springboot整合rabbitmq的不同工作模式理解

前提是已经安装并启动了rabbitmq,并且项目已经引入rabbitmq,完成了配置。

不同模式所需参数不同,生产者可以根据参数不同使用重载的convertAndSend方法。而消费者均是直接监听某个队列。

不同的交换机是实现不同工作模式的关键组件.每种交换机类型都有其特定的路由和分发策略。

一些概念:

生产者(Producer):负责发布消息到交换机(Exchange)。

交换机(Exchange):根据类型(如Fanout、Direct、Topic)和配置的路由规则将消息路由到一个或多个队列。

队列(Queue):存储消息,直到它们被消费者接收并处理。队列是发布订阅模式中的核心组件,因为消息实际上是被存储在队列中,有消费者监听队列的时候,队列会根据推送模型将消息推送给消费者。有多个消费者的时候,会根据配置的路由规则将消息发送给一个或多个消费者。

消费者(Consumer):从队列中接收并处理消息。消费者通过订阅队列来接收消息。在RabbitMQ中,消费者实际上是通过声明(或连接到)一个队列来开始接收该队列中的消息的。

一、Simple(简单模式)

这是最基本的模式,包含一个生产者和一个消费者和一个队列bean。生产者发送消息到指定队列,消费者从该队列中接收消息。队列可以配置单消费者模式,确保只有一个队列能成功消费消息。

如下图:

生产者P往queue发送消息,消费者C消费queue里的消息。

上述关系配置

@Configuration
public class RabbitMqConfig {
    //生产者往队列名为hello的队列发送消息,消费者监听名为hello的队列
   @Bean
    public Queue hello() {
        return new Queue("hello");
    }
}

二、WorkQueue(工作队列模式)

这种模式也包含一个生产者,但是消费者有多个。生产者发送的消息会依次被消费者接收,这种模式常用于处理消息较多的情况。队列可以设置多消费者模式。

如下图:

生产者P往queue发送消息,消费者C1、C2、C3均消费queue里的消息。

RabbitMQ的消息分发机制会确保消息在队列中的顺序性,并根据消费者的消费能力和策略来进行分发。也就是说一条消息一般情况下只会发送给一个消费者,不会出现三个消费者都消费了同一条消息的情况。

上述关系配置

@Configuration
public class RabbitMqConfig {
    //生产者往队列名为hello的队列发送消息,多个消费者均监听名为hello的队列
   @Bean
    public Queue hello() {
        return new Queue("hello");
    }
}

三、Publish/Subscribe(发布/订阅模式)

在该模式下,交换机一般使用FanoutExchange。不过也可以使用Topic交换机来实现更加复杂的路由策略.

交换机和队列是两个独立的个体,他们的关系是通过配置绑定来完成的,也就意味着他们的关系可以任意搭配,可以一个交换机绑定多个队列,一个队列也可以绑定多个交换机。

在该模式下,生产者发送的消息会被广播到所有与Fanout交换机绑定的队列中。每个队列中的消费者都会从它们自己的队列中拉取并消费消息,但不同的消费者(即使它们连接到同一个队列)也会独立地处理消息,即每个消息只会被一个消费者处理一次(除非设置了手动确认并且消费者没有确认消息,或者连接断开等情况导致消息被重新排队)。

多个队列绑定一个交换机

生产者生产消息,发送到交换机,交换机会将消息转发给绑定的全部队列。也就是广播。

如下图:

X是交换机,Q1、Q2是队列。通过配置将队列绑定到交换机X上。

上述关系配置

@Configuration
public class RabbitMqConfig {

    //生产者发送消息到该交换机,交换机填test.fanout
    @Bean
	public FanoutExchange fanout() {
		return new FanoutExchange("test.fanout");
	}
    
    //消费者订阅该队列,队列填test.queue1
    @Bean
    public Queue autoDeleteQueue1() {
        return new Queue("test.queue1");
    }

    @Bean
    public Queue autoDeleteQueue2() {
        return new Queue("test.queue2");
    }

    //将Q1绑定到fanout交换机上
    @Bean
	public Binding binding1(FanoutExchange fanout,Queue autoDeleteQueue1) {
	    return BindingBuilder.bind(autoDeleteQueue1).to(fanout);
	}

    //将Q2绑定到fanout交换机上
	@Bean
	public Binding binding2(FanoutExchange fanout,Queue autoDeleteQueue2) {
		return BindingBuilder.bind(autoDeleteQueue2).to(fanout);
	}

}

一个队列绑定多个交换机

Q1绑定了X1交换机,同时也绑定了X2交换机。P1生产的消息会转发给Q1,P2生产的消息也会转发给Q1。

上述关系配置

@Configuration
public class RabbitMqConfig {

    //生产者发送消息到该交换机,交换机填test.fanout1
    @Bean
	public FanoutExchange fanout1() {
		return new FanoutExchange("test.fanout1");
	}

     //生产者发送消息到该交换机,交换机填test.fanout2
    @Bean
	public FanoutExchange fanout2() {
		return new FanoutExchange("test.fanout2");
	}
    
    //消费者订阅该队列,队列填test.queue1
    @Bean
    public Queue autoDeleteQueue1() {
        return new Queue("test.queue1");
    }

    //将Q1绑定到fanout1交换机上
    @Bean
	public Binding binding1(FanoutExchange fanout1,Queue autoDeleteQueue1) {
	    return BindingBuilder.bind(autoDeleteQueue1).to(fanout1);
	}

    //将Q1绑定到fanout2交换机上
	@Bean
	public Binding binding2(FanoutExchange fanout2,Queue autoDeleteQueue1) {
		return BindingBuilder.bind(autoDeleteQueue1).to(fanout2);
	}

}

四、Routing(路由模式)

该模式下使用的交换机是直连交换机。在这种模式下,生产者发送消息到交换机时,需要指定一个路由键.

在路由模式下,可以通过绑定将路由键、交换机和队列绑定起来。生产者生产的消息会传入交换机参数和路由键参数,通过交换机参数和路由键参数查找存在的绑定关系(可能存在多个)就可以找到队列并将消息发送到对应的队列。消费者监听队列完成消费。

多个路由键绑定一个队列

如下图:

direct是交换机,orange、black、green是路由键,Q1、Q2是队列。

路由键为orange的消息会被交换机转发到Q1,路由键为black或green的消息会被交换机转发到Q2。

上述关系所需配置

@Configuration
public class RabbitMqConfig {

    //生产者发送消息到该交换机,交换机填test.direct
    @Bean
	public DirectExchange direct() {
		return new DirectExchange("test.direct");
	}
    
    //消费者订阅该队列,队列填test.queue1
    @Bean
    public Queue autoDeleteQueue1() {
        return new Queue("test.queue1");
    }

    @Bean
    public Queue autoDeleteQueue2() {
        return new Queue("test.queue2");
    }

    //利用路由键orange将Q1绑定到dirct交换机上
    @Bean
    public Binding binding1a(DirectExchange direct,Queue autoDeleteQueue1) {
        return BindingBuilder.bind(autoDeleteQueue1)
                .to(direct)
                .with("orange");
    }

    //利用路由键black将Q2绑定到dirct交换机上
    @Bean
    public Binding binding1b(DirectExchange direct,Queue autoDeleteQueue2) {
        return BindingBuilder.bind(autoDeleteQueue2)
                .to(direct)
                .with("black");
    }

    //利用路由键green将Q2绑定到dirct交换机上
    @Bean
    public Binding binding2a(DirectExchange direct,Queue autoDeleteQueue2) {
        return BindingBuilder.bind(autoDeleteQueue2)
                .to(direct)
                .with("green");
    }

}

一个路由键绑定多个队列

路由键为black的消息会被交换机转发到Q1和Q2

上述关系所需配置

@Configuration
public class RabbitMqConfig {

    @Bean
	public DirectExchange direct() {
		return new DirectExchange("test.direct");
	}

    @Bean
    public Queue autoDeleteQueue1() {
        return new Queue("test.quque1");
    }

    @Bean
    public Queue autoDeleteQueue2() {
        return new Queue("test.quque2");
    }

    //利用路由键black将Q1绑定到dirct交换机上
    @Bean
    public Binding binding1b(DirectExchange direct,Queue autoDeleteQueue1) {
        return BindingBuilder.bind(autoDeleteQueue1)
                .to(direct)
                .with("black");
    }

    //利用路由键black将Q2绑定到dirct交换机上
    @Bean
    public Binding binding2a(DirectExchange direct,Queue autoDeleteQueue2) {
        return BindingBuilder.bind(autoDeleteQueue2)
                .to(direct)
                .with("black");
    }

}

五、Topic(通配符模式)

这种模式与路由模式类似,但是路由键支持通配符匹配。生产者发送消息时指定一个带有通配符的路由键,交换机根据路由键和通配符规则将消息路由到对应的队列。消费者将队列绑定到交换机时也需要指定带有通配符的路由键。

例如,配置绑定关系的时候指定通配符路由键为*.*.rabbit,那么无论前面两个参数是什么,只要后面的参数是rabbit就满足条件,就会匹配上队列.

通配符语法:
* 可以完全代替一个单词。
# 可以替换零个或多个单词。

该工作模式一般使用Topic Exchange.

六、RPC(远程调用模式)

RabbitMQ还支持RPC(远程过程调用)模式,这种模式允许一个客户端发送请求消息到一个队列,并等待从另一个队列返回响应消息。这种模式常用于实现分布式系统中的远程服务调用。

七、补充

参数配置

prefetch参数

通过配置prefetch可以设置单个消费者最大可以保持的未确认消息数量(在手动确认模式才有意义)。spring AMQP2.0开始默认值是250,以前是1。通过适当增加该值可以提升系统的吞吐量,但对于处理较慢的大消息,这个值应该设置得小一点。

concurrency参数

通过设置concurrency可以设置消费者调用的最小线程数,也就是程序启动之后会创建的消费者实例数量。增加消费者实例可以增加消息处理的速度,提升吞吐量。

多消费者监听一个队列是否会导致重复消费?

如果消费者成功消费了消息,逻辑都处理完毕了,但是还没来得及确认消息系统就挂掉了,这样会导致消息被重复消费。

实际开发中可以创建多个消费者监听一个队列,多个消费者都可以消费队列里的消息,不过在同一时间下,一条消息只会被一个消费者消费。

因为RabbitMQ的消息分发机制会确保消息在队列中的顺序性,并根据消费者的消费能力和策略来进行分发。

还可以在消费者里面做幂等、消息去重、记录消费的消息等操作来防止重复消费。

消费者是主动从队列拉取消息还是队列推送消息?

RabbitMQ 的消息传递机制是基于推送(push)模型的,也就是说,队列会将消息分发(推送)给消费者,而不是消费者从队列中主动拉取消息。并且队列可以通过设置将消息持久化。

如何防止消息丢失?

消息丢失原因有多种可能。

生产者没能成功将消息发送到消息队列,消息队列持久化的时候丢失数据,消费者没能正确消费消息。

首先是生产者,有可能将消息发送到消息队列的时候就产生了异常,但生产者生产消息一般都封装起来的,如果异常被捕获了却没有处理,就会导致消息丢失。

消息队列丢失数据的场景,目前没有遇到过。因为消息队列有持久化机制,即使系统崩溃了也能在重启之后恢复。通过持久化、确认机制、重试逻辑保证可靠性。

消费者没能正确处理消息的最多。

如果确认模式设置的是自动确认模式,那么一旦消费者收到了消息,消息队列就会认为消息已经被处理而从队列移除,但这个时候消费者产生异常,就会导致消息丢失。因而最好设置手动确认模式,在消息处理完成再确认消息,异常的时候否认消息,达到一定重试次数放到死信队列。

如果是手动确认模式,消费者消费消息,如果处理逻辑有事务并且消息确认也放在事务内,在处理完业务消息确认完之后再遇到异常或者什么情况导致事务回滚,这样会导致消息丢失。

如何保证消息顺序?

使用单个队列与单一消费者,单个队列天然地保证了进入队列的消息按照先进先出(FIFO)的顺序被处理。生产者将需要保持顺序的消息发送到同一个队列中,消费者以FIFO的方式从队列中读取消息进行处理。需要确保该队列只有一个消费者,可以避免并发消费者引起的顺序问题。

更多细节查看官方文档

RabbitMQ 教程 - “Hello World!” |兔子MQ --- RabbitMQ tutorial - "Hello World!" | RabbitMQ

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