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SpringBoot 整合 Avro 与 Kafka 详解

在大数据处理和实时数据流场景中，Apache Kafka 和 Apache Avro 是两个非常重要的工具。Kafka 作为一个分布式流处理平台，能够高效地处理大量数据，而 Avro 则是一个用于序列化数据的紧凑、快速的二进制数据格式。将这两者结合，并通过 Spring Boot 进行整合，可以构建出高效、可扩展的实时数据处理系统。

一、环境准备

在开始整合之前，需要准备好以下环境：

• Java：确保已经安装了 JDK，推荐使用 JDK 8 或更高版本。
• Maven：用于管理项目的依赖和构建过程。
• Spring Boot：作为项目的框架，推荐使用较新的版本，如 Spring Boot 2.x。
• Kafka：确保 Kafka 已经安装并运行，可以使用 Docker 部署 Kafka 集群。
• Avro：Avro 依赖 JSON 定义的架构来序列化数据。

二、项目结构

一个典型的 Spring Boot 项目结构可能如下：

spring-boot-kafka-avro
├── src
│   ├── main
│   │   ├── java
│   │   │   └── com
│   │   │       └── example
│   │   │           ├── SpringBootKafkaAvroApplication.java
│   │   │           ├── config
│   │   │           │   └── KafkaConfig.java
│   │   │           ├── producer
│   │   │           │   └── KafkaProducer.java
│   │   │           ├── consumer
│   │   │           │   └── KafkaConsumer.java
│   │   │           └── model
│   │   │               └── ElectronicsPackage.java (由 Avro 自动生成)
│   │   ├── resources
│   │   │   ├── application.properties
│   │   │   └── avro
│   │   │       └── electronicsPackage.avsc (Avro 架构文件)
│   └── test
│       └── java
│           └── com
│               └── example
│                   └── SpringBootKafkaAvroApplicationTests.java
└── pom.xml

三、添加依赖

在 pom.xml 文件中添加必要的依赖：

<dependencies><!-- Spring Boot Starter --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter</artifactId></dependency><!-- Spring Kafka --><dependency><groupId>org.springframework.kafka</groupId><artifactId>spring-kafka</artifactId><version>2.9.13</version> <!-- 根据需要选择合适的版本 --></dependency><!-- Avro --><dependency><groupId>org.apache.avro</groupId><artifactId>avro</artifactId><version>1.11.0</version> <!-- 根据需要选择合适的版本 --></dependency><!-- Avro Maven Plugin --><plugin><groupId>org.apache.avro</groupId><artifactId>avro-maven-plugin</artifactId><version>${avro.version}</version><executions><execution><phase>generate-sources</phase><goals><goal>schema</goal></goals><configuration><sourceDirectory>${project.basedir}/src/main/resources/avro/</sourceDirectory><outputDirectory>${project.build.directory}/generated/avro</outputDirectory></configuration></execution></executions></plugin>
</dependencies>

四、定义 Avro 架构

在 src/main/resources/avro/ 目录下创建一个 Avro 架构文件 electronicsPackage.avsc：

{"namespace": "com.example.model","type": "record","name": "ElectronicsPackage","fields": [{"name": "package_number", "type": ["string", "null"], "default": null},{"name": "frs_site_code", "type": ["string", "null"], "default": null},{"name": "frs_site_code_type", "type": ["string", "null"], "default": null}]
}

这个架构文件定义了 ElectronicsPackage 类，包括三个字段：package_number、frs_site_code 和 frs_site_code_type。

五、生成 Avro 类

运行 Maven 构建过程，Avro Maven 插件会根据 electronicsPackage.avsc 文件生成相应的 Java 类 ElectronicsPackage.java。

六、配置 Kafka

在 application.properties 文件中配置 Kafka 的相关属性：

spring.kafka.bootstrap-servers=localhost:9092
spring.kafka.consumer.group-id=my-group
spring.kafka.consumer.auto-offset-reset=earliest
spring.kafka.producer.key-serializer=org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer
spring.kafka.producer.value-serializer=com.example.config.AvroSerializer
spring.kafka.consumer.key-deserializer=org.apache.kafka.common.serialization.StringDeserializer
spring.kafka.consumer.value-deserializer=com.example.config.AvroDeserializer

注意，这里指定了自定义的 AvroSerializer 和 AvroDeserializer 类。

七、实现 Avro 序列化器和反序列化器

创建 AvroSerializer 和 AvroDeserializer 类，用于 Avro 数据的序列化和反序列化。

// AvroSerializer.java
package com.example.config;import org.apache.avro.generic.GenericData;
import org.apache.avro.generic.GenericRecord;
import org.apache.avro.io.DatumWriter;
import org.apache.avro.io.Encoder;
import org.apache.avro.io.EncoderFactory;
import org.apache.avro.specific.SpecificDatumWriter;
import org.apache.avro.specific.SpecificRecord;
import org.apache.kafka.common.serialization.Serializer;import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;public class AvroSerializer<T extends SpecificRecord> implements Serializer<T> {private final DatumWriter<T> writer;public AvroSerializer(Class<T> type) {this.writer = new SpecificDatumWriter<>(type);}@Overridepublic byte[] serialize(String topic, T data) {if (data == null) {return null;}ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();Encoder encoder = EncoderFactory.get().binaryEncoder(out, null);try {writer.write(data, encoder);encoder.flush();out.close();} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}return out.toByteArray();}@Overridepublic void configure(Map<String, ?> configs, boolean isKey) {// No-op}@Overridepublic void close() {// No-op}
}// AvroDeserializer.java
package com.example.config;import org.apache.avro.generic.GenericData;
import org.apache.avro.generic.GenericRecord;
import org.apache.avro.io.DatumReader;
import org.apache.avro.io.Decoder;
import org.apache.avro.io.DecoderFactory;
import org.apache.avro.specific.SpecificDatumReader;
import org.apache.avro.specific.SpecificRecord;
import org.apache.kafka.common.serialization.Deserializer;import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Map;public class AvroDeserializer<T extends SpecificRecord> implements Deserializer<T> {private final Class<T> type;private final DatumReader<T> reader;public AvroDeserializer(Class<T> type) {this.type = type;this.reader = new SpecificDatumReader<>(type);}@Overridepublic T deserialize(String topic, byte[] data) {if (data == null) {return null;}ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(data);Decoder decoder = DecoderFactory.get().binaryDecoder(in, null);try {return reader.read(null, decoder);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}@Overridepublic void configure(Map<String, ?> configs, boolean isKey) {// No-op