RabbitMQ：SpringAMQP研究

Posted 2022-07-16 流楚丶格念

文章目录

• 1.SpringAMQP
• • 1.0.名词解释
  • 1.1.Basic Queue 简单队列模型
  • • 1.1.1.消息发送
    • 1.1.2.消息接收
    • 1.1.3.测试
  • 1.2.WorkQueue
  • • 1.2.1.消息发送
    • 1.2.2.消息接收
    • 1.2.3.测试
    • 1.2.4.能者多劳
    • 1.2.5.总结
  • 1.3.发布/订阅
  • 1.4.Fanout
  • • 1.4.1.声明队列和交换机
    • 1.4.2.消息发送
    • 1.4.3.消息接收
    • 1.4.4.总结
  • 1.5.Direct
  • • 1.5.1.基于注解声明队列和交换机
    • 1.5.2.消息发送
    • 1.5.3.总结
  • 1.6.Topic
  • • 1.6.1.说明
    • 1.6.2.消息发送
    • 1.6.3.消息接收
    • 1.6.4.总结
  • 1.7.消息转换器
  • • 1.7.1.测试默认转换器
    • 1.7.2.配置JSON转换器

1.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

二话不说啊，翻译

1.0.名词解释

AMQP（Advanced Message Queuing Protocol），是用于在应用程序之间传递业务消息的开放标准。该协议与语言和平台无关，更符合微服务中独立性的要求。

Spring AMQP是基于AMQP协议定义的一套API规范，提供了模板来发送和接收消息。包含两部分，其中spring-amqp是基础抽象，spring-rabbit是底层的默认实现。

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

1.1.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>

1.1.1.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: 60.205.140.72 # rabbitMQ的ip地址
    port: 5672 # 端口
    username: root
    password: 123456
    virtual-host: /

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.yyl.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);
    

1.1.2.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: 60.205.140.72 # rabbitMQ的ip地址
    port: 5672 # 端口
    username: root
    password: 123456
    virtual-host: /

然后在consumer服务的cn.yyl.mq.listener包中新建一个类SpringRabbitListener，代码如下：

package cn.yyl.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 + "】");
    

1.1.3.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

运行结果如下：

1.2.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。

1.2.1.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);
    

1.2.2.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。

1.2.3.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。

结果是一个消费者时执行了5s，两个消费者时执行了3s

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。

1.2.4.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

在运行消息发送者

我们可以看到接收能力快的他就接收的多，这就是“能者多劳”！

1.2.5.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

1.3.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！

下面我们来详细介绍一下Exchange的三种类型：

1.4.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 yyl.fanout，类型是Fanout
• 创建两个队列fanout.queue1和fanout.queue2，绑定到交换机yyl.fanout
  

1.4.1.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：

注意：

这里的队列一定要用Spring amqp里的Queue

import org.springframework.amqp.core.Queue;

完整代码如下：

package cn.yyl.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("yyl.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);
    

说明：
完成一个消息队列与交换机的绑定操作需要编写两个函数

首先需要创建建立消息队列的JavaBean

@Bean
public Queue YourQueue()
    return new Queue("fanout.queue");

Queue里是消息队列的名称

再进行队列与消息的绑定，创建绑定Bean

@Bean
public Binding bindingQueue(Queue YourQueue, FanoutExchange fanoutExchange)
    return BindingBuilder.bind(YourQueue).to(fanoutExchange);

1.4.2.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 = "yyl.fanout";
    // 消息
    String message = "hello, everyone!";
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);

1.4.3.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 + "】");

运行，观察消费者进程

两个消费者分别收到了交换机转发到两个队列的消息

1.4.4.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：import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.Queue;
• FanoutExchange：import org.springframework.amqp.core.FanoutExchange;
• Binding：import org.springframework.amqp.core.Binding;

三个Bean都是springframework.amqp中的实例。

1.5.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

代码流程如下：

1. 利用@RabbitListener声明Exchange、Queue、RoutingKey

2. 在consumer服务中，编写两个消费者方法，分别监听direct.queue1和direct.queue2

3. 在publisher中编写测试方法，向yyl. direct发送消息

1.5.1.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：

/*
注解开发：direct
 */
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "direct.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "yyl.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 = "yyl.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 + "】");

1.5.2.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 = "yyl.direct";
    // 消息
    String message = "红色警报！天上有奥特曼！";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message);

运行结果如下：

1.5.3.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

1.6.Topic

1.6.1.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china.# ，因此凡是以 china.开头的routing key 都会被匹配到。包括china.news和china.weather
• Queue2：绑定的是#.news ，因此凡是以 .news结尾的 routing key 都会被匹配。包括china.news和japan.news

案例需求：

实现思路如下：

1. 并利用@RabbitListener声明Exchange、Queue、RoutingKey

2. 在consumer服务中，编写两个消费者方法，分别监听topic.queue1和topic.queue2

3. 在publisher中编写测试方法，向yyl. topic发送消息
   

1.6.2.消息发送

在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法：

/**
     * topicExchange
     */
@Test
public void testSendTopicExchange() 
    // 交换机名称
    String exchangeName = "yyl.topic";
    // 消息
    String message = "喜报！孙悟空大战哥斯拉，胜!";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message);

1.6.3.消息接收

在consumer服务的SpringRabbitListener中添加方法：

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "yyl.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "china.#"
))
public void listenTopicQueue1(String msg)
    System.out.println("消费者接收到topic.queue1的消息：【" + msg + "】");


@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue2"),
    exchange = @Exchange(name = "yyl.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "#.news"
))
public void listenTopicQueue2(String msg)
    System.out.println("消费者接收到topic.queue2的消息：【" + msg + "】");

1.6.4.总结

描述下Direct交换机与Topic交换机的差异？

• Topic交换机接收的消息RoutingKey必须是多个单词，以 **.** 分割
• Topic交换机与队列绑定时的bindingKey可以指定通配符
• #：代表0个或多个词
• *：代表1个词

1.7.消息转换器

之前说过，Spring会把你发送的消息序列化为字节发送给MQ，接收消息的时候，还会把字节反序列化为Java对象。

只不过，默认情况下Spring采用的序列化方式是JDK序列化。众所周知，JDK序列化存在下列问题：

• 数据体积过大
• 有安全漏洞
• 可读性差

我们来测试一下。

1.7.1.测试默认转换器

我们修改消息发送的代码，发送一个Map对象：

@Test
public void testSendMap() throws InterruptedException 
    // 准备消息
    Map<String,Object> msg = new HashMap<>();
    msg.put("name", "Jack");
    msg.put("age", 21);
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("simple.queue","", msg);

停止consumer服务

发送消息后查看控制台：

1.7.2.配置JSON转换器

显然，JDK序列化方式并不合适。我们希望消息体的体积更小、可读性更高，因此可以使用JSON方式来做序列化和反序列化。

在publisher和consumer两个服务中都引入依赖：

<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
    <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
    <version>2.9.10</version>
</dependency>

配置消息转换器。

在启动类中添加一个Bean即可：

@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter()
    return new Jackson2JsonMessageConverter();