RabbitMQ 介绍与 SpringBootAMQP使用

紫霖ty2023-10-09 10:30

一、MQ概述

异步通信的优点：

  • 耦合度低
  • 吞吐量提升
  • 故障隔离
  • 流量削峰

异步通信的缺点：

  • 依赖于Broker的可靠性、安全性、吞吐能力
  • 架构复杂，业务么有明显的流程线，不方便追踪管理

什么是的MQ

MQ（Message Queue）,消息队列，就是放消息的队列。也是事件驱动架构中的Broker。

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 毫秒级
消息可靠性 高 一般 高 一般

二、RabbitMQ概述

1. RabbitMQ的结构和概念

  • Channel：操作MQ的工具
  • Exchange：路由消息到队列中
  • Queue：缓存消息
  • Virtual Host：虚拟主机，是对Queue、Exchange等资源的逻辑分组


2. 常见消息模型

  • 基本消息队列（BasicQueue）

    • 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

  • 工作消息队列（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，多个消费者共同进行消息处理，提高消费速度。

  • 发布订阅（Publish、Subscribe），根据交换机类型不同分为三种：

  • 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 Exchange： 广播

    在广播模式下，消息发送流程：

    复制代码 
    - 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

  • Direct Exchange：路由

    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，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

  • Topic Exchange：主题

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。

通配符规则：

  • #：匹配一个或多个词
  • *：匹配不多不少恰好1个词

如下图：

  • 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

3. RabbitMQ的安装

1、安装Erlang：RabbitMQ是用Erlang编写的，因此首先需要安装Erlang运行环境（注意Erlang与RabbitMQ的对应版本）。运行以下命令进行安装：sudo apt install erlang

2、在线拉取镜像：docker pull rabbitmq:3-management

3、运行以下命令来下载并启动RabbitMQ Docker镜像：docker run -d --name rabbitmq -p 5672:5672 -p 15672:15672 rabbitmq:3-management

4、浏览器访问RabbitMQ管理页面：http://IP:15672/（注意：若网页无法访问，可能是rabbitmq_management插件未启用）

5、进入sbin目录下，查看插件，命令：rabbitmq-plugins list

6、 若 rabbitmq_management 插件未启用（状态无 * ），通过命令启用该插件：rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management

7、启用后，重新访问地址，用户名/密码默认：guest/guest

三、SpringAMQP

AMQP，Adanced Message Queuing Protocol，是用于在应用程序之间传递业务消息的开发标准，与语言和平台无关。

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

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、使用SpringBootAMQP- SimpleQueue的步骤

  • 引入AMQP的Starter依赖
java 复制代码 
<!--AMQP依赖，包含RabbitMQ-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>
  • 配置RabbitMQ地址
java 复制代码 
logging:
  pattern:
    dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS
spring:
  rabbitmq:
    host: 127.0.0.1
    port: 5672
    username: guest
    password: guest
    virtual-host: /
    listener:
      simple:
        prefetch: 3 # 每次只能获取一条消息，处理完成才能获取下一个消息
  • 利用RabbitTemplate的convertAndSend方法
java 复制代码 
package com.example.rabbitmq_demo;

import org.junit.jupiter.api.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
class RabbitmqDemoApplicationTests {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSimpleQueue() {
        //queueName
        String queueName = "ty.simple.queue";

        //message
        String message = "hello world ";

        //send Message
        rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message);
    }

}

2、使用SpringBootAMQP- FanoutExchange的步骤

  • 创建Spring配置类，绑定交换机 - 队列
java 复制代码 
package com.example.rabbitmq_demo.consumer.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 {

    @Bean
    public FanoutExchange fanoutExchange(){
        return new FanoutExchange("ty.fanout");
    }

    @Bean
    public Queue fanoutQueue1(){
        return new Queue("fanout.queue1");
    }

    @Bean
    public Queue fanoutQueue2(){
        return new Queue("fanout.queue2");
    }

    /**
     * 绑定交换机与队列
     */
    @Bean
    public Binding fanoutBinding1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange);
    }

    @Bean
    public Binding fanoutBinding2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange);
    }
}
  • 利用RabbitTemplate的convertAndSend方法
java 复制代码 
package com.example.rabbitmq_demo;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
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
class RabbitmqDemoApplicationTests {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendFanoutExchange() {
        //exchangeName
        String exchangeName = "ty.fanout";

        //message
        String message = "hello world fanout";

        //send Message
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);

    }

}

2、使用SpringBootAMQP- Direct的步骤

  • 基于注解来声明队列和交换机
java 复制代码 
package com.example.rabbitmq_demo.consumer;

import org.springframework.amqp.core.ExchangeTypes;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.Exchange;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.Queue;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.QueueBinding;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class ConsumerDemo {

    /**
     * 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
     * @param msg
     */
    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "ty.direct.queue1"),
            exchange = @Exchange(name = "ty.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
            key = {"red", "green"}
    ))
    public void listenDirectQueue1(String msg){
        System.out.println("listener ty.direct.queue1 Get message : " + msg);
    }

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "ty.direct.queue2"),
            exchange = @Exchange(name = "ty.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
            key = {"red", "blue"}
    ))
    public void listenDirectQueue2(String msg){
        System.out.println("listener ty.direct.queue2 Get message : " + msg);
    }
}
  • 通过convertAndSend发送消息，会根据的RoutingKey，将消息发送至指定队列。
java 复制代码 
package com.example.rabbitmq_demo;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
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
class RabbitmqDemoApplicationTests {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;
    
    @Test
    public void testSendDirectExchange(){
        String exchangeName = "ty.direct";
        String message = "hello ty";
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message);
    }
}

3、使用SpringBootAMQP- Tpic的步骤

  • 基于注解来声明队列和交换机
java 复制代码 
package com.example.rabbitmq_demo.consumer;

import org.springframework.amqp.core.ExchangeTypes;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.Exchange;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.Queue;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.QueueBinding;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class ConsumerDemo {
    /**
     * 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
     * @param msg
     */
    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "ty.topic.queue1"),
            exchange = @Exchange(name = "ty.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
            key = "ty.#"
    ))
    public void listenTopicQueue1(String msg){
        System.out.println("listener ty.topic.queue1 Get message : " + msg);
    }

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "ty.topic.queue2"),
            exchange = @Exchange(name = "ty.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
            key = "#.tyty"
    ))
    public void listenTopicQueue2(String msg){
        System.out.println("listener ty.topic.queue2 Get message : " + msg);
    }
}
  • 根据RoutingKey通配符，发送到对应Queue
java 复制代码 
package com.example.rabbitmq_demo;

import org.junit.jupiter.api.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
class RabbitmqDemoApplicationTests {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendTopicExchange(){
        String exchangeName = "ty.topic";
        String message = "hello ty";
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "ty.tyty", message);
    }

}

4、SpringBootAMQP对象序列化

SpringBootAMQP默认使用的是 x-java-serialized-object，JDK序列化数据体积过大、有安全漏洞，且可读性差。

可通过配置JSON转换器，使用Json的方式做序列化和反序列化。

  • 引入jar
java 复制代码 
<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
    <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
    <version>2.9.10</version>
</dependency>
  • 配置类中增加Bean
java 复制代码 
@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){
    return new Jackson2JsonMessageConverter();
}
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