服务器异步通讯工具--RabbitMQ
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了服务器异步通讯工具--RabbitMQ相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
RabbitMQ
1、初步认知
首先我们也是要先瞅瞅这个概念
1.1.同步和异步通讯
讲个故事:我叫小S,男朋友的小D,我们两个现在呀是异国恋,时差是最折磨人是一件事情了,我们平常只能在双方同时在线的时候打视频打电话,这个叫什么呢?叫同步通讯!,我得同步我的想念给他呀!!呜呜呜,他睡觉了我就只能给他分享今天发生了什么有趣的事情,吃什么饭呀~他睡觉,所以他是不是看不见我给他分享的生活!!他是不是得早上起床才能看到呀,不同步了这叫啥,这叫异步通讯!
两种方式各有优劣,打电话可以立即得到响应,但是我只能和他通话。发消息我可以同时与多个人收发消息,但是往往响应会有延迟。
1.1.1.同步通讯
之前使用的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
1.1.2.异步通讯
异步调用则可以避免上述问题:
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。
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
好在现在开源软件或云平台上 Broker 的软件是非常成熟的
1.2.技术对比:
MQ,中文是消息队列(MessageQueue),字面来看就是存放消息的队列。也就是事件驱动架构中的Broker。
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
2、安装及使用
2.1.安装RabbitMQ
2.1.单机部署
我们在Centos7虚拟机中使用Docker来安装。
2.1.1.下载镜像
在线拉取
docker pull rabbitmq:3.8-management
2.1.2.安装MQ
执行下面的命令来运行MQ容器:
docker run \\
-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=czxy\\
-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123321 \\
-v mq-plugins:/plugins \\
--name mq \\
--hostname mq \\
-p 15672:15672 \\
-p 5672:5672 \\
-d \\
rabbitmq:3-management
MQ的基本结构:
RabbitMQ中的一些角色:
- publisher:生产者
- consumer:消费者
- exchange个: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,对应了不同的消息模型:
2.3搭建Demo工程
结构如下:
包括三部分:
- mq-demo:父工程,管理项目依赖
- publisher:消息的发送者
- consumer:消息的消费者
2.4.入门操作
简单队列模式的模型图:
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:
package com.czxy.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("192.168.150.101");
factory.setPort(5672);
factory.setVirtualHost("/");
factory.setUsername("czxy");
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
- 创建Channel
- 声明队列
- 订阅消息
代码实现:
package com.czxy.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("192.168.150.101");
factory.setPort(5672);
factory.setVirtualHost("/");
factory.setUsername("czxy");
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。。。。");
总结:
基本消息队列的消息发送流程:
-
建立connection
-
创建channel
-
利用channel声明队列
-
利用channel向队列发送消息
基本消息队列的消息接收流程:
-
建立connection
-
创建channel
-
利用channel声明队列
-
定义consumer的消费行为handleDelivery()
-
利用channel将消费者与队列绑定
3.SpringAMQP
SpringAMQP是基于RabbitMQ封装的一套模板,并且还利用SpringBoot对其实现了自动装配,使用起来非常方便。
SpringAmqp的官方地址:https://spring.io/projects/spring-amqp
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
3.1.Basic Queue 简单队列模型
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>
3.1.1.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: 192.168.200.130 # 主机名
port: 5672 # 端口
virtual-host: / # 虚拟主机
username: czxy# 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:
package com.czxy.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
首先配置MQ地址,在consumer服务的application.yml中添加配置:
spring:
rabbitmq:
host: 192.168.200.130 # 主机名
port: 5672 # 端口
virtual-host: / # 虚拟主机
username: czxy# 用户名
password: 123321 # 密码
然后在consumer服务的com.czxy.mq.listener
包中新建一个类SpringRabbitListener,代码如下:
package com.czxy.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 + "】");
3.1.3.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 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。
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。
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 < 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同一个队列,我们在consumer服务的SpringRabbitListener中添加2个新的方法:
@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。
3.2.3.测试
启动ConsumerApplication后,在执行publisher服务中刚刚编写的发送测试方法testWorkQueue。
可以看到消费者1很快完成了自己的25条消息。消费者2却在缓慢的处理自己的25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。
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
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
3.3.发布/订阅
发布订阅的模型如图:
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,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
- 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,那么消息会丢失!
3.4.Fanout
Fanout,英文翻译是扇出,我觉得在MQ中叫广播更合适。
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:
- 创建一个交换机 czxy.fanout,类型是Fanout
- 创建两个队列fanout.queue1和fanout.queue2,绑定到交换机czxy.fanout
3.4.1.声明队列和交换机
Spring提供了一个接口Exchange,来表示所有不同类型的交换机:
在consumer中创建一个类,声明队列和交换机:
package com.czxy.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("czxy.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SpringAmqpTest类中添加测试方法:
@Test
public void testFanoutExchange()
// 队列名称
String exchangeName = "czxy.fanout";
// 消息
String message = "hello, everyone!";
rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
3.4.3.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 + "】");
总结
交换机的作用是什么?
- 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
案例需求如下:
-
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,向czxy. 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SpringRabbitListener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 = “czxy.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 = “czxy.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SpringAmqpTest类中添加测试方法:
@Test
public void testSendDirectExchange()
// 交换机名称
String exchangeName = “czxy.direct”;
// 消息
String message = “红色警报!日本乱排核废水,导致海洋生物变异,惊现哥斯拉!”;
// 发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, “red”, message);
总结
描述下Direct交换机与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RoutingKey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
3.6.1.说明
Topic
类型的Exchange
与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:
item.#
:能够匹配item.spu.insert
或者 item.spu
item.*
:只能匹配item.spu
图示:
解释:
- Queue1:绑定的是<
以上是关于服务器异步通讯工具--RabbitMQ的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章