简单介绍消息队列

一.中间件

1.1 什么是中间件?

由于业务、机构和技术是不断变化的，因此为其服务的软件系统必须适应这样的变化。在合并、添加服务或扩展可用服务之后，公司可能无力负担重新创建信息系统所需的成本。正是在这个关键时刻，才需要集成新组件或者尽可能高效地扩展现有组件。要集成异类组件，最方便的方法不是将它们重新创建为同类元素，而是提供一个允许它们进行通信（不考虑它们之间的差异）的层。该层被称作中间件。

1.2 中间件的分类

• 基于远程过程调用 (Remote Procedure Call, RPC)的中间件。
• 基于对象请求代理 (Object Request Broker, ORB) 的中间件。
• 面向消息的中间件或基于 MOM 的中间件。

二.面向消息的中间件 (Message-Oriented Middleware, MOM)

2.1 消息中间件介绍

消息队列中间件是分布式系统中重要的组件，主要解决应用耦合、异步消息、流量削锋等问题。实现高性能、高可用、可伸缩和最终一致性架构。是大型分布式系统不可缺少的中间件。

2.2 消息中间件的结构

三.JMS(Java Message Service)

3.1 什么是jms?

JMS即Java消息服务（Java Message Service）应用程序接口，是一个Java平台中关于面向消息中间件（MOM）的API，用于在两个应用程序之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。Java消息服务是一个与具体平台无关的API，绝大多数MOM提供商都对JMS提供支持。

3.2 JMS 消息传送模式

• 客户端 A、C 和 D之间的消息传送说明了点对点模式(P2P)。客户端使用此模式向队列目的地发送一条消息，只有一个接收者能够从该目的地获得该消息。访问该目的地的其他任何接收者都不能获得该消息。
• 客户端 B、E 和 F之间的消息传送说明了发布/订阅模式(publish-subscribe)。客户端使用此广播模式向主题目的地发送一条消息，任意数量的使用方订户都可以从该目的地检索此消息。每个订户都获得此消息的一个副本。

3.3 JMS 消息传送对象

JMS 消息传送的对象在编程域中基本保持不变：连接工厂、连接、会话、生成方、使用方、消息和目的地。

四、为什么需要MQ？

主要原因是由于在高并发环境下，由于来不及同步处理，请求往往会发生堵塞，比如说，大量的insert，update之类的请求同时到达MySQL，直接导致无数的行锁表锁，甚至最后请求会堆积过多，从而触发too many connections错误。通过使用消息队列，我们可以异步处理请求，从而缓解系统的压力。

RPC和消息中间件的不同很大程度上就是“依赖性”和“同步性”。RPC方式是典型的同步方式，让远程调用像本地调用。消息中间件方式属于异步方式。消息队列是系统级、模块级的通信。RPC是对象级、函数级通信。

消息中间件常常用于：异步处理、应用解耦、流量削峰、日志处理、消息通讯。、

五、MQ有什么好处？

好处1：异步处理

​ 在很多的业务逻辑上，引入“消息队列”可以在提高用户体验和提升吞吐量上得到一个质的飞跃。

好处2：引用解耦

​ 例如一种情况，我们业务模块越来越多，我们的代码和其他模块越来越耦合，修改代码的次数也就越来越频繁，所以我们引入"消息队列"，把一些"消息"发送到队列中，这种其他关心这条消息的业务就会得到这样"消息"的“通知”，然后会去做对应的事，这样各个模块之间就解耦了。

好处3：流量削峰

​ 就拿我们身边最常见的事网购来说，假设平时某宝每秒约1000人此的请求，此时网站分布了三台服务器，每台服务器每秒最多只能支持1000人的请求，平时能够正常运行，但双十一购物峰值能达到每秒4000人次的请求，这个时候多出的请求可能直接把服务器挂掉了。

​ 这个时候采用"消息队列"的话，用户发送的请求不会直接到达服务器，而是先让“消息队列”保存这些请求，然后再让三个服务器每次只取各自能够处理的请求去处理，这样当请求数超过服务器最大负载时，也不至于把服务器搞挂了。

六.JMS实现–ActiveMQ

ActiveMQ是Apache软件基金下的一个开源软件，它遵循JMS1.1规范（Java Message Service），是消息驱动中间件软件（MOM）。它为企业消息传递提供高可用，出色性能，可扩展，稳定和安全保障。

5.1 中间件、JMS、MQ、ActiveMQ之间的关系

5.2 ActiveMQ的消息传递模式

P2P （点对点）消息域使用 queue 作为 Destination，消息可以被同步或异步的发送和接收，每个消息只会给一个 Consumer 传送一次。
Pub/Sub（发布/订阅，Publish/Subscribe）消息域使用 topic 作为 Destination，发布者向 topic 发送消息，订阅者注册接收来自 topic 的消息。发送到 topic 的任何消息都将自动传递给所有订阅者。接收方式（同步和异步）与 P2P 域相同。

七、RabbitMQ 介绍

该部分参考了 《RabbitMQ实战指南》这本书的第 1 章和第 2 章。

1.1 RabbitMQ 简介

RabbitMQ 是采用 Erlang 语言实现 AMQP(Advanced Message Queuing Protocol，高级消息队列协议）的消息中间件，它最初起源于金融系统，用于在分布式系统中存储转发消息。

RabbitMQ 发展到今天，被越来越多的人认可，这和它在易用性、扩展性、可靠性和高可用性等方面的卓著表现是分不开的。RabbitMQ 的具体特点可以概括为以下几点：

• 可靠性： RabbitMQ使用一些机制来保证消息的可靠性，如持久化、传输确认及发布确认等。
• 灵活的路由： 在消息进入队列之前，通过交换器来路由消息。对于典型的路由功能，RabbitMQ 己经提供了一些内置的交换器来实现。针对更复杂的路由功能，可以将多个交换器绑定在一起，也可以通过插件机制来实现自己的交换器。这个后面会在我们将 RabbitMQ 核心概念的时候详细介绍到。
• 扩展性： 多个RabbitMQ节点可以组成一个集群，也可以根据实际业务情况动态地扩展集群中节点。
• 高可用性： 队列可以在集群中的机器上设置镜像，使得在部分节点出现问题的情况下队列仍然可用。
• 支持多种协议： RabbitMQ 除了原生支持 AMQP 协议，还支持 STOMP、MQTT 等多种消息中间件协议。
• 多语言客户端： RabbitMQ几乎支持所有常用语言，比如 Java、Python、Ruby、PHP、C#、JavaScript等。
• 易用的管理界面： RabbitMQ提供了一个易用的用户界面，使得用户可以监控和管理消息、集群中的节点等。在安装 RabbitMQ 的时候会介绍到，安装好 RabbitMQ 就自带管理界面。
• 插件机制： RabbitMQ 提供了许多插件，以实现从多方面进行扩展，当然也可以编写自己的插件。感觉这个有点类似 Dubbo 的 SPI机制。

1.2 RabbitMQ 核心概念

RabbitMQ 整体上是一个生产者与消费者模型，主要负责接收、存储和转发消息。可以把消息传递的过程想象成：当你将一个包裹送到邮局，邮局会暂存并最终将邮件通过邮递员送到收件人的手上，RabbitMQ就好比由邮局、邮箱和邮递员组成的一个系统。从计算机术语层面来说，RabbitMQ 模型更像是一种交换机模型。

下面再来看看图1—— RabbitMQ 的整体模型架构。

下面我会一一介绍上图中的一些概念。

1.2.1 Producer(生产者) 和 Consumer(消费者)

• Producer(生产者) :生产消息的一方（邮件投递者）
• Consumer(消费者) :消费消息的一方（邮件收件人）

消息一般由 2 部分组成：消息头（或者说是标签 Label）和 消息体。消息体也可以称为 payLoad ,消息体是不透明的，而消息头则由一系列的可选属性组成，这些属性包括 routing-key（路由键）、priority（相对于其他消息的优先权）、delivery-mode（指出该消息可能需要持久性存储）等。生产者把消息交由 RabbitMQ 后，RabbitMQ 会根据消息头把消息发送给感兴趣的 Consumer(消费者)。

1.2.2 Exchange(交换器)

在 RabbitMQ 中，消息并不是直接被投递到 Queue(消息队列) 中的，中间还必须经过 Exchange(交换器) 这一层，Exchange(交换器) 会把我们的消息分配到对应的 Queue(消息队列) 中。

Exchange(交换器) 用来接收生产者发送的消息并将这些消息路由给服务器中的队列中，如果路由不到，或许会返回给 Producer(生产者) ，或许会被直接丢弃掉 。这里可以将RabbitMQ中的交换器看作一个简单的实体。

RabbitMQ 的 Exchange(交换器) 有4种类型，不同的类型对应着不同的路由策略：direct(默认)，fanout, topic, 和 headers，不同类型的Exchange转发消息的策略有所区别。这个会在介绍 Exchange Types(交换器类型) 的时候介绍到。

Exchange(交换器) 示意图如下：

生产者将消息发给交换器的时候，一般会指定一个 RoutingKey(路由键)，用来指定这个消息的路由规则，而这个 RoutingKey 需要与交换器类型和绑定键(BindingKey)联合使用才能最终生效。

RabbitMQ 中通过 Binding(绑定) 将 Exchange(交换器) 与 Queue(消息队列) 关联起来，在绑定的时候一般会指定一个 BindingKey(绑定建) ,这样 RabbitMQ 就知道如何正确将消息路由到队列了,如下图所示。一个绑定就是基于路由键将交换器和消息队列连接起来的路由规则，所以可以将交换器理解成一个由绑定构成的路由表。Exchange 和 Queue 的绑定可以是多对多的关系。

Binding(绑定) 示意图：

生产者将消息发送给交换器时，需要一个RoutingKey,当 BindingKey 和 RoutingKey 相匹配时，消息会被路由到对应的队列中。在绑定多个队列到同一个交换器的时候，这些绑定允许使用相同的 BindingKey。BindingKey 并不是在所有的情况下都生效，它依赖于交换器类型，比如fanout类型的交换器就会无视，而是将消息路由到所有绑定到该交换器的队列中。

1.2.3 Queue(消息队列)

Queue(消息队列) 用来保存消息直到发送给消费者。它是消息的容器，也是消息的终点。一个消息可投入一个或多个队列。消息一直在队列里面，等待消费者连接到这个队列将其取走。

RabbitMQ 中消息只能存储在 队列 中，这一点和 Kafka 这种消息中间件相反。Kafka 将消息存储在 topic（主题） 这个逻辑层面，而相对应的队列逻辑只是topic实际存储文件中的位移标识。 RabbitMQ 的生产者生产消息并最终投递到队列中，消费者可以从队列中获取消息并消费。

多个消费者可以订阅同一个队列，这时队列中的消息会被平均分摊（Round-Robin，即轮询）给多个消费者进行处理，而不是每个消费者都收到所有的消息并处理，这样避免的消息被重复消费。

RabbitMQ 不支持队列层面的广播消费,如果有广播消费的需求，需要在其上进行二次开发,这样会很麻烦，不建议这样做。

1.2.4 Broker（消息中间件的服务节点）

对于 RabbitMQ 来说，一个 RabbitMQ Broker 可以简单地看作一个 RabbitMQ 服务节点，或者RabbitMQ服务实例。大多数情况下也可以将一个 RabbitMQ Broker 看作一台 RabbitMQ 服务器。

下图展示了生产者将消息存入 RabbitMQ Broker,以及消费者从Broker中消费数据的整个流程。

这样图1中的一些关于 RabbitMQ 的基本概念我们就介绍完毕了，下面再来介绍一下 Exchange Types(交换器类型) 。

1.2.5 Exchange Types(交换器类型)

RabbitMQ 常用的 Exchange Type 有 fanout、direct、topic、headers 这四种（AMQP规范里还提到两种 Exchange Type，分别为 system 与 自定义，这里不予以描述）。

① fanout

fanout 类型的Exchange路由规则非常简单，它会把所有发送到该Exchange的消息路由到所有与它绑定的Queue中，不需要做任何判断操作，所以 fanout 类型是所有的交换机类型里面速度最快的。fanout 类型常用来广播消息。

② direct

direct 类型的Exchange路由规则也很简单，它会把消息路由到那些 Bindingkey 与 RoutingKey 完全匹配的 Queue 中。

以上图为例，如果发送消息的时候设置路由键为“warning”,那么消息会路由到 Queue1 和 Queue2。如果在发送消息的时候设置路由键为"Info”或者"debug”，消息只会路由到Queue2。如果以其他的路由键发送消息，则消息不会路由到这两个队列中。

direct 类型常用在处理有优先级的任务，根据任务的优先级把消息发送到对应的队列，这样可以指派更多的资源去处理高优先级的队列。

③ topic

前面讲到direct类型的交换器路由规则是完全匹配 BindingKey 和 RoutingKey ，但是这种严格的匹配方式在很多情况下不能满足实际业务的需求。topic类型的交换器在匹配规则上进行了扩展，它与 direct 类型的交换器相似，也是将消息路由到 BindingKey 和 RoutingKey 相匹配的队列中，但这里的匹配规则有些不同，它约定：

• RoutingKey 为一个点号“．”分隔的字符串（被点号“．”分隔开的每一段独立的字符串称为一个单词），如 “com.rabbitmq.client”、“java.util.concurrent”、“com.hidden.client”;
• BindingKey 和 RoutingKey 一样也是点号“．”分隔的字符串；
• BindingKey 中可以存在两种特殊字符串“”和“#”，用于做模糊匹配，其中“”用于匹配一个单词，“#”用于匹配多个单词(可以是零个)。

以上图为例：

• 路由键为 “com.rabbitmq.client” 的消息会同时路由到 Queuel 和 Queue2;
• 路由键为 “com.hidden.client” 的消息只会路由到 Queue2 中；
• 路由键为 “com.hidden.demo” 的消息只会路由到 Queue2 中；
• 路由键为 “java.rabbitmq.demo” 的消息只会路由到Queuel中；
• 路由键为 “java.util.concurrent” 的消息将会被丢弃或者返回给生产者（需要设置 mandatory 参数），因为它没有匹配任何路由键。

④ headers(不推荐)

headers 类型的交换器不依赖于路由键的匹配规则来路由消息，而是根据发送的消息内容中的 headers 属性进行匹配。在绑定队列和交换器时制定一组键值对，当发送消息到交换器时，RabbitMQ会获取到该消息的 headers（也是一个键值对的形式)'对比其中的键值对是否完全匹配队列和交换器绑定时指定的键值对，如果完全匹配则消息会路由到该队列，否则不会路由到该队列。headers 类型的交换器性能会很差，而且也不实用，基本上不会看到它的存在。

参考资料：

https://segmentfault.com/a/1190000014958916 ，原文作者:Gent