RabbitMQ

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RabbitMQ

初识MQ

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。

同步通讯

Feign调用属于同步方式,能够实时得到结果

但也存在一些问题:

  • 耦合度高:每次加入新的需求,就需要修改原来的代码
  • 性能下降:服务调用者需要等待服务提供者响应,如果调用链过长则响应时间等于每次调用时间之和
  • 资源浪费:调用链中的每个服务在等待响应过程中,不能释放请求占用的资源,高并发场景下会极度浪费系统资源
  • 级联失败:如果服务提供者出现问题,所有调用方都会跟着出问题,导致微服务群故障

异步通讯

异步调用能够避免上述同步通讯存在的问题

解除耦合:发布者与订阅者,两者间不直接通信,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

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
MQ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 一般
单机吞吐量 一般 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 一般 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

RabbitMq安装

  1. 在线拉取
sh 复制代码
docker pull rabbitmq:3-management
  1. 将镜像运行为容器
sh 复制代码
docker run \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=root \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=root \
 --name mq \
 --hostname mq1 \
 -p 15672:15672 \
 -p 5672:5672 \
 -d \
 rabbitmq:3-management

这里-e配置环境变量,user和pass是用于配置用户id和密码

--name配置容器名称

--hostname配置主机名称

-p配置端口,绑定了15672和5672两个端口

  • 5672 端口:这是 RabbitMQ 的主要端口,用于处理 AMQP 协议的传输和处理。因此,需要将容器中的 5672 端口映射到主机上的 5672 端口,以便可以通过主机访问 RabbitMQ。
  • 15672 端口:这是 RabbitMQ 的管理控制台端口,用于提供 Web 界面,以便管理员可以监视和管理 RabbitMQ。因此,需要将容器中的 15672 端口映射到主机上的 15672 端口,以便可以通过浏览器访问 RabbitMQ 的管理控制台。
    -d 设置容器后台运行,如果不设置的话,容器将占用终端在前台运行
  1. RabbitMQ集群部署
  • 普通模式:普通模式集群不进行数据同步,每个MQ都有自己的队列、数据信息(其它元数据信息如交换机等会同步)。例如我们有2个MQ:mq1,和mq2,如果你的消息在mq1,而你连接到了mq2,那么mq2会去mq1拉取消息,然后返回给你。如果mq1宕机,消息就会丢失。
  • 镜像模式:与普通模式不同,队列会在各个mq的镜像节点之间同步,因此你连接到任何一个镜像节点,均可获取到消息。而且如果一个节点宕机,并不会导致数据丢失。不过,这种方式增加了数据同步的带宽消耗。

RabbitMQ架构

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

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:

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

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:

java 复制代码
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("192.168.133.128");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("root");
        factory.setPassword("root");
        // 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();

    }
}

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:

java 复制代码
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("192.168.133.128");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("root");
        factory.setPassword("root");
        // 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,利用
        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:

  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

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

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

Basic Queue 简单队列模型

  1. 在父工程mq-demo中引入依赖
xml 复制代码
<!--AMQP依赖,包含RabbitMQ-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>
  1. 配置publisher的application.yml(配置MQ地址)
    在publilsher服务的application.yml中配置:
yml 复制代码
spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.133.128 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: root # 用户名
    password: root # 密码
  1. 在publisher服务中编写测试类
    利用RabbitTemplate实现消息发送:
java 复制代码
@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. 配置consumer的application.yml
    配置MQ地址,在consumer服务的application.yml中添加配置:
yml 复制代码
spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.133.128 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: root # 用户名
    password: root # 密码
  1. 在consumer服务中创建一个类SpringRabbitListener
java 复制代码
@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. 启动consumer服务,在publisher服务中运行测试代码,发送MQ消息

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. 循环发送消息,模拟大量消息堆积现象
java 复制代码
@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. 在consumer的SpringRabbitListener中添加多个新方法,模拟多个消费者绑定同一队列
java 复制代码
@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);
}
  1. 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。

  1. 能者多劳(优化)
    修改consumer服务的application.yml文件,添加配置:
yml 复制代码
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

即不提前从消息队列中获取消息,而是处理完这条消息后再去消息队列中获取下一条消息

发布/订阅

发布订阅的模型如图:

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!

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
  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:
java 复制代码
@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);
    }
}
  1. 在publisher中添加测试方法
java 复制代码
@Test
public void testFanoutExchange() {
    // 队列名称
    String exchangeName = "itcast.fanout";
    // 消息
    String message = "hello, everyone!";
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
}
  1. 在consumer服务的SpringRabbitListener中添加两个方法,作为消费者:
java 复制代码
@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 + "】");
}
  1. 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

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
  1. 声明队列和交换机
  • 基于@Bean的方式声明队列和交换机(类似Fanout,但比较麻烦)
  • 基于注解方式声明队列和交换机(直接在consumer的服务上对@RabbitListener进行扩展即可)
java 复制代码
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "direct.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "rainbow.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 = "rainbow.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 + "】");
}

@RabbitListener中使用bindings = @QueueBinding(......)进行绑定

其中@QueueBinding中需要指定以下参数

  • value指定@Queue,需要队列名称
  • exchange指定@Exchange,需要交换机名称和交换机类型
  • key指定RoutingKey,用字符串数组表示路由key
  1. 消息发送
    在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法:
java 复制代码
@Test
public void testSendDirectExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "rainbow.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);
}
  1. 启动服务进行测试
    只有当publisher指定routing key对应的queue才能接收消息

Topic

Topic类型的ExchangeDirect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

  1. publisher中添加测试方法
  2. consumer服务中添加RabbitListener方法
  3. 测试

消息转换器

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。

默认情况下Spring采用的序列化方式是JDK序列化

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

配置JSON转换器

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。

  1. 在publisher和consumer两个服务中都引入依赖
xml 复制代码
<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
    <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
    <version>2.9.10</version>
</dependency>
  1. 在启动类中添加@Bean
java 复制代码
@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){
    return new Jackson2JsonMessageConverter();
}
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