一、NATS快速入门NATS 是一个开源、高性能、轻量级的分布式消息系统。记录了Spring如何集成使用NATS....

一，Nats介绍

1.1 核心定位与设计理念

NATS 是一个开源、高性能、轻量级的分布式消息系统。它的核心设计哲学围绕着几个关键原则：

极致的简单性： API 和协议设计都非常简洁明了，易于理解和使用。这使得开发、部署和维护的成本较低。
极致的高性能： 核心 NATS (通常称为 "Core NATS" 或 "NATS Server") 被设计为极其快速和低延迟，尤其是在发布/订阅场景下。它通常能达到每秒处理数百万条消息的吞吐量。
极致的轻量级： NATS Server 本身非常小巧（单个二进制文件，内存占用少），并且其客户端库也非常轻量，对资源消耗要求低。
云原生： NATS 天生就是为现代分布式系统和云环境设计的，支持弹性伸缩、高可用性，非常适合容器化和微服务架构。
基于主题的发布/订阅： 这是 NATS 最核心和最强大的通信模式。
"At Most Once" 交付 (核心模式)： 默认情况下，核心 NATS 提供尽力而为的交付保证。这意味着消息要么被成功传递一次，要么在失败时丢失（不重试）。这种设计是其实现高性能和低延迟的关键。
无持久化 (核心模式)： 核心 NATS 默认不将消息持久化到磁盘。消息在内存中传递，如果服务器重启或客户端断开，未处理的消息会丢失。

1.2 核心架构组件与概念

NATS Server： 消息传递的核心枢纽。负责接收、路由和分发消息。可以以单机模式运行，但更常见的是组成集群模式以实现高可用性和水平扩展。
NATS Client： 连接到 NATS Server 的应用程序。使用各种编程语言（如 Go, Java, JavaScript/Typescript, Python, Ruby, C#, C, Rust 等）的官方或社区维护的客户端库。
Subject： 消息传递的核心抽象。它是一个由点分隔的字符串，用于标识消息的目的地或主题。
- 例子： orders.new, sensors.temperature.room1, user.profile.updated
- 通配符： NATS 提供了强大的主题通配符机制，使得订阅者可以灵活地订阅感兴趣的消息集合。
  - * (单级通配符)：匹配一个层级的任意部分。例如：orders.* 匹配 orders.new 和 orders.cancel，但不匹配 orders.digital.new。
  - > (多级通配符)：匹配零个或多个层级的任意部分。例如：sensors.> 匹配 sensors.temperature, sensors.temperature.room1, sensors.humidity 等，多级通配符只能在最后一级使用。
消息： 在 NATS 中传递的数据单元。包含：
- Subject： 标识消息应被路由到哪里。
- Payload (可选)： 要传输的实际数据（通常是字节数组，可以是 JSON, Protobuf, 文本等任何格式）。
- Reply Subject (可选)： 用于请求/回复模式。
- Headers (可选)： 键值对形式的元数据（较新的特性）。
发布者： 创建消息并将其发送到特定主题的客户端。它不需要知道谁（如果有的话）会接收这些消息。
订阅者： 对一个或多个主题（可以使用通配符）表达兴趣的客户端。它会接收发布到这些主题上的消息。一个主题可以有多个订阅者（广播），也可以没有订阅者（消息被丢弃）。
队列组： 一种负载均衡机制。
- 多个订阅者使用相同的队列组名称订阅同一个主题。
- 当消息发布到该主题时，NATS Server 会随机选择队列组中的一个订阅者来接收该消息。
- 这允许你将工作负载分布到多个消费者实例上，实现水平扩展和处理能力提升。

1.3 核心通信模式

发布/订阅： 最基本和核心的模式。
- 发布者将消息发送到一个主题。
- 所有订阅了该主题（或匹配通配符模式）的订阅者都会收到该消息的副本。
- 特点：一对多广播。
请求/回复： 基于发布/订阅构建的常用模式。
- 请求者发布一条消息到一个主题（通常是服务名称），并在消息中包含一个 Reply-to 主题（通常是临时生成的唯一主题）。
- 响应者订阅请求主题。当收到请求消息时，处理请求，并将响应发布到请求消息中指定的 Reply-to 主题。
- 请求者订阅它自己的 Reply-to 主题以接收响应。
- 特点：类似 RPC，实现同步或异步交互。
队列订阅： 创建一个队列订阅的时候，订阅者注册一个队列名称，所有有相同队列名称的订阅者组成了一个队列组，当注册的主题消息发布一个消息的时候，队列组中的仅有一个成员会接收到消息。

1.4 运行模式

单机模式： 单个 NATS Server 实例。适用于开发、测试或低负载场景。无高可用性。
集群模式： 多个 NATS Server 实例组成一个集群。
- 提供高可用性：如果一个节点故障，客户端可以自动重连到其他节点，集群继续运行。
- 提供横向扩展：集群可以处理比单节点更大的连接数、订阅数和消息吞吐量。
- 集群节点之间通过 Gossip 协议 自动发现和共享路由信息。
超集群/分片： 将多个独立的 NATS 集群连接起来，形成一个更大的逻辑消息系统，用于跨地域部署或超大规模场景。通常使用 gateway 或 leaf node 协议实现。

1.5 关键特性和优势

卓越的性能： 极低的延迟和极高的吞吐量，尤其在核心发布/订阅模式下。
极简的协议： NATS 服务器和客户端之间的通信协议 (nats://) 是文本协议（可扩展为二进制 nats://），设计简洁高效，易于实现和调试。
无代理依赖： NATS Server 是自包含的，不需要依赖外部的数据库、ZooKeeper 或 etcd 来运行（集群协调是内置的）。
灵活的订阅模型： 强大的主题和通配符系统提供了极其灵活的消息路由能力。
内置负载均衡： 通过队列组轻松实现消费者负载均衡。
客户端自动重连和故障转移： 客户端库内置了强大的重连逻辑，在服务器故障或网络中断时能自动重连到集群中的其他可用节点。
安全性： 支持 TLS/SSL 加密通信、基于 Token 或用户名/密码的认证、NKey 认证以及更复杂的基于 JWT 和配置分发的认证授权系统。
多语言支持： 广泛的官方和社区支持的客户端库。
云原生友好： 轻量级、易于容器化、支持动态扩展，完美契合 Kubernetes 和微服务架构。

1.6 NATS 2.0 与 JetStream：解决持久化需求

虽然核心 NATS 的高性能源于其 "at most once" 和无持久化设计，但许多应用场景需要更强的消息保证（至少一次、正好一次）和持久化能力。为此，NATS 2.0 引入了 JetStream。

JetStream 是什么？ 它是内置于 NATS Server 中的持久化引擎。它不是独立的服务器，而是与核心 NATS 协同工作。
解决的问题：
- 消息持久化： 将消息存储到磁盘（或内存），防止服务器重启导致消息丢失。
- 增强的交付语义： 支持 "At Least Once" 交付（通过确认机制确保消息被处理）和 "Exactly Once" 处理（通过消费者序列号去重）。
- 流处理： 将消息组织成持久的流。流定义了消息的存储策略（如保留策略：基于时间、消息数、大小等；存储后端：文件或内存）。
- 消费者： 从流中拉取或推送消息的实体。支持多种消费模式：
  - 推模式： JetStream 主动将消息推送给消费者（类似核心订阅）。
  - 拉模式： 消费者主动从流中请求一批消息（批处理友好）。
  - 支持多种确认机制： Ack (成功), Nak (重试), Term (不再重试), AckNext (处理中并要求下一条) 等。
  - 支持消费者配置： 如重试策略、起始位置、过滤等。
核心 NATS 与 JetStream 的关系：
- 核心 NATS 负责高性能、低延迟的即时消息传递（发布/订阅、请求/回复）。
- JetStream 负责需要持久化和更强保证的流式消息处理。
- 它们共享相同的 NATS Server 基础设施、网络协议和客户端连接。客户端可以使用同一个连接同时进行核心 NATS 操作和 JetStream 操作。
- 发布到配置了 JetStream 的主题的消息会被自动持久化到流中。

1.7 与其他消息系统的比较

vs RabbitMQ：
- NATS 更轻量、性能更高（尤其在纯 pub/sub）。
- RabbitMQ 功能更丰富（多种交换类型、死信队列、更复杂的路由规则、插件体系），但相对更重。
- NATS 主题通配符比 RabbitMQ 的 Topic Exchange 更灵活。
- 核心 NATS 的持久化/保证不如 RabbitMQ，但 JetStream 弥补了这一点。
vs Apache Kafka：
- Kafka 是分布式流处理平台，核心是持久化、分区、有序的日志。吞吐量极高，适合大数据管道和流处理。
- NATS (Core) 更轻量、延迟更低，更适合实时消息传递和命令控制。
- NATS 的订阅模型比 Kafka 的 Consumer Group 更灵活（通配符订阅）。
- Kafka 的学习曲线和运维复杂度通常高于 NATS。
- JetStream 提供了类似 Kafka 的持久化流能力，但设计更简单，与核心 NATS 集成更紧密。
vs MQTT Brokers (如 Mosquitto, EMQX)：
- MQTT 是标准协议，专注于 IoT，有 QoS 级别。
- NATS 原生协议 (nats://) 性能通常更高，功能更丰富（如请求/回复、队列组）。NATS 也支持 MQTT 协议网关。
- NATS 的集群和高可用设计通常更易于管理和扩展。

二，安装Nats

进入Gihun仓库下载：github.com/nats-io/nat…
解压后将其放入指定目录，例如：D:\nats-server-v2.11.4-windows-amd64
配置环境变量：
- NATSPATH：D:\nats-server-v2.11.4-windows-amd64
- Path：%NATSPATH%
验证：打开cmd输入：nats-server -v

运行 NATS Server：

# 基础运行（默认端口4222）
nats-server

# 带JetStream的推荐配置
nats-server -js

三，Spring环境配置Nats快速入门

引入依赖

<dependency>
    <groupId>io.nats</groupId>
    <artifactId>jnats</artifactId>
    <version>2.16.14</version> <!-- 使用最新版本 -->
</dependency>

配置NATS连接

nats:
	# NATS服务器地址
	server: nats://localhost:4222
	#生产者/消费者通用主题
	subject: orders

编写配置bean

import io.nats.client.Connection;
import io.nats.client.Nats;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class NatsConfig {

    @Value("${nats.server}")
    private String natsServer;

    @Bean
    public Connection natsConnection() throws Exception {
        return Nats.connect(natsServer);
    }
}

生产者

@RestController
@Slf4j
public class ProducerController {
    @Autowired
    private Connection natsConnection;

    @Value("${nats.subject}")
    private String subject;

    @PostMapping("/send")
    public String createOrder(String msg)throws TimeoutException, InterruptedException{
        log.info("[生产者] 发送消息: " + msg);
        natsConnection.publish(subject, msg.getBytes());
        natsConnection.flush(Duration.ofSeconds(5)); // 确保消息立即发送
        return "消息已提交";
    }
}

消费者

@Service
public class NatsConsumerService {

    @Autowired
    private Connection natsConnection;
    @Value("${nats.subject}")
    private String subject;


    @PostConstruct 
    public void startListening() {
        // 创建消息处理器
        MessageHandler handler = msg -> {
            String message = new String(msg.getData());
            System.out.println("[消费者] 收到消息: " + message);
            // 在此处添加业务处理逻辑
            processOrder(message);
        };

        // 创建Dispatcher并订阅主题
        Dispatcher dispatcher = natsConnection.createDispatcher(handler);
        dispatcher.subscribe(subject);
        System.out.println("消费者已启动，监听主题: " + subject);
    }

    private void processOrder(String orderMessage) {
        // 实现具体业务逻辑，例如：
        // 1. 解析订单JSON
        // 2. 验证数据
        // 3. 保存到数据库
        System.out.println("处理MSG: " + orderMessage);
    }
}

四，NATS-UI

介绍：免费且开源的NATS管理图形界面，轻松通过桌面应用或网页界面管理您的NATS核心、流和存储桶。

下载地址：github.com/nats-nui/nu…