Rabbitmq学习笔记三：工作队列work queue

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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Rabbitmq学习笔记三：工作队列work queue相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

前面我们已经实现了[rabbitMQ的helloWorld]参见(http://blog.csdn.net/u010416588/article/details/54615920),
这篇中我们将会创建一个工作队列用来在工作者（consumer）间分发耗时任务。

工作队列的主要任务是：避免立刻执行资源密集型任务，然后必须等待其完成。相反地，我们进行任务调度：我们把任务封装为消息发送给队列。工作进行在后台运行并不断的从队列中取出任务然后执行。当你运行了多个工作进程时，任务队列中的任务将会被工作进程共享执行。
这样的概念在web应用中极其有用，当在很短的HTTP请求间需要执行复杂的任务。

一 准备工作

1.1 发送端

我们使用Thread.sleep来模拟耗时的任务。我们在发送到队列的消息的末尾添加一定数量的点，每个点代表在工作线程中需要耗时1秒，例如hello…将会需要等待3秒。
NewTask.java

package com.gta.goldnock.mq.task;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;

public class NewTask 

    private final static String TASK_QUEUE_NAME = "task_queue";

    public static void main(String[] args) throws Exception
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("localhost");
        Connection connection = factory.newConnection();
        Channel channel = connection.createChannel();
        channel.queueDeclare(TASK_QUEUE_NAME, false, false, false, null);



        //发送10条消息，依次在消息后面附加1-10个点  
        for (int i = 0; i < 10; i++)  
          
            String dots = "";  
            for (int j = 0; j <= i; j++)  
              
                dots += ".";  
              
            String message = "helloworld" + dots+dots.length();  
            channel.basicPublish("", TASK_QUEUE_NAME, null, message.getBytes());  
            System.out.println(" [x] Sent '" + message + "'");
          


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

1.2 接收端

Worker.java

package com.gta.goldnock.mq.task;

import java.io.IOException;

import com.rabbitmq.client.AMQP;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.Consumer;
import com.rabbitmq.client.DefaultConsumer;
import com.rabbitmq.client.Envelope;
/**
 * 
* @ClassName: Worker
* @Description: TODO(消息接收类)
* @author yuhuan.gao
* @date 2017年1月20日 上午11:23:48
*
 */
public class Worker 

    //定义一个接收消息队列
    private static final String TASK_QUEUE_NAME = "task_queue";

      public static void main(String[] argv) throws Exception 
        //创建连接和通道
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("localhost");
        final Connection connection = factory.newConnection();
        final Channel channel = connection.createChannel();

        //申明接收消息队列
        channel.queueDeclare(TASK_QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        System.out.println(" [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C");

//      channel.basicQos(1);

        final Consumer consumer = new DefaultConsumer(channel) 
             @Override
             public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                     AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException 
                String message = new String(body, "UTF-8");

                System.out.println(" [x] Received '" + message);
                try 
                      doWork(message);
                     finally 
                      System.out.println(" [x] Done");
                      channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false);
                    
                  
            ;
            channel.basicConsume(TASK_QUEUE_NAME, true, consumer);
      

      /**
       * 
      * @Title: doWork
      * @Description: TODO(模拟做任务，每个'.'耗时一秒)
      * @param @param task    设定文件
      * @return void    返回类型
      * @throws
       */
      private static void doWork(String task) 
        for (char ch : task.toCharArray()) 
          if (ch == '.') 
            try 
              Thread.sleep(1000);
             catch (InterruptedException _ignored) 
              Thread.currentThread().interrupt();

二 Round-robin转发

使用任务队列的好处是能够很容易的并行工作。如果我们积压了很多工作，我们仅仅通过增加更多的工作者就可以解决问题，使系统的伸缩性更加容易。
下面我们先运行3个工作者（Work.java）实例，然后运行NewTask.java，3个工作者实例都会得到信息。但是如何分配呢？让我们来看输出结果
发送消息NewTask.java

 [x] Sent 'helloworld.1'
 [x] Sent 'helloworld..2'
 [x] Sent 'helloworld...3'
 [x] Sent 'helloworld....4'
 [x] Sent 'helloworld.....5'
 [x] Sent 'helloworld......6'
 [x] Sent 'helloworld.......7'
 [x] Sent 'helloworld........8'
 [x] Sent 'helloworld.........9'
 [x] Sent 'helloworld..........10'

接收端Work1

 [x] Received 'helloworld.1'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld....4'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.......7'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld..........10'
 [x] Done

接收端Work2

 [x] Received 'helloworld..2'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.....5'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld........8'
 [x] Done

接收端Work3

 [x] Received 'helloworld...3'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld......6'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.........9'
 [x] Done

可以看到，默认的，RabbitMQ会一个一个的发送信息给下一个消费者(consumer)，而不考虑每个任务的时长等等，且是一次性分配，并非一个一个分配。平均的每个消费者将会获得相等数量的消息。这样分发消息的方式叫做round-robin。

三 消息应答

3.1 关闭应答机制

执行一个任务需要花费几秒钟。你可能会担心当一个工作者在执行任务时发生中断。我们上面的代码，一旦RabbItMQ交付了一个信息给消费者，会马上从内存中移除这个信息。在这种情况下，如果杀死正在执行任务的某个工作者，我们会丢失它正在处理的信息。我们也会丢失已经转发给这个工作者且它还未执行的消息。
上面的例子，我们首先开启两个任务，然后执行发送任务的代码（NewTask.java），然后立即关闭第二个任务，结果为：
Work1

 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
 [x] Received 'helloworld.1'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld...3'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.....5'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.......7'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.........9'
 [x] Done

Work2

[*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
 [x] Received 'helloworld..2'
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld....4'

可以看到，第二个工作者至少丢失了6，8，10号任务，且4号任务未完成。
但是，我们不希望丢失任何任务（信息）。当某个工作者（接收者）被杀死时，我们希望将任务传递给另一个工作者。

3.2 打开应答机制

为了保证消息永远不会丢失，RabbitMQ支持消息应答（message acknowledgments）。消费者发送应答给RabbitMQ，告诉它信息已经被接收和处理，然后RabbitMQ可以自由的进行信息删除。
如果消费者被杀死而没有发送应答，RabbitMQ会认为该信息没有被完全的处理，然后将会重新转发给别的消费者。通过这种方式，你可以确认信息不会被丢失，即使消费者偶尔被杀死。
这种机制并没有超时时间这么一说，RabbitMQ只有在消费者连接断开时重新转发此信息。如果消费者处理一个信息需要耗费特别特别长的时间是允许的。
消息应答默认是打开的（为false）。上面的代码中我们通过显示的设置autoAsk=true关闭了这种机制。下面我们修改代码（Work.java）：

 //这里auto=false表示打开应答机制
 boolean autoAck = false;
 channel.basicConsume(TASK_QUEUE_NAME, autoAck, consumer);

重新重复上面步骤，我们发现，当中断一个Work后，消息不会丢失，而是被转发到了另一个Work,并且被执行。
Work1

 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
 [x] Received 'helloworld.1
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld...3

Work2

 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
 [x] Received 'helloworld..2
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld....4
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld......6
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld........8
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld..........10
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld...3
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.....5
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.......7
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.........9
 [x] Done

可以看到，终端Work1,当Work2执行完分配的任务后，会继续执行Work1未完成的任务。

四 消息持久化（message durability）

上面我们已经知道了即使消费者被杀死，消息也不会被丢失。但是如果此时RabbitMQ服务被停止，我们的消息仍然会丢失。
当RabbitMQ退出或者异常退出，将会丢失所有的队列和信息，除非你告诉它不要丢失。我们需要做两件事来确保信息不会被丢失：我们需要给所有的队列和消息设置持久化的标志。

4.1 队列持久化

我们需要确认RabbitMQ永远不会丢失我们的队列。为了这样，我们需要声明它为持久化的。

boolean durable = true;
channel.queueDeclare("task_queue", durable, false, false, null);

注：RabbitMQ不允许使用不同的参数重新定义一个队列，所以已经存在的队列，我们无法修改其属性。
如重复定义我们可能遇到下面的错误

...
Caused by: com.rabbitmq.client.ShutdownSignalException: channel error; protocol method: #method<channel.close>(reply-code=406, reply-text=PRECONDITION_FAILED - inequivalent arg 'durable' for queue 'task_queue' in vhost '/': received 'true' but current is 'false', class-id=50, method-id=10)
    at com.rabbitmq.utility.ValueOrException.getValue(ValueOrException.java:66)
    at com.rabbitmq.utility.BlockingValueOrException.uninterruptibleGetValue(BlockingValueOrException.java:32)
    at com.rabbitmq.client.impl.AMQChannel$BlockingRpcContinuation.getReply(AMQChannel.java:366)
    at com.rabbitmq.client.impl.AMQChannel.privateRpc(AMQChannel.java:229)
    at com.rabbitmq.client.impl.AMQChannel.exnWrappingRpc(AMQChannel.java:117)
    ... 3 more

原因是使用不同的参数定义同一个队列

  channel.queueDeclare(TASK_QUEUE_NAME, false, false, false, null);

重复定义

  channel.queueDeclare(TASK_QUEUE_NAME, true, false, false, null);

就出错了。
解决方案：清空队列或者修改队列名

查看所有队列信息
# rabbitmqctl list_queues
关闭应用
# rabbitmqctl stop_app
清除所有队列
# rabbitmqctl reset
启动应用，和上述关闭命令配合使用，达到清空队列的目的
# rabbitmqctl start_app

4.2 消息持久化

我们需要标识我们的信息为持久化的。通过设置
MessageProperties（implements BasicProperties）值为PERSISTENT_TEXT_PLAIN。

channel.basicPublish("", "task_queue",MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN,message.getBytes());

4.3 验证

现在你可以执行一个发送消息的程序，然后关闭服务，再重新启动服务，运行消费者程序做下实验。
现在关闭接收消息的服务，分别运行发送消息程序，其中队列hello未持久化，task_queue持久化，且发送至task_queue的消息也持久化。

可以看到有连个队列，且hello队列中有一条消息，task_queue队列中有10条消息。
关闭rabbitMQ服务并重启，再次查看

可以看到队列hello已经丢失。而task_queue的队列依然在且消息也未丢失。

五 公平分配（Fair Dispatch）

或许会发现，目前的消息转发机制（Round-robin）并非是我们想要的。例如，这样一种情况，对于两个消费者，有一系列的任务，奇数任务特别耗时，而偶数任务却很轻松，这样造成一个消费者一直繁忙，另一个消费者却很快执行完任务后等待。
造成这样的原因是因为RabbitMQ仅仅是当消息到达队列进行转发消息。并不在乎有多少任务消费者并未传递一个应答给RabbitMQ。仅仅盲目转发所有的奇数给一个消费者，偶数给另一个消费者。

为了解决这样的问题，我们可以使用basicQos方法，传递参数为prefetchCount = 1。这样告诉RabbitMQ不要在同一时间给一个消费者超过一条消息。换句话说，只有在消费者空闲的时候会发送下一条信息。
在Work.java中加入

 int prefetchCount = 1;
 channel.basicQos(prefetchCount);

注：如果所有的工作者都处于繁忙状态，你的队列有可能被填充满。你可能会观察队列的使用情况，然后增加工作者，或者使用别的什么策略。
测试：改变发送消息的代码，将消息末尾点数改为10-1个，然后首先开启两个工作者，接着发送消息：

Work1

 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
 [x] Received 'helloworld..........10
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.......7
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld....4
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld..2
 [x] Done

Work2

 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
 [x] Received 'helloworld.........9
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld........8
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.....5
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld.1
 [x] Done

中途添加Work3

 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
 [x] Received 'helloworld......6
 [x] Done
 [x] Received 'helloworld...3
 [x] Done
可以看出此时并没有按照之前的Round-robin机制进行转发消息，而是当消费者不忙时进行转发。且这种模式下支持动态增加消费者，因为消息并没有发送出去，动态增加了消费者马上投入工作。而默认的转发机制会造成，即使动态增加了消费者，此时的消息已经分配完毕，无法立即加入工作，即使有很多未完成的任务。

附

完整代码NewTask.java

package com.gta.goldnock.mq.task;

import com.rabbitmq.client.AMQP.BasicProperties;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.MessageProperties;

public class NewTask 

    private final static String TASK_QUEUE_NAME = "task_queue";

    public static void main(String[] args) throws Exception
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("localhost");
        Connection connection = factory.newConnection();
        Channel channel = connection.createChannel();
        //队列持久化，在RabbitMQ重启保证队列不会丢失
        boolean durable = true;
        channel.queueDeclare(TASK_QUEUE_NAME, durable, false, false, null);



        //发送10条消息，依次在消息后面附加1-10个点  
        for (int i = 10; i > 0; i--)  
          
            String dots = "";  
            for (int j = 0; j < i; j++)  
              
                dots += ".";  
              
            String message = "helloworld" + dots+dots.length();  
            //MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN消息持久化，保证服务重启后消息不会丢失
            channel.basicPublish("", TASK_QUEUE_NAME, 
                    MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN, message.getBytes());  
            System.out.println(" [x] Sent '" + message + "'");
          

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

Work.java

package com.gta.goldnock.mq.task;

import java.io.IOException;

import com.rabbitmq.client.AMQP;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.Consumer;
import com.rabbitmq.client.DefaultConsumer;
import com.rabbitmq.client.Envelope;
/**
 * 
* @ClassName: Worker
* @Description: TODO(消息接收类)
* @author yuhuan.gao
* @date 2017年1月20日 上午11:23:48
*
 */
public class Worker 

    //定义一个接收消息队列
    private static final String TASK_QUEUE_NAME = "task_queue";

      public static void main(String[] argv) throws Exception 
        //创建连接和通道
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("localhost");
        final Connection connection = factory.newConnection();
        final Channel channel = connection.createChannel();

        //队列持久化，在RabbitMQ重启保证队列不会丢失
        boolean durable = true;
        channel.queueDeclare(TASK_QUEUE_NAME, durable, false, false, null);
        System.out.println(" [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C");


        //只有在消费者空闲的时候会发送下一条信息
        int prefetchCount = 1;
        channel.basicQos(prefetchCount);

        final Consumer consumer = new DefaultConsumer(channel) 
             @Override
             public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                     AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException 
                String message = new String(body, "UTF-8");

                System.out.println(" [x] Received '" + message);
                try 
                      doWork(message);
                     finally 
                      System.out.println(" [x] Done");
                      channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false);
                    
                  
            ;
            //这里auto=false表示代开应答机制
            boolean autoAck = false;
            channel.basicConsume(TASK_QUEUE_NAME, autoAck, consumer);
      

      /**
       * 
      * @Title: doWork
      * @Description: TODO(模拟做任务，每个'.'耗时一秒)
      * @param @param task    设定文件
      * @return void    返回类型
      * @throws
       */
      private static void doWork(String task) 
        for (char ch : task.toCharArray()) 
          if (ch == '.') 
            try 
              Thread.sleep(1000);
             catch (InterruptedException _ignored) 
              Thread.currentThread().interrupt();

以上是关于Rabbitmq学习笔记三：工作队列work queue的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

RabbitMQ学习笔记

RabbitMQ学习总结（上）——RabbitMQ介绍安装 和 Work Queues模式

RabbitMQ学习笔记四：消息Publish/Subscrible

RabbitMQ学习笔记四：消息Publish/Subscrible

2. RabbitMQ 之Work Queues (工作队列)

RabbitMQ Work Queues(工作队列)