, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
        final Destination destination = session.createQueue(DESTINATION_QUEUE);
        final MessageConsumer consumer = session.createConsumer(destination);

        processAllMessagesInQueue(consumer);

        consumer.close();
        session.close();
        connection.close();

        showProcessedResults();
    }

    private void processAllMessagesInQueue(MessageConsumer consumer) throws JMSException {
        Message message;
        while ((message = consumer.receive(TIMEOUT)) != null) {
            proccessMessage(message);
        }
    }

    private void proccessMessage(Message message) throws JMSException {
        if (message instanceof TextMessage) {
            final TextMessage textMessage = (TextMessage) message;
            final String text = textMessage.getText();
            incrementMessageType(text);
            totalConsumedMessages++;
        }
    }

    private void incrementMessageType(String message) {
        if (consumedMessageTypes.get(message) == null) {
            consumedMessageTypes.put(message, 1);
        } else {
            final int numberOfTypeMessages = consumedMessageTypes.get(message);
            consumedMessageTypes.put(message, numberOfTypeMessages + 1);
        }
    }

    private void showProcessedResults() {
        System.out.println("Procesados un total de " + totalConsumedMessages + " mensajes");
        for (String messageType : consumedMessageTypes.keySet()) {
            final int numberOfTypeMessages = consumedMessageTypes.get(messageType);
            System.out.println("Tipo " + messageType + " Procesados " + numberOfTypeMessages + " (" +
                    (numberOfTypeMessages * 100 / totalConsumedMessages) + "%)");
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws JMSException {
        final UserActionConsumer userActionConsumer = new UserActionConsumer();
        userActionConsumer.processMessages();
    }
}

Como vemos, lo que hace nuestro consumidor es procesar los mensajes de la cola y mostrar el número de acciones de usuario de cada tipo. Con ActiveMQ arrancado lanzamos el ejemplo y el resultado es el siguiente.

Si consultásemos la consola de administración o la base de datos, veríamos que todos los mensajes de la cola han desaparecido puesto que ya han sido consumidos.


7. Referencias.


8. Conclusiones.

En este tutorial hemos visto el papel que puede jugar un intermediario de mensajes, en concreto ActiveMQ, en el diseño de una plataforma distribuida. Su uso está especialmente recomendado para el intercambio de mensajes entre aplicaciones de manera asíncrona.

También hemos comentado (y esto me parece muy interesante) que, aunque sea una implementación de la especificación JMS (Java Message Service), proporciona la posibilidad de que otras aplicaciones no escritas en Java puedan consumir y producir mensajes (normalmente vía Stomp).

Espero que este tutorial os haya sido de ayuda. Un saludo.

Miguel Arlandy

marlandy@autentia.com

Twitter: @m_arlandy

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Fecha publicación: 2014-08-27-22:25:44

Autor: Anggely

Hola buenas tardes, he estado trabajando con un sistema que necesita usar el activeMQ, pero según la documentación que he encontrado acepta un máximo de 1000 conexiones, hay alguna manera de extenderlas? debo modificar algún archivo? seria de mucha ayuda si tiene conocimiento acerca de esto. Gracia

Fecha publicación: 2014-05-21-22:24:00

Autor: jack1590

Hola Miguel muchas gracias por el articulo, tengo unas dudas el consumidor de mensajes se ejecuta en un servidor de aplicaciones dentro del mismo dominio del activeMQ?, dentro del mismo ActiveMQ ? o donde? y segundo si quisiera crear un cliente para android solo tendría que adicionar el jar?

Fecha publicación: 2013-05-14-01:15:55

Autor: infectedtrance

Lo he probado y me pareció bastante sencilla la forma en la que envías y consumes los mensajes, me funcionado todo aunque tengo algunos warnings pero eso va porque todo lo que le he movido o agregado al ambiente ya que seguí ya demasiados tutoriales y no lograba ni conectarme al pool de conexiones, ahora bueno tengo que hacerlo un poco más coplejo por el proyecto que tengo, pero muy buen aporte :D.

Fecha publicación: 2013-05-05-13:08:59

Autor: marlandy

Hola karsma_,

Es muy sencillo, échale un ojo al punto 5.2 del tutorial y verás que hay un ejemplo de configuración de persistencia de mensajes con MySQL.

Saludos

Fecha publicación: 2013-05-04-20:56:47

Autor: karsma_

tengo una pregunta, como puedo relacionar activeMQ con mysql

Fecha publicación: 2012-10-07-21:17:32

Autor: guijarro_die

buen (y muy práctico) ejemplo de aplicación MOM con ActiveMQ. Todo muy claro y simple. ¿Para cuándo uno con Topics? ... y ya puestos con una configuración del broker por código. Gracias por las aportaciones.

Fecha publicación: 2012-07-26-21:28:04

Autor: marlandy

Hola jcarrascal,

No he entendido muy bien el escenario que me comentas. La sugerencia que te puedo hacer es que ActiveMQ (o cualquier otro intermediario de mensajes) está especialmente dirigido a situaciones en las que se necesitan comunicar distintas aplicaciones de modo asíncrono (no se espera una respuesta por parte del receptor del mensaje). Lógicamente si usas Spring no tendrás ningún problema en la comunicación con ActiveMQ.

Un saludo

Fecha publicación: 2012-07-25-22:57:59

Autor: jcarrascal

Me parece genial el tutorial, muy bueno, te hago una consulta sobre el ejemplo que expones es sólo el envío del mensaje yo lo estoy analizando para manejar un request a lo cual espero la respuesta con templates de Spring tenes alguna sugerencia sobre este entorno?

Muchas Gracias!!!