RabbitMQ

Posted 2023-03-08 sp_wxf

MQ

• 1.初识MQ
• • 1.1 同步和异步通讯
  • • 1.1.1 同步通讯
    • 1.1.2 异步通讯
  • 1.2 技术对比
  • 1.3 RabbitMQ的安装
• 2.RabbitMQ
• • 2.1 RabbitMQ基本结构
  • 2.2 五种消息模型
  • 2.3 动手实现消息队列（了解即可）
  • • 2.3.1 publisher实现
    • 2.3.2.consumer实现
• 3.SpringAMQP(封装了RabbitMQ)
• • 3.1 基本消息队列（BasicQueue）
  • • 3.1.1 消息发送
    • 3.1.2 消息接收
  • 3.2 工作消息队列（WorkQueue）
  • • 3.2.1 消息发送
    • 3.2.2 消息接收
    • 3.2.3 消息分配
    • 3.2.4 能者多劳
    • 3.2.5 总结
  • 3.3 发布订阅
  • • 3.3.1 广播（Fanout）
    • • 3.3.1.1 消费者中声明交换机和队列
      • 3.3.1.2 消息发送
      • 3.3.1.3 消息接收
      • 3.3.1.4 问题汇总(重要)
      • • 3.3.1.4.1 在rabbitMq服务运行期间, 连接、通道、交换机、队列会一直存在吗?
        • 3.3.1.4.2 交换机、队列可以持久化吗？
        • 3.3.1.4.3 在服务中新增了队列，绑定了交换机，会不会覆盖交换机原先绑定的队列？
        • 3.3.1.4.4 生产者往交换机中发消息, 但是此时没有消费者进行消费, 那消息会丢失吗?
      • 3.3.1.5 总结
    • 3.3.2 发布订阅 -- 路由（Direct）
    • • 3.3.2.1 基于注解声明交换机和队列
      • 3.3.2.2 消息发送
      • 3.3.2.3 总结
    • 3.3.3 发布订阅 -- 主题（Topic）
    • • 3.3.3.1 说明
      • 3.3.3.2 消息发送
      • 3.3.3.3 消息接收
      • 3.3.3.4 总结
  • 3.4 消息转换器
  • • 3.4.1 测试默认转换器
    • 3.4.2 配置JSON转换器
  • 3.5 消息确认机制(ACK)
  • • 3.5.1 自动ACK存在的问题
    • 3.5.2 SpringAMQP实现手动ACK
    • • 3.5.2.1 修改为手动确认

1.初识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。
  打电话可以立即得到响应，但是你却不能跟多个人同时通话。
• 异步通讯：就像发邮件，不需要马上回复。
  发送邮件可以同时与多个人收发邮件，但是往往响应会有延迟

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1.1.1 同步通讯

我们之前学习的Feign调用就属于同步方式，虽然调用可以实时得到结果，但存在下面的问题：

• 同步调用的优点：
  • 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

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1.1.2 异步通讯

异步调用则可以避免上述问题：

  我们以购买商品为例，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（publisher），在支付完成后只需要发布一个支付成功的事件（event），事件中带上订单id。
• 订单服务和物流服务是事件订阅者（Consumer），订阅支付成功的事件，监听到事件后完成自己业务即可。

  为了解除事件发布者与订阅者之间的耦合，两者并不是直接通信，而是有一个中间人（Broker）。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。

• 好处：
  • 吞吐量提升：无需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，不存在级联失败问题
  • 调用间没有阻塞，不会造成无效的资源占用
  • 耦合度极低，每个服务都可以灵活插拔，可替换
  • 流量削峰：不管发布事件的流量波动多大，都由Broker接收，订阅者可以按照自己的速度去处理事件
• 缺点：
  • 架构复杂了，业务没有明显的流程线，不好管理
  • 需要依赖于Broker的可靠、安全、性能

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1.2 技术对比

MQ即MessageQueue(消息队列), 比较常见的MQ实现：

• ActiveMQ
• RabbitMQ
• RocketMQ
• Kafka

几种常见MQ的对比：

	RabbitMQ	ActiveMQ	RocketMQ	Kafka
公司/社区	Rabbit	Apache	阿里	Apache
开发语言	Erlang	Java	Java	Scala&Java
协议支持	AMQP，XMPP，SMTP，STOMP	OpenWire，STOMP，REST，XMPP，AMQP	自定义协议	自定义协议
可用性	高	一般	高	高
单机吞吐量	一般	差	高	非常高
消息延迟	微秒级	毫秒级	毫秒级	毫秒以内
消息可靠性	高	一般	高	一般

• 追求可用性：Kafka、 RocketMQ 、RabbitMQ
• 追求可靠性：RabbitMQ、RocketMQ
• 追求吞吐能力：RocketMQ、Kafka
• 追求消息低延迟：RabbitMQ、Kafka

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1.3 RabbitMQ的安装

安装RabbitMQ，参考课前资料：

安装成功后，访问 ip:15672， 然后输入安装时设置的密码, 就可以进入rabbitMq的首页了

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2.RabbitMQ

2.1 RabbitMQ基本结构

RabbitMQ中角色

• 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

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2.2 五种消息模型

• 基本消息队列（BasicQueue）
• 工作消息队列（WorkQueue）
• 发布订阅（Publish/Subscribe），又根据交互机类型的不同分为三种
  • Fanout Exchange 广播
  • Direct Exchange 路由
  • Topic Exchange 主题

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。

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2.3 动手实现消息队列（了解即可）

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

2.3.1 publisher实现

package cn.itcast.mq.helloworld;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import org.junit.Test;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

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("192.168.202.128");
        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();

    

2.3.2.consumer实现

package cn.itcast.mq.helloworld;

import com.rabbitmq.client.*;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

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("192.168.202.128");
        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。。。。");
    

---

3.SpringAMQP(封装了RabbitMQ)

SpringAMQP提供了三个功能：

• 自动声明队列、交换机及其绑定关系
• 基于注解的监听器模式，异步接收消息
• 封装了RabbitTemplate工具，用于发送消息

在父工程mq-demo中引入依赖

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

---

3.1 基本消息队列（BasicQueue）

最基本的队列模型：一个生产者发送消息到一个队列，一个消费者从队列中取消息。

---

3.1.1 消息发送

一、首先配置MQ地址，在publisher服务的application.yml中添加配置：

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.202.128 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: itcast # 用户名
    password: 123321 # 密码

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

package cn.itcast.mq.spring;

import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

@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

一、首先配置MQ地址，在consumer服务的application.yml中添加配置：

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.202.128 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: itcast # 用户名
    password: 123321 # 密码

二、然后在consumer服务的cn.itcast.mq.listener包中新建一个类SpringRabbitListener，通过@RabbitListener指定订阅的队列

package cn.itcast.mq.listener;

import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

@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 + "】");
    

---

3.2 工作消息队列（WorkQueue）

思考:基本消息队列(BasicQueue)的缺点
  基本消息队列是一对一(一个生产者对应一个消费者)，当消息处理比较耗时的时候，可能生产消息的速度会远远大于消息的消费速度。长此以往，消息就会堆积越来越多，无法及时处理。此时就可以使用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。

Work queues，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。

---

3.2.1 消息发送

这次我们循环发送，模拟大量消息堆积现象。在publisher服务中的SpringAmqpTest类中添加一个测试方法：

/**
     * 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 < 20; 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同一个队列，我们在consumer服务的SpringRabbitListener中添加2个新的方法：

其中设置消费者1sleep20毫秒、消费者2sleep200毫秒(模拟任务耗时)

@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);

---

3.2.3 消息分配

启动ConsumerApplication后，在执行publisher服务中刚刚编写的发送测试方法testWorkQueue。

可以看到两个方法都消费了10次, 但是消费者1很快完成了自己的10条消息, 消费者2却在缓慢的处理自己的10条消息。

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

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3.2.4 能者多劳

在spring中有一个简单的配置，可以解决这个问题。我们修改consumer服务的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

重启ConsumerApplication, 进行测试

---

3.2.5 总结

Work模型的使用：

• 多个消费者绑定到一个队列，同一条消息只会被一个消费者处理
• 通过设置prefetch来控制消费者预取的消息数量

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3.3 发布订阅

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）
• Exchange：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
• Queue：消息队列也与以前一样，接收消息、缓存消息。
• Consumer：消费者，与以前一样，订阅队列，没有变化

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！

---

3.3.1 广播（Fanout）

在广播模式下，消息发送流程是这样的：

1. 可以有多个队列
2. 每个队列都要绑定到Exchange（交换机）
3. 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
4. 交换机把消息发送给绑定过的所有队列
5. 订阅队列的消费者都能拿到消息

我们的计划是这样的：

1. 创建一个交换机 itcast.fanout，类型是Fanout
2. 创建两个队列fanout.queue1和fanout.queue2，绑定到交换机itcast.fanout

---

3.3.1.1 消费者中声明交换机和队列

1. 消费者中声明交换机(itcast.fanout)
   声明方式:在Spring中注册一个FanoutExchange(广播交换机)
2. 消费者中声明队列(fanout.queue1、fanout.queue2)
   声明方式:在Spring中注册一个Queue(队列)
3. 绑定队列和交换机

代码实现
真实开发中，我们一般都事先在rabbitMq的界面中定义好交换机和队列，以及两者的绑定关系，此处我们只是模拟实现一下怎么从代码注册交换机和队列

package cn.itcast.mq.config;

import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.FanoutExchange;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

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

当我们启动服务后,在Exchanges一栏中就出现了我们自定义的队列

我们点开这个交换机后,可以看到跟他进行绑定的队列

---

3.3.1.2 消息发送

因为有了交换机这个中介, 所以生产者只需要将消息发给交换机即可, 交换机将消息转发给队列

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

此处使用的convertAndSend有三个参数

• 参数一:交换机名称
• 参数二:路由密钥(Fanout时填""，Direct才需要填)
• 参数三:消息
  

---

3.3.1.3 消息接收

在consumer服务的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 + "】");

生产者只发了一条消息, 但是两个消费者都消费了这条信息

---

3.3.1.4 问题汇总(重要)

3.3.1.4.1 在rabbitMq服务运行期间, 连接、通道、交换机、队列会一直存在吗?

一、连接和通道的存在，在界面中是没有手动新增功能的, 他两的存在与否, 需要看有没有服务连接了mq服务
  1.连接和通道在界面中是没有手动新增功能的, 他两的存在与否, 需要看有没有服务连接了mq服务,例如在生产者中, 我们发完消息会在代码中手动关闭连接和通道, 消息一发完, 连接和通道就消失了

  2.在消费者中, 我们一般是长期开启对Mq服务的监听, 此时连接和通道就一直存在着

  3.交换机和队列在界面中有新增功能，我们既可以在界面中创建，也可以通过连接mq