RabbitMQ

Rainbow_19912023-07-26 12:17

文章目录

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 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

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

  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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