RabbitMQ基础知识

最新推荐文章于 2025-05-03 09:07:35 发布

lzkkang

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分类专栏： MQ 文章标签： rabbitmq

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/shangliangren/article/details/123988149

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2 篇文章

订阅专栏

1、初始MQ
1.1：同步和异步通讯
微服务间通讯有同步和异步两种方式
- 同步通讯：就像打电话，需要实时响应
- 异步通讯：就像发邮件，不需要马上回复
两种方式各有优劣，打电话的可以立即得到响应，但是你不能跟多个人同时打电话。发邮件可以同时与多个人收发邮件，但是往往响应会延迟

:1.1.1：同步通讯：
SpringCloud中的Feign调用就属于同步方式，虽然调用可以实时得到结果，但是存在下面的问题：
- 耦合度高：每次加入新的需求，都要修改原来的代码
- 性能下降：调用者需要等待服务提供者响应，如果调用链过长，则响应时间等于每次调用的时间之和
- 资源浪费：调用链中的每个服务在等待响应过程中，不能释放请求占用的资源，高并发场景下回极度浪费系统资源
- 级联失败：如果服务调用者出现问题，所有调用方都会跟着出现问题，如同多米诺骨牌一样，迅速导致整个微服务群故障

总结：
同步调用的有点：
- 时效性较强，可以立即得到结果
同步调用的问题：
- 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

1.1.2：异步通讯
异步调用则可以避免上述问题

我们以买商品为例，用户支付后需要调用订单服务完成订单状态修改，调用物流服务，从仓库分配响应的库存并准备发货
在事件模式中，支付服务是事件发布者，在支付完成后，只需要发布一个支付成功的事件，事件上带上订单的ID
订单服务和物流服务是事件订阅者，订阅支付成功的事件，监听到事件后完成自己的业务即可

为了解决事件发布者和订阅者之间的耦合，两者并不是直接通信，而是有一个中间人，发布者发布事件到Broker，不关心谁来订阅事件，订阅者从Broker订阅事件，不关心谁发来的消息

在这里插入图片描述
Broker 是一个像数据总线一样的东西，所有的服务要接收数据和发送数据都发到这个总线上，这个总线就像协议一样，让服务间的通讯变得标准和可控

好处：
- 吞吐量提升：无序等待订阅者处理完成，响应更快速
- 故障隔离：服务没有直接调用，不存在级联问题
- 调用者间没有阻塞，不会存在造成无效的资源占用
- 耦合度极低，每个服务都可以灵活插拨，订阅者可以按照自己的速度去处理事件

优点：
- 架构复杂了，业务没有明显的流程线，不好管理
- 需要依赖Broker的可靠，安全，性能

好在现在开源软件或云平台上Broker的软件是非常成熟的，比较常用的一种就是MQ技术

1。2：技术对比
MQ，中文是消息队列，字面来看就是存放消息的队列，也就是事件驱动架构中Broker

比较常见的MQ实现
- ActiveMQ
- RabbitMQ
- RocketMQ
- Kafka

几种常见的MQ对比
在这里插入图片描述

MQ的基本架构：
在这里插入图片描述
RabbitMQ中的一些角色：
- publisher：生产者
- consumer：消费者
- exchange：交换机，负责消息路由
- queue：队列，存储消息
- virtualHost：虚拟主机，隔离不同租户的exchange、queue、消息的隔离

2.2：RabbitMQ消息模型
RabbitMQ官方提供了5个不同的demo示例，对应不同的消息模型：
- 基本消息队列：
在这里插入图片描述
-工作消息队列：

发布订阅，又根据交换机类型不同分为三种：
Fanout Exchange：广播

-Direct Exchange：路由
Topic Exchange：主题

2.4.：入门案例

官方的HelloWorld是基于最基础的消息队列模型来实现的，只包括三个角色：
- publisher：消息发布者，将消息发送到队列queue
- queue：消息队列，负责接受并缓存消息
- consumer：订阅队列，处理队列中的消息

2.4.1：publisher实现
思路：
- 建立连接
- 创建channel
- 声明队列
- 发送消息
- 关闭连接和channel
代码实现：

public class PublisherTest {
    @Test
    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
        factory.setHost("192.168.150.101");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("itcast");
        factory.setPassword("123321");
        // 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
        String queueName = "simple.queue";
        channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);

        // 4.发送消息
        String message = "hello, rabbitmq!";
        channel.basicPublish("", queueName, null, message.getBytes());
        System.out.println("发送消息成功：【" + message + "】");

        // 5.关闭通道和连接
        channel.close();
        connection.close();

    }
}

2.4.2：consumer实现：
代码思路：
- 建立连接
- 声明队列
- 订阅消息

代码实现

public class ConsumerTest {

    public static void main(String[] args) 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
        factory.setHost("192.168.150.101");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("itcast");
        factory.setPassword("123321");
        // 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
        String queueName = "simple.queue";
        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);
                System.out.println("接收到消息：【" + message + "】");
            }
        });
        System.out.println("等待接收消息。。。。");
    }
}

2.5：总结

基本消息队列的消息发送流程：
1、建立connection
2、创建channel
3、利用channel声明队列
4、利用channel向队列发送消息

基本消息队列的消息接收流程：
1、建立connection
2、创建channel
3、利用channel声明队列
4、定义consumer的消费行为handleDelivery()
5、利用channel将消费者或队列绑定

3、SpringAMQP
SpringAMQP是基于RabbitMQ封装的一套模板，并且还利用Spring对其实现了自动装配，使用起来非常方便

AMQP：是用在应用程序之间传递业务消息的开发标准，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：是基于AMQP协议定义的一套API规范，提供了模板来发送和接收信息，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、交换机及其绑定的关系
- 基于注解的监听器模式，异步接收信息
- 封装了RabbitTemplate工具，用于发送消息

SpringAMQP的官方地址：https://spring.io/projects/spring-amqp
3、1：Basic Queue简单队列模型

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

3.1.1：消息发送
首先配置MQ地址，在publisher服务的application.yml中添加配置

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.150.101 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: itcast # 用户名
    password: 123321 # 密码

然后在publisher服务中编写测试类SpringAmqpTest，并利用RabbitTemplate实现消息发送

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
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);
    }
}

3.1.2：消息接收
首先配置MQ地址，在consumer服务的application.yml中添加配置

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.150.101 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: itcast # 用户名
    password: 123321 # 密码

然后在consumer服务的listener包中新建一个类SpringRabbitListener,代码如下：

@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 + "】");
    }
}

3.1.3：测试
启动consumer服务，然后在publisher服务中运行测试代码，发送MQ消息

3.2：WorkQueue

work queue，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，可能生产的速度会远远大于消息的消费速递，长此以往，消息就会堆积越来越多，无法及时处理
此时既可以使用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

3.2.1：消息推送
这次我们循环发送，模拟大量消息堆积现象
在publisher服务中测试类添加一个测试方法：

/**
     * 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);
    }
}

3.2.2：消息接收：
要模拟多个消费者绑定在同一个队列，我们再consumer服务的SpringRabbitListener中添加2个新方法

@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);
}

注意到这个消费者sleep了1000秒，模拟任务耗时

3.2.2：测试：
启动consumerApplication后，在执行publisher服务中刚刚编写好的发送测试方法testWorkQueue
可以看到消费者1很快就完成了自己的消息，消费者2却在缓慢的处理自己的消息

也就是说消息是平均分配给每个消费者的，并没有考虑到消费者的处理能力，这样显得是有问题的

3,3,4：能者多劳模式：
在spring中有一个简单的配置，可以解决这个问题，可以修改consumer服务中的配置信息application.yml文件，添加配置

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

3.2.5：总结
work模型的使用：
- 多个消费者绑定到一个队列，同一个消息只会被一个消费者处理
- 通过设置prefetch来控制消费者预期的消息数量

3.3：发布订阅
在这里插入图片描述
可以看到，在订阅模型中，多了一个exchange角色，而且过程略有变化：
- Publisher：生成者，也就是要发送消息的程序，但是不再发送到队列中，而是发送给交换机
- Exchange：交换机：交换机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的队列，提交给所有队列，或是将消息丢弃，到底如何操作，取决于exchange模型，交换机有以下三种模型：
1- fanout：广播，将消息交给所有绑定到交换机的队列
2- Direct：定向，把消息交给符合指定routing key队列
3- 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，那么消息就会丢失

3.4：Fanout
在这里插入图片描述
在广播模式下，消息发送流程是这样的：
- 可以有多个队列
- 每个队列都要绑定到Exchange交换机
- 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
- 交换机把消息发送给绑定过的所有队列
- 订阅队列的消费者都能拿到消息

Spring提供了一个接口Exchange，来表示所有不同类型的交换机
在这里插入图片描述
在consumer中创建一个类，声明队列和交换机

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

3.4.2：消息发送
在publisher服务的测试类中增加测试方法：

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

3.4.3：消息接收

在consumer服务中的springRabbitListener中添加两个方法，作为消费者

@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 + "】");
}

3.4.4：总结
交换机是什么？
- 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是什么？
- 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类型的交换机了

在这里插入图片描述
在Dircet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）
- 消息的发送方向在向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 判断，只有队列的RoutingKey 与消息的Routing key完全一致，才会接受消息

案例需要如下：
- 利用@RabbitListener声明Exchange、Queue、RoutingKey
- 在consumer服务中，编写两个消费者方法，分别监听direct.queue1和direct.queue2
- 在publisher中编写测试方法，想it.direct发送消息

3.5.1：基于注解声明队列和交换机
基于@Bean的方式声明队列和交换机比较麻烦，Spring还提供了基于注解方式来声明
在consumer的SpringRabbitLister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 = "it.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 = "it.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 + "】");
}

3.5.2：消息发送
在publisher服务的测试类中添加测试方法

@Test
public void testSendDirectExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "it.direct";
    // 消息
    String message = "=今天天气真好啊！";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message);
}

3.5.3：总结
描述下Direct交换机和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Routingkley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有哪些常见注解？
@Queue
@Exchange

3.6:Topic
Topic类型的Exchange和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类型的Exchange可以让队列在绑定的RoutingKey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.instert
通配符规则：

匹配一个或多个
- 匹配不多不少恰好一个

举例：
item.#：能够匹配item.sup.insert或者item.sup
item.*：只能匹配item.sup
在这里插入图片描述
案例需求：
实现思路如下：
1、利用@RabbitListenner声明Exchange、Queue、RoutingKey
2、在consumer服务中，编写两个消费者，分别监听topic.queue1和topic.queue2
3、在publisher中编写测试方法，向it.topic发送消息

3.6.2：消息发送
在publisher服务的测试类中添加测试方法：

     /**
     * topicExchange
     */
@Test
public void testSendTopicExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "it.topic";
    // 消息
    String message = "叽叽喳喳的小小个!";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message);
}

3.6.3：消息接收：
在consumer服务的SpringRabbitListener中添加方法：

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "it.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 = "it.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 + "】");
}

3.6.4：总结：
描述下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和或多个词
- *：代表1个词

3.7：消息转换器：
之前说过，Spring会把你发送的消息序列化为字节发送给MQ，接收消息的时候，还会把字节反序列化为java对象
在这里插入图片描述
只不过，默认情况下，Spring采用的序列化方式是JDK 序列化，众所周知，JDK 序列化存在下列问题：
- 数据体积过大
- 有安全漏洞
- 可读性查

3.7.1：测试默认转换器

我们修改消息发送的代码，发送一个MAP对象，

@Test
public void testSendMap() throws InterruptedException {
    // 准备消息
    Map<String,Object> msg = new HashMap<>();
    msg.put("name", "Jack");
    msg.put("age", 21);
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("simple.queue","", msg);
}

停止consumer服务

发送消息后查看控制台
在这里插入图片描述
3.7.2:配置json转化器
显然，JDK 序列化方式并不适合，我们希望消息体的体积更小，可读性更高，因此可以使用JSON方式来做序列化和反序列化
在publisher和consumer两个服务中都引入依赖：

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

配置消息转换器

在启动类加上一个Bean即可：

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

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