RabbitMQ消息队列

本文详细介绍了RabbitMQ消息队列的工作原理,包括AMQP和JMS的区别,RabbitMQ的基本消息模型、work消息模型和订阅模型,以及如何实现消息持久化,确保消息在各种情况下不丢失。

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RabbitMQ消息队列

消息队列是典型的:生产者、消费者模型。生产者不断向消息队列中生产消息,消费者不断的从队列中获取消息。因为消息的生产和消费都是异步的,而且只关心消息的发送和接收,没有业务逻辑的侵入,这样就实现了生产者和消费者的解耦。

AMQP和JMS

MQ是消息通信的模型,并发具体实现。现在实现MQ的有两种主流方式:AMQP和JMS.
两者间的区别和联系:

  • JMS是定义了统一的接口,来对消息操作进行统一;AMQP是通过规定协议来统一数据交互的格式
  • JMS限定了必须使用Java语言;AMQP只是协议,不规定实现方式,因此是跨语言的。
  • JMS规定了两种消息模型;而AMQP的消息模型更加丰富
常见的MQ产品
  • ActiveMQ:基于JMS
  • RabbitMQ:基于AMQP协议,erlang语言开发,稳定性好
  • RocketMQ:基于JMS,阿里巴巴产品,目前交由Apache基金会
  • Kafka:分布式消息系统,高吞吐量

RabbitMQ

RabbitMQ提供了6种消息模型,但是第6种其实是RPC,并不是MQ,因此不予学习。那么也就剩下5种。
但是其实3、4、5这三种都属于订阅模型,只不过进行路由的方式不同。
在这里插入图片描述

1.基本消息模型

RabbitMQ是一个消息的代理者(Message Broker):它接收消息并且传递消息。你可以认为它是一个邮局:当你投递邮件到一个邮箱,你很肯定邮递员会终究会将邮件递交给你的收件人。与此类似,RabbitMQ 可以是一个邮箱、邮局、同时还有邮递员。不同之处在于:RabbitMQ不是传递纸质邮件,而是二进制的数据
在这里插入图片描述
在上图的模型中,有以下概念:

  • P:生产者,也就是要发送消息的程序
  • C:消费者:消息的接受者,会一直等待消息到来。
  • queue:消息队列,图中红色部分。类似一个邮箱,可以缓存消息;生产者向其中投递消息,消费者从其中取出消息。

关于MQ的使用,首先我们需要创建一个连接工具

public class ConnectionUtil {
    /**
     * 建立与RabbitMQ的连接
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Connection getConnection() throws Exception {
        //定义连接工厂
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        //设置服务地址
        factory.setHost("192.168.56.101");
        //端口
        factory.setPort(5672);
        //设置账号信息,用户名、密码、vhost
        factory.setVirtualHost("/wlkg");
        factory.setUsername("wlkg");
        factory.setPassword("123456");
        // 通过工程获取连接
        Connection connection = factory.newConnection();
        return connection;
    }
}

生产者

/**
 * 生产者
 */
public class Send {
    private final static String QUEUE_NAME = "simple_queue"; //队列名称为simple_queue
    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 从连接中创建通道,使用通道才能完成消息相关的操作
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明(创建)队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        // 消息内容
        String message = "Hello World!";
        // 向指定的队列中发送消息
        channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
        
        System.out.println(" [x] Sent '" + message + "'");

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

运行结果
在这里插入图片描述
进入队列页面,可以看到新建了一个队列:simple_queue
在这里插入图片描述
消费者获取消息

/**
 * 消费者
 */
public class Recv {
    private final static String QUEUE_NAME = "simple_queue";
    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 创建通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息,并且处理,这个方法类似事件监听,如果有消息的时候,会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [x] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列,第二个参数:是否自动进行消息确认。
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

这个时候,队列中的消息就没了
在这里插入图片描述
通过刚才的案例可以看出,消息一旦被消费者接收,队列中的消息就会被删除。

那么问题来了:RabbitMQ怎么知道消息被接收了呢?

这就要通过消息确认机制(Acknowlege)来实现了。当消费者获取消息后,会向RabbitMQ发送回执ACK,告知消息已经被接收。不过这种回执ACK分两种情况:

  • 自动ACK:消息一旦被接收,消费者自动发送ACK
  • 手动ACK:消息接收后,不会发送ACK,需要手动调用

之前的测试都是自动ACK的,如果要手动ACK,需要改动我们的代码:

/**
 * 消费者,手动进行ACK
 */
public class Recv2 {
    private final static String QUEUE_NAME = "simple_queue";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 创建通道
        final Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息,并且处理,这个方法类似事件监听,如果有消息的时候,会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [x] received : " + msg + "!");
                // 手动进行ACK
                channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false);
            }
        };
        // 监听队列,第二个参数false,手动进行ACK
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, consumer);
    }
}
work消息模型

work 模型:让多个消费者绑定到一个队列,共同消费队列中的消息。
在这里插入图片描述
角色:

  • P:生产者:任务的发布者
  • C1:消费者,领取任务并且完成任务,假设完成速度较慢
  • C2:消费者2:领取任务并完成任务,假设完成速度快

生产者
在这里插入图片描述
消费者1

// 消费者1
public class Recv {
    private final static String QUEUE_NAME = "test_work_queue";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        final Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        // 设置每个消费者同时只能处理一条消息
        channel.basicQos(1);
        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息,并且处理,这个方法类似事件监听,如果有消息的时候,会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者1] received : " + msg + "!");
                try {
                    // 模拟完成任务的耗时:1000ms
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                }
                // 手动ACK
                channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false);
            }
        };
        // 监听队列。
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, consumer);
    }
}

消费者2

//消费者2
public class Recv2 {
    private final static String QUEUE_NAME = "test_work_queue";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        final Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        // 设置每个消费者同时只能处理一条消息
        channel.basicQos(1);
        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息,并且处理,这个方法类似事件监听,如果有消息的时候,会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者2] received : " + msg + "!");
                // 手动ACK
                channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false);
            }
        };
        // 监听队列。
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, consumer);
    }
}

与消费者1基本类似,就是没有设置消费耗时时间。
这里是模拟有些消费者快,有些比较慢。
接下来,两个消费者一同启动,然后发送50条消息:
在这里插入图片描述
可以发现,两个消费者各自消费了25条消息,而且各不相同,这就实现了任务的分发。
能者多劳
刚才的实现有问题吗?

  • 消费者1比消费者2的效率要低,一次任务的耗时较长
  • 然而两人最终消费的消息数量是一样的
  • 消费者2大量时间处于空闲状态,消费者1一直忙碌

现在的状态属于是把任务平均分配,正确的做法应该是消费越快的人,消费的越多。

怎么实现呢?

我们可以修改设置,让消费者同一时间只接收一条消息,这样处理完成之前,就不会接收更多消息,就可以让处理快的人,接收更多消息 :
在这里插入图片描述
再次测试:
在这里插入图片描述

订阅模型分类

在这里插入图片描述
与前面相比订阅模型分类多了一个角色
前面2个案例中,只有3个角色:

  • P:生产者,也就是要发送消息的程序
  • C:消费者:消息的接受者,会一直等待消息到来。
  • queue:消息队列,图中红色部分。类似一个邮箱,可以缓存消息;生产者向其中投递消息,消费者从其中取出消息。

而在订阅模型中,多了一个exchange角色,而且过程略有变化:

  • P: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)
  • C:消费者,消息的接受者,会一直等待消息到来。
  • Queue:消息队列,接收消息、缓存消息。
  • 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

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!

订阅模型-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:

  • 1) 可以有多个消费者
  • 2) 每个消费者有自己的queue(队列)
  • 3) 每个队列都要绑定到Exchange(交换机)
  • 4) 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。
  • 5) 交换机把消息发送给绑定过的所有队列
  • 6) 队列的消费者都能拿到消息。实现一条消息被多个消费者消费

生产者与此前相比发生了两个变化

  • 声明Exchange,不再声明Queue
  • 发送消息到Exchange,不再发送到Queue
public class Send {
    private final static String EXCHANGE_NAME = "fanout_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        
        // 声明exchange,指定类型为fanout
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "fanout");
        
        // 消息内容
        String message = "Hello everyone";
        // 发布消息到Exchange
        channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, "", null, message.getBytes());
        System.out.println(" [生产者] Sent '" + message + "'");
        channel.close();
        connection.close();
    }
}

消费者 队列需要和交换机绑定

//消费者1
public class Recv {
    private final static String QUEUE_NAME = "fanout_exchange_queue_1";
    private final static String EXCHANGE_NAME = "fanout_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);

        // 绑定队列到交换机
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "");

        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息,并且处理,这个方法类似事件监听,如果有消息的时候,会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者1] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列,自动返回完成
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}
订阅模型-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
    在这里插入图片描述
  • P:生产者,向Exchange发送消息,发送消息时,会指定一个routing key。
  • X:Exchange(交换机),接收生产者的消息,然后把消息递交给 与routing key完全匹配的队列
  • C1:消费者,其所在队列指定了需要routing key 为 error 的消息
  • C2:消费者,其所在队列指定了需要routing key 为 info、error、warning 的消息

生产者

/**
 * 生产者,模拟为商品服务
 */
public class Send {
    private final static String EXCHANGE_NAME = "direct_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明exchange,指定类型为direct
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "direct");
        // 消息内容
        String message = "商品删除了, id = 1001";
        // 发送消息,并且指定routing key 为:insert ,代表新增商品
        channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, "insert", null, message.getBytes());
        System.out.println(" [商品服务:] Sent '" + message + "'");

        channel.close();
        connection.close();
    }
}

消费者只接收两种类型的消息:更新商品和删除商品。

/**
 * 消费者1
 */
public class Recv {
    private final static String QUEUE_NAME = "direct_exchange_queue_1";
    private final static String EXCHANGE_NAME = "direct_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        
        // 绑定队列到交换机,同时指定需要订阅的routing key。假设此处需要update和delete消息
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "update");
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "delete");

        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息,并且处理,这个方法类似事件监听,如果有消息的时候,会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者1] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列,自动ACK
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

消费2接收所有类型的消息:新增商品,更新商品和删除商品。

/**
 * 消费者2
 */
public class Recv2 {
    private final static String QUEUE_NAME = "direct_exchange_queue_2";
    private final static String EXCHANGE_NAME = "direct_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        
        // 绑定队列到交换机,同时指定需要订阅的routing key。订阅 insert、update、delete
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "insert");
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "update");
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "delete");

        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息,并且处理,这个方法类似事件监听,如果有消息的时候,会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者2] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列,自动ACK
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

测试结果如下
在这里插入图片描述

订阅模型-Topic

Topic类型的ExchangeDirect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
举例:
audit.#:能够匹配audit.irs.corporate 或者 audit.irs
audit.*:只能匹配audit.irs

持久化

如何避免消息丢失?
1) 消费者的ACK机制。可以防止消费者丢失消息。
2) 但是,如果在消费者消费之前,MQ就宕机了,消息就没了。
是可以将消息进行持久化呢?
要将消息持久化,前提是:队列、Exchange都持久化

交换机持久化

可以在进行交换机声明的时候进行
channel.exchangeDeclare(“交换机名称”,“交换机类型”,是否持久化)
在这里插入图片描述

队列持久化

在这里插入图片描述

消息持久化

在这里插入图片描述
解决消息丢失?

  • ack(消费者确认)
  • 持久化
  • 发送消息前,将消息持久化到数据库,并记录消息状态(可靠消息服务)
  • 生产者确认(publisher confirm)
    1.采用事物
    2.采用生产者的确认机制
    3.生产者的异步确认机制
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