RabbitMQ

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。

异步通讯：就像发邮件，不需要马上回复。

两种方式各有优劣，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。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。

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：

总结：

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：

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。

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，比较常见的一种就是我们今天要学习的MQ技术。

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：

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.快速入门

2.1.安装RabbitMQ

安装RabbitMQ，参考：

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.导入Demo工程

准备一个Demo工程，mq-demo:

导入后可以看到结构如下：

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.入门案例

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  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("192.168.150.101");
 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();
 }
}

2.4.2.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  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("192.168.150.101");
 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。。。。");
 }
}

2.5.总结

基本消息队列的消息发送流程：

1. 建立connection

2. 创建channel

3. 利用channel声明队列

4. 利用channel向队列发送消息

基本消息队列的消息接收流程：

1. 建立connection

2. 创建channel

3. 利用channel声明队列

4. 定义consumer的消费行为handleDelivery()

5. 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：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:  192.168.150.101  # 主机名
 port:  5672  # 端口
 virtual-host:  /  # 虚拟主机
 username:  itcast  # 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  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

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

spring:
 rabbitmq:
 host:  192.168.150.101  # 主机名
 port:  5672  # 端口
 virtual-host:  /  # 虚拟主机
 username:  itcast  # 用户名
 password:  123321  # 密码

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

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 +  "】");
 }
}

3.1.3.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

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

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 itcast.fanout，类型是Fanout

• 创建两个队列fanout.queue1和fanout.queue2，绑定到交换机itcast.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  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);
 }
}

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  =  "itcast.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 +  "】");
}

3.4.4.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

• 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：

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itcast. 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  =  "itcast.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  =  "itcast.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  =  "itcast.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);
}

3.5.3.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

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itcast. topic发送消息

3.6.2.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  =  "itcast.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);
}

3.6.3.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  =  "itcast.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  =  "itcast.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 +  "】");
}

3.6.4.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

3.7.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。

3.7.1.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：

3.7.2.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();
}

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