【01】RabbitMQ快速上手以及核心概念详解

XQ_898878888

已于 2025-03-21 08:11:59 修改

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分类专栏： # RabbitMQ 文章标签： java-rocketmq

于 2024-05-18 19:19:10 首次发布

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1、MQ概述

1、什么是MQ？

MQ：消息队列（MessageQueue），下面学习的RabbitMQ是一种典型的MQ产品。
MQ的概念可以分为两部分来理解，首先是，Message（消息）：在不同应用程序之间传递的数据。接着是，Queue（队列）：是一种FIFO先进先出的数据结构。
将消息以队列的形式存储起来，并在不同的应用程序之间进行传递，这就是MssageQueue。
RabbitMQ的更多信息请去官网获取。

2、MQ的作用

MQ产品最直接的作用就是，将同步的事件，驱动为异步的消息驱动。
在SpringBoot内部就集成了这种消息驱动的机制，但是，生产者和消费者都只能在一个进程中使用，如果需要垮行调用，这就需要一个独立的中间服务来发布和接收这些消息，这个中间服务就是MQ中间件。
比如：在一个大型电商项目中，订单服务完成下单，就可以发布下单事件，而下游的消费者，就可以消费这个下单事件，进行一些补充的业务。
在这个业务过程中，MQ中间件会起到以下作用：
- 解耦：生产者和消费者都只跟中间件进行交互，而不需要直接进行交互。这意味着，在生产者发送消息时，不需要考虑是否存在消费者或者存在多个消费者，反之亦然。甚至，即便生产者和消费者是不同语言开发的，两者只要能够与中间件MQ进行正常的交互，那么它们之间就可以通过MQ进行消息的传递。（减少服务与服务之间的影响，提高系统整体的稳定性以及可拓展性）
- 异步：消息并不是从生产者发出后就立即交给消费者进行处理，而是在MQ中间件暂存下来。等到消费者启动后，再自行去MQ上处理。这就避免了生产者发送消息与消费者处理消息的时间冲突。（提高系统的响应速度、吞吐量）
- 削峰：有了MQ做消息暂存，那么当生产者发送消息的速度与消费者处理消息的速度不一致时，MQ就能起到削峰填谷的作用。（以稳定的系统资源来应对突发的流量冲击）
MQ的缺点：
- 系统可用性降低
  - 系统引入的外部依赖增多，系统的稳定性就会变差。一旦MQ宕机，对业务会产生影响，这就需要考虑如何保证MQ的高可用性。
- 系统复杂度提高
  - 引入MQ后系统的复杂度会大大提高。以前服务之间可以进行同步的服务调用，引入MQ之后就会变成异步调用，数据的链路就会变得更复杂，并且还会带来一些其他问题，例如：如何保证消息不会被丢失、不会被重复消费等等。
- 消息一致性问题
  - A系统处理完业务，通过MQ发送给B和C系统进行后续的业务处理。如果B系统处理完成，C系统处理失败怎么办？这就需要考虑如何保证消息数据处理的一致性。

3、主流MQ产品的比较

在MQ长期发展过程中，诞生了很多MQ产品，但是有很多MQ产品都已经逐渐被淘汰了。比如早期的 ZeroMQ、ActiveMQ等。目前最常用的MQ产品包括：kafka、RabbitMQ、RocketMQ，下面对这三个产品做个简单的比较以及理解他们的适用场景：

2、RabbitMQ快速上手

2.1 RabbitMQ产品介绍

RabbitMQ的历史可以追随到2005年，他是一个非常老牌的MQ产品，使用非常广泛。同时期的很多MQ产品都已经逐渐被业界淘汰了，比如2003年诞生的ActiveMQ，2012年诞生的ZeroMQ，但是RabbitMQ却依然稳稳占据一席之地，足可见他的经典。官网地址。

2.2 安装RabbitMQ

2.2.1 前置环境

RabbitMQ是基于Erlang语言开发的，所以，按照RabbitMQ之前需要安装Erlang语言的环境。需要注意的是：RabbitMQ与Erlang语言之间是有版本对应关系的。目前，3.13版本的RabbitMQ需要Erlang语言版本在26.0到26.x之间。
需要先从官网下载操作系统对应的RabbitMQ安装包以及Erlang语言的安装包。

2.2.2 安装RabbitMQ服务

RabbitMQ服务有多种安装方式。在学习阶段，建议使用CentOS手动进行安装，这样更能接触产品的细节。之后使用其他操作系统或者使用Docker等技术安装时，才会更顺利。
需要注意的是，当前版本(3.13)的RabbitMQ建议CentOS版本最好升级到CentOS9版本。至少不能低于CentOS8。

Erlang语言包的安装，建议使用RabbitMQ提供的zero dependency版本，可点击此处下载对应版本的安装包。

[root@localhost mq]# rpm -ivh erlang-25.1-1.el8.x86_64.rpm 
警告：erlang-25.1-1.el8.x86_64.rpm: 头V4 RSA/SHA256 Signature, 密钥 ID cc4bbe5b: NOKEY
Verifying...                          ################################# [100%]
准备中...                          ################################# [100%]
正在升级/安装...
   1:erlang-25.1-1.el8                ################################# [100%]
[root@localhost mq]# erl -version
Erlang (SMP,ASYNC_THREADS) (BEAM) emulator version 13.1

接下来是安装RabbitMQ，这里采用RPM安装包的方式，可点击此处下载对应版本的安装包。这里我们下载的是无依赖版本：rabbitmq-server-3.12.12-1.el8.noarch.rpm

[root@localhost mq]# rpm -ivh rabbitmq-server-3.12.12-1.el8.noarch.rpm 
警告：rabbitmq-server-3.12.12-1.el8.noarch.rpm: 头V4 RSA/SHA512 Signature, 密钥 ID 6026dfca: NOKEY
Verifying...                          ################################# [100%]
准备中...                          ################################# [100%]
正在升级/安装...
   1:rabbitmq-server-3.12.12-1.el8    ################################# [100%]
[/usr/lib/tmpfiles.d/rabbitmq-server.conf:1] Line references path below legacy directory /var/run/, updating /var/run/rabbitmq → /run/rabbitmq; please update the tmpfiles.d/ drop-in file accordingly.

安装完成之后，可以使用几个常用指令来维护RabbitMQ的服务状态。

--（1）启动Rabbitmq服务。启动应用之前要先启动服务。
service rabbitmq-server start 

--（2）重启RabbitMQ服务
systemctl restart rabbitmq-server

--（3）后台启动RabbitMQ应用 
rabbitmq-server -deched  

--（4）启动Rabbitmq客户端
rabbitmqctl start_app  

--（5）关闭Rabbitmq 
rabbitmqctl stop  

--（6）查看RabbitMQ的服务状态，如果出现 Status为 Runtime 表示启动成功
rabbitmqctl status
或
systemctl status rabbitmq-server

默认情况下，RabbitMQ只是一个后台服务，不便于管理。而RabbitMQ提供了管理插件，可以使用图形化的方式管理RabbitMQ。

-- 安装管理插件
[root@localhost mq]# rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management
Enabling plugins on node rabbit@xq:
rabbitmq_management
The following plugins have been configured:
  rabbitmq_management
  rabbitmq_management_agent
  rabbitmq_web_dispatch
Applying plugin configuration to rabbit@xq...
The following plugins have been enabled:
  rabbitmq_management
  rabbitmq_management_agent
  rabbitmq_web_dispatch

started 3 plugins.

-- 重启服务后生效
[root@localhost mq]# service rabbitmq-server start
Redirecting to /bin/systemctl start rabbitmq-server.service
[root@localhost mq]# rabbitmq start_app

-- 查看防火墙状态、关闭防火墙、防止防火墙开机自启
service firewalld status
service firewalld stop
systemctl disable firewalld

插件激活后，就可以访问RabbitMQ的Web界面的控制台了，默认端口：15672

RabbitMQ提供了默认的用户名guest，密码guest。但是默认情况下，只允许本地登录，远程访问是无法登录的。这时，通常都会创建一个管理员账号单独对RabbitMQ进行管理。

[root@localhost mq]# rabbitmqctl add_user admin admin
Adding user "admin" ...
Done. Don't forget to grant the user permissions to some virtual hosts! See 'rabbitmqctl help set_permissions' to learn more.
[root@localhost mq]# rabbitmqctl set_permissions -p / admin "." "." ".*"
Setting permissions for user "admin" in vhost "/" ...
[root@localhost mq]# rabbitmqctl set_user_tags admin administrator
Setting tags for user "admin" to [administrator] ...

这样，就可以使用 admin / admin 用户登录Web控制台了。

2.3 RabbitMQ的基础使用

登录控制台后，首页上方就能看到RabbitMQ的主要功能模块。其中Overview是概述，主要展示RabbitMQ服务的一些整体运行情况。接着 Connections、Channels、Exchanges、Queues 就是RabbitMQ的核心功能。最后，Admin 则是一些管理功能。
例如：之前创建的 admin 的用户信息，在Admin的管理页面就能够看到：
例如：在Admin的管理页面可以创建一个虚拟机，并配置admin用户拥有访问权限
在RabbitMQ中，不同虚拟机之间的资源是完全隔离的。在资源充足的情况下，每个虚拟机可以当成一个独立的RabbitMQ服务来使用。

2.3.1 理解Queue

Exchange和Queue是RabbitMQ中用来传递消息的核心组件，下面进行简单体验一下：
- 1、在Queues模块下，创建一个名称为testQueue1的经典队列
- 2、创建完成之后，选择这个队列，就可以在页面上直接发送消息以及收到消息了。
在RabbitMQ中的消息都是通过Queue队列传递的，这个Queue其实就是一个典型的FIFO的队列数据结构。我们当前的演示是通过控制台页面来通过Queue进行收发消息。未来，我们编写客户端时，就是绑定对应的Queue进行消息收发。

2.3.2 理解Exchange

队列Queue可以发送消息，也可以收消息。那旁边的Exchange交换机的作用是啥？其实，它是用来辅助发送消息的。Exchange与Queue之间会建立一种绑定关系。通过不同的绑定，Exchange交换机中发送的消息就可以分发到不同的Queue上。
进到Exchange菜单，可以看到针对每个虚拟机，RabbitMQ都预先创建了多个Exchange交换机。
这里我们选择 /master 虚拟机上的 amq.direct 交换机，进入到交换机详情页，选择Bingings，并将 testQueue1 队列绑定到这个交换机上。
绑定完成之后，可以在Exchange详情页以及Queue详情页看到绑定的结果。
接下来就可以在Exchange的详情页里发送消息。然后在testQueue1 这个队列中就能消费到这条消息。
Exchange交换机并不实际存储消息，只是将发送到Exchange的消息转发到绑定的队列上。在具体使用时，通常只有消息生产者需要与Exchange打交道。而消费者，则并不需要与Exchange打交道，只要从Queue中消费消息就可以了。
另外，Exchange既然可以绑定一个队列，当然也可以绑定多个队列。在实际使用中，Exchange与Queue之间可以建立不同类型的绑定关系，然后通过一些不同的策略，选择将消息转发到哪些Queue上。这时候，Messaage上几个没有用上的参数，像 Routing Key ,Headers，Properties这些参数就能派上用场了。
在这个过程中，我们都是通过页面操作完成的消息发送与接收。在实际应用时，其实就是通过RabbitMQ提供的客户端API来完成这些功能。但是整个执行的过程，其实跟页面操作是相同的。

2.3.3 理解Connection和Channel

这两个功能实际上是跟客户端应用相关联的。一个Connection可以理解为一个客户端应用，而一个应用可以创建多个Channel，用来与RabbitMQ进行交互。

下面简单搭建一个客户端应用来体验一下：

1、创建一个Maven项目，在pom.xml文件中引入RabbitMQ客户端的依赖：

	 <dependency>
            <groupId>com.rabbitmq</groupId>
            <artifactId>amqp-client</artifactId>
            <version>5.21.0</version>
	 </dependency>

2、然后创建一个消费者实例，尝试从RabbitMQ上的testQueue1 这个队列上拉取消息。

public class FirstConsumer {

    private static final String HOST_NAME = "192.168.121.134";
    private static final Integer HOST_PORT = 5672;
    private static final String USER_NAME = "admin";
    private static final String PASSWORD = "admin";
    private static final String QUEUE_NAME = "testQueue1";
    private static final String VIRTUAL_HOST = "/master";


    public static void main(String[] args) throws Exception{
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost(HOST_NAME);
        factory.setPort(HOST_PORT);
        factory.setUsername(USER_NAME);
        factory.setPassword(PASSWORD);
        factory.setVirtualHost(VIRTUAL_HOST);
        //建立连接
        Connection connection = factory.newConnection();
        //创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();
        //声明队列（参数值：队列名，durable是否持久化；exclusive：是否独占；autoDelete：是否自动删除；arguments: 其他参数）
        //如果Broker上没有队列，则自动创建队列，但是，如果已经有这个队列了，那么队列的属性必须匹配，否则会报错
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, null);
        //设置每个worker同时最多处理的消息个数
        channel.basicQos(1);
        //回调函数，用于定义处理消息的业务逻辑
        Consumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                System.out.println("========消息处理中======");
                String routingKey = envelope.getRoutingKey();
                System.out.println("routingKey:=>" + routingKey);
                String contentType = properties.getContentType();
                System.out.println("contentType:=>" + contentType);
                long deliveryTag = envelope.getDeliveryTag();
                System.out.println("deliveryTag:=>" + deliveryTag);
                String message = new String(body, StandardCharsets.UTF_8);
                System.out.println("content:=>" + message);
            }
        };
        //从队列接收消息并处理
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME,true,consumer);
    }
}

运行这个程序后，这时，我们可以去管理平台的页面上，往 testQueue1 队列发送一条消息，就能看到客户端会及时的处理这条消息。

最后，可以在管理平台的Connection和Channels中看到这个消费者程序与RabbitMQ建立的连接和通道。
这里可以看到Connection就是与客户端的一个连接。只要连接还通着，他的状态就是running。而Channel是RabbitMQ与客户端进行数据交互的一个通道，没有数据交互时，状态就是idle闲置。有数据交互时，就会变成running。

3、RabbitMQ的核心概念总结

通过这些操作，我们可以了解到RabbitMQ的消息流转模型。
这里有很多重要的概念：
- <1> Queue 队列：这是RabbitMQ中最核心的概念。它是实际保存数据的最小单元。Queue结构天生就具有FIFO的顺序。消息最终要被发送到Queue当中，然后才能被消费者进行消费处理。
- <2> Exchange 交换机：这是RabbitMQ中进行数据路由的重要组件。Exchange并不实际保存消息，而是与Queue之间建立绑定关系，然后，如果有消息发送到了Exchange，Exchange就会将消息转发到Queue对列中，从而被对应的消费者消费处理。
- <3> virtual host 虚拟机：RabbitMQ出于服务器复用的想法，可以在一个RabbitMQ集群中划分出多个虚拟主机，每一个虚拟主机都有全套的基础服务组件，可以针对每个虚拟主机进行权限以及数据分配。不同虚拟主机之间是完全隔离的，如果不考虑资源分配的情况，一个虚拟主机就可以当成一个独立的RabbitMQ服务使用。
  同时，也意味着不同虚拟主机之间是无法进行通信的，尽管他们是部署在同一个RabbitMQ服务上。例如，你无法通过虚拟机A的Exchange交换机将消息转发到虚拟机B的Queue上。
- <4> Connection 连接：客户端与RabbitMQ进行交互，首先就需要建立一个TPC连接，这个连接就是Connection。既然是通道，那就需要尽量注意在停止使用时要关闭，释放资源。
- <5> Channel 信道：一旦客户端与RabbitMQ建立了连接，就会分配一个AMQP信道 Channel。每个信道都会被分配一个唯一的ID。也可以理解为是客户端与RabbitMQ实际进行数据交互的通道，我们后续的大多数的数据操作都是在信道 Channel 这个层面展开的。
  RabbitMQ为了减少性能开销，也会在一个Connection中建立多个Channel，这样便于客户端进行多线程连接，这些连接会复用同一个Connection的TCP通道，所以在实际业务中，对于Connection和Channel的分配也需要根据实际情况进行考量。