RabbitMQ基础

1、初识MQ

1.1.同步和异步通讯

同步通讯：需要实时响应
  1、时效性强，可以立即得到结果
   2、耦合度高、性能和吞吐能力下降、有额外的资源消耗、有级联失败问题
异步通讯：不需要马上回复
  1、吞吐量提升：无需等待订阅者处理完成，响应更快速
  2、故障隔离：服务没有直接调用，不存在级联失败问题
  3、调用间没有阻塞，不会造成无效的资源占用
  4、耦合度极低，每个服务都可以灵活插拔，可替换
  5、流量削峰，不管发布事件的流量波动多大，都由Broker（中间人）接收，订阅者可以按照自己的速度去处理事件
  6、架构复杂了，业务没有明显的流程线，不好管理
  7、需要依赖于Broker的可靠、安全、性能

1.2.常见Broker之MQ

MQ，消息队列（message queue），存放消息的队列，也就是事件驱动架构中的Broker。

	RabbitMQ	ActiveMQ	RocketMQ	Kafka
公司/社区	Rabbit	Apache	阿里	Apache
开发语言	Erlang	Java	Java	Scala&Java
协议支持	AMQP，XMPP，SMTP，STOMP	OpenWire,STOMP，REST,XMPP,AMQP	自定义协议	自定义协议
可用性	高	一般	高	高
单机吞吐量	一般	差	高	非常高
消息延迟	微秒级	毫秒级	毫秒级	毫秒以内
消息可靠性	高	一般	高	一般

追求可用性：Kafka、 RocketMQ 、RabbitMQ

追求可靠性：RabbitMQ、RocketMQ

追求吞吐能力：RocketMQ、Kafka

追求消息低延迟：RabbitMQ、Kafka

2、RabbitMQ快速入门

2.1.安装RabbitMQ

docker命令：

docker run \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=itcast \ # 用户名
 -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123321 \ # 密码
 -v mq-plugins:/plugins \
 --name mq \ 
 --hostname mq \# 集群部署的时候要设置的主机名
 -p 15672:15672 \ #端口映射，RabbitMQ的管理平台(UI)端口
 -p 5672:5672 \ # 消息通信的端口
 -d \
 rabbitmq:3.8-management

RabbitMQ界面

Overview：总览，节点相关信息
Connections：连接，消息的发送者和接受者都应该跟MQ进行连接
Channels：建立连接后，必须要新建通道，消息的发送者和接受者都应该基于通道进行消息的传递
Exchanges：路由
admin：用户

MQ的基本结构：

publisher：生产者
consumer：消费者
channel：操作MQ的工具
exchange：交换机，负责消息路由
queue：队列，存储消息
virtualHost：虚拟主机，隔离不同用户的exchange、queue、消息的隔离。每个用户都有自己的虚拟主机

2.2.RabbitMQ消息模型

• 基本消息队列（BasicQueue）
• 工作消息队列（WorkQueue）
• 发布订阅（Publish、Subscribe），根据交换机分为：
  • Fanout Exchange：广播
  • Direct Exchange：路由
  • Topic Exchange：主题

2.3.入门案例

2.3.1.简单队列模式

publisher：消息发布者，将消息发送到队列queue
queue：消息队列，负责接收并缓存消息
consumer：订阅队列，处理队列中的消息

publisher实现

• 建立连接
• 创建Channel
• 声明队列
• 发送消息
• 关闭连接和channel

channel.queueDeclare(String queue, boolean durable, boolean exclusive, boolean autoDelete, Map<String, Object> arguments)

channel.queueDeclare(queueName,false,false,false,null);

1、queue：队列名称
2、durable：是否持久化
  为false时，队列非持久化。因为队列是存放在内存中的，所以当RabbitMQ重启或者服务器重启时该队列就会丢失。
  为true时，队列持久化。当RabbitMQ重启就队列不会丢失。RabbitMQ退出时它会将队列信息保存到Erlang自带的Mnesia数据库中，当RabbitMQ重启之后会读取该数据库
3、exclusive：是否排外
  当为true时，设置队列为排他的。该队列仅对首次声明它的连接（Connection）可见，是该Connection私有的，类似于加锁，并在连接断开connection.close()时自动删除。同个连接的不同管道channel是可以同时访问同一连接创建的排他队列，其他连接是访问不了的。
  为false时，不同连接的管道channel可以使用该队列。
4. autoDelete： 是否自动删除 ；如果autoDelete = true，当所有消费者都与这个队列断开连接时，这个队列会自动删除。注意： 不是说该队列没有消费者连接时该队列就会自动删除，因为当生产者声明了该队列且没有消费者连接消费时，该队列是不会自动删除的。
5. arguments： 设置队列的其他一些参数，如 x-rnessage-ttl 、x-expires 、x-rnax-length 、x-rnax-length-bytes、 x-dead-letter-exchange、 x-deadletter-routing-key 、 x-rnax-priority 等。

public void testSendMessage() throws IOException,TimeoutException{
	//1、建立连接
	ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
	//1.1.设置连接参数，分别是：主机名、端口号、vhost、用户名、密码
	//记得要写完整
	factory.setHost
	factory.setPort
	factory.setVirtualHost
	factory.setUsername
	factory.setPassword
	//1.2.建立连接
	Connection connection = factory.newConnection();
	//2.创建通道Channel
	Channel channel = connection.createChannel();
	//3.创建队列 记得要写一个队列名
	String queueName = "";
	channel.queueDeclare(queueName,false,false,false,null);
	//4.发送消息  记得要写消息内容
	String message = "";
	channel.basicPublish("",queueName,null,message.getBytes());
	sout("发送消息成功：【"+message+"】");
	//5.关闭通道和连接
	channel.close();
	connection.close();
}

consumer实现

• 建立连接
• 创建Channel
• 声明队列
• 订阅消息

public void testReceiveMessage() throws IOException,TimeoutException{
	//1、建立连接
	ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
	//1.1.设置连接参数，分别是：主机名、端口号、vhost、用户名、密码
	//记得要写完整
	factory.setHost
	factory.setPort
	factory.setVirtualHost
	factory.setUsername
	factory.setPassword
	//1.2.建立连接
	Connection connection = factory.newConnection();
	//2.创建通道Channel
	Channel channel = connection.createChannel();
	//3.创建队列 记得要写一个队列名
	String queueName = "";
	channel.queueDeclare(queueName,false,false,false,null);
	//4.订阅消息
channel.basicConsume(queueName,true,new DefaultConsumer(channel){
	@Override
	public void handleDelivery(String consumerTag,Envelope envelope,AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException{
		//5.处理消息
		String message = new String(body);
		//A.sout
		sout("接收到消息：【"+message+"】");
	}
});
//B.sout
sout("等待接收消息。。。")

A.sout比B.sout更晚打印，因为异步，在4运行完后，接着会运行B.sout，不会等待4中的匿名内部类等方法运行完。

消费者一旦接收到消息，消息会立刻被销毁，即阅后即焚机制。

3、SpringAMQP

SpringAMQP是基于Rabbit封装的一套模板，并且还利用SpringBoot对其实现了自动装配。
AMQP：用于在应用程序之间传递业务消息的开放标准。该协议与语言和平台无关，更符合微服务中独立性的要求。
SpringAMQP：基于AMQP协议定义的一套API规范，提供了模板来发送和接收消息。包含两部分，其中spring-amqp是基础抽象，spring-rabbit是底层的默认实现。

SpringAMQP提供了三个功能：

• 自动声明队列、交换机及其绑定关系
• 基于注解的监听器模式，异步接收消息
• 封装了RabbitTemplate工具，用于发送消息

3.1.Basic Queue 简单队列模型

1、引入依赖

<!--AMQP依赖，包含RabbitMQ-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>

2、配置MQ地址

spring：
  rabbitmq：
    host：	# 主机名
    port：	# 端口
    virtual-host：	# 虚拟主机
    username：	# 用户名
    password：	# 密码
    

3、编写测试类代码

publisher

public class SpringAmqpTest{
	@Autowired
	private RabbitTemplate rabbitTemplate;

	@Test
	public void testSimpleQueue(){
  		// 队列名称
        String queueName = "simple.queue";
        // 消息
        String message = "hello, spring amqp!";
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message);
	}
}

consumer

@Component
public class SpringRabbitListener {

    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenSimpleQueueMessage(String msg) throws InterruptedException {
        System.out.println("spring 消费者接收到消息：【" + msg + "】");
    }
}

3.2.WorkQueue

Work queues，也被称为（Task queues），任务模型。简单来说就是让多个消费者绑定到一个队列，共同消费队列中的消息。当消息处理比较耗时的时候，可能生产消息的速度会远远大于消息的消费速度。长此以往，消息就会堆积越来越多，无法及时处理。
此时就可以使用work 模型，多个消费者共同处理消息处理，速度就能大大提高了。

publisher

/**
     * workQueue
     * 向队列中不停发送消息，模拟消息堆积。
     */
@Test
public void testWorkQueue() throws InterruptedException {
    // 队列名称
    String queueName = "simple.queue";
    // 消息
    String message = "hello, message_";
    for (int i = 0; i < 50; i++) {
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message + i);
        Thread.sleep(20);
    }
}

consumer

@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenWorkQueue1(String msg) throws InterruptedException {
    System.out.println("消费者1接收到消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
    Thread.sleep(20);
}

@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenWorkQueue2(String msg) throws InterruptedException {
    System.err.println("消费者2........接收到消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
    Thread.sleep(200);
}

此时结果是，消费者1快速完成自己的25条消息，消费者2缓慢完成自己的25条消息。优化成能者多劳：

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        prefetch: 1 # 每次只能获取一条消息，处理完成才能获取下一个消息

3.3.发布、订阅

在订阅模型中，多了一个exchange角色，而且过程略有变化：

• Publisher：生产者，也就是要发送消息的程序，但是不再发送到队列中，而是发给X（交换机）
• Exchange：交换机，图中的X。一方面，接收生产者发送的消息。另一方面，知道如何处理消息，例如递交给某个特别队列、递交给所有队列、或是将消息丢弃。到底如何操作，取决于Exchange的类型。Exchange有以下3种类型：
  • Fanout：广播，将消息交给所有绑定到交换机的队列
  • Direct：定向，把消息交给符合指定routing key 的队列
  • Topic：通配符，把消息交给符合routing pattern（路由模式） 的队列
• Consumer：消费者，与以前一样，订阅队列，没有变化
• Queue：消息队列也与以前一样，接收消息、缓存消息。

Exchange（交换机）只负责转发消息，不具备存储消息的能力，因此如果没有任何队列与Exchange绑定，或者没有符合路由规则的队列，那么消息会丢失！

3.4.Fanout

在广播模式下，消息发送流程是这样的：

• 1） 可以有多个队列
• 2） 每个队列都要绑定到Exchange（交换机）
• 3） 生产者发送的消息，只能发送到交换机，交换机来决定要发给哪个队列，生产者无法决定
• 4） 交换机把消息发送给绑定过的所有队列
• 5） 订阅队列的消费者都能拿到消息

流程：

• 创建一个交换机 itcast.fanout，类型是Fanout
• 创建两个队列fanout.queue1和fanout.queue2，绑定到交换机itcast.fanout

声明队列和交换机
Spring提供了一个接口Exchanges，来表示所有不同类型的交换机。



声明队列和交换机，应该是在consumer模块中:

@Configuration
public class FanoutConfig {
    /**
     * 声明交换机
     * @return Fanout类型交换机
     */
    @Bean
    public FanoutExchange fanoutExchange(){
        return new FanoutExchange("itcast.fanout");
    }

    /**
     * 第1个队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue1(){
        return new Queue("fanout.queue1");
    }

    /**
     * 绑定队列和交换机
     */
    @Bean
    public Binding bindingQueue1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange);
    }

    /**
     * 第2个队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue2(){
        return new Queue("fanout.queue2");
    }

    /**
     * 绑定队列和交换机
     */
    @Bean
    public Binding bindingQueue2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange);
    }
}

publisher

@Test
public void testFanoutExchange() {
    // 队列名称
    String exchangeName = "itcast.fanout";
    // 消息
    String message = "hello, everyone!";
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
}

consumer

@RabbitListener(queues = "fanout.queue1")
public void listenFanoutQueue1(String msg) {
    System.out.println("消费者1接收到Fanout消息：【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(queues = "fanout.queue2")
public void listenFanoutQueue2(String msg) {
    System.out.println("消费者2接收到Fanout消息：【" + msg + "】");
}

交换机的作用

• 接收publisher发送的消息
• 将消息按照规则路由到与之绑定的队列
• 不能缓存消息，路由失败，消息丢失
• FanoutExchange的会将消息路由到每个绑定的队列

声明队列、交换机、绑定关系的Bean

• Queue
• FanoutExchange
• Binding

3.5.Direct

在Fanout模式中，一条消息，会被所有订阅的队列都消费。但是，在某些场景下，我们希望不同的消息被不同的队列消费。这时就要用到Direct类型的Exchange。

在Direct模型下：

• 队列与交换机的绑定，不能是任意绑定了，而是要指定一个RoutingKey（路由key）
• 消息的发送方在 向 Exchange发送消息时，也必须指定消息的 RoutingKey。
• Exchange不再把消息交给每一个绑定的队列，而是根据消息的Routing Key进行判断，只有队列的Routingkey与消息的 Routing key完全一致，才会接收到消息
  
  基于注解声明队列和交换机
    在consumer的SpringRabbitListener中添加两个消费者，同时基于注解来声明队列和交换机：

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "direct.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
    key = {"red", "blue"}
))
public void listenDirectQueue1(String msg){
    System.out.println("消费者接收到direct.queue1的消息：【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "direct.queue2"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
    key = {"red", "yellow"}
))
public void listenDirectQueue2(String msg){
    System.out.println("消费者接收到direct.queue2的消息：【" + msg + "】");
}

publisher

@Test
public void testSendDirectExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "itcast.direct";
    // 消息
    String message = "红色警报！日本乱排核废水，导致海洋生物变异，惊现哥斯拉！";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message);
}

Direct交换机与Fanout交换机的差异

• Fanout交换机将消息路由给每一个与之绑定的队列
• Direct交换机根据RoutingKey判断路由给哪个队列
• 如果多个队列具有相同的RoutingKey，则与Fanout功能类似

基于@RabbitListener注解声明队列和交换机的常见注解

• @Queue
• @Exchange

3.6.Topic

Topic类型的Exchange与Direct相比，都是可以根据RoutingKey把消息路由到不同的队列。只不过Topic类型Exchange可以让队列在绑定Routing key 的时候使用通配符。

Routingkey 一般都是有一个或多个单词组成，多个单词之间以”.”分割，例如： item.insert

通配符规则：

#：匹配一个或多个词

*：匹配不多不少恰好1个词

publisher

/**
     * topicExchange
     */
@Test
public void testSendTopicExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "itcast.topic";
    // 消息
    String message = "喜报！孙悟空大战哥斯拉，胜!";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message);
}

consumer

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "china.#"
))
public void listenTopicQueue1(String msg){
    System.out.println("消费者接收到topic.queue1的消息：【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue2"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "#.news"
))
public void listenTopicQueue2(String msg){
    System.out.println("消费者接收到topic.queue2的消息：【" + msg + "】");
}

Direct交换机与Topic交换机的差异？

• Topic交换机接收的消息RoutingKey必须是多个单词，以 . 分割
• Topic交换机与队列绑定时的bindingKey可以指定通配符
• #：代表0个或多个词
• *：代表1个词

3.7.消息转换器

Spring会把发送的消息序列化为字节发送给MQ（message.getBytes()），接收消息的时候，会把字节反序列化为Java对象。
Spring默认情况下采用序列化方式是JDK序列化。

JDK序列化存在以下问题：

• 数据体积过大
• 有安全漏洞
• 可读性差

配置JSON转换器
在publisher和consumer中引入依赖：

<dependency>
  <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
    <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
    <version>2.9.10</version>
</dependency>

在启动类中添加一个Bean

@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){
    return new Jackson2JsonMessageConverter();
}