2024.2.4 模拟实现 RabbitMQ —— 实现核心类

目录

引言

[创建 Spring Boot 项目](#创建 Spring Boot 项目)

[编写 Exchange 实体类](#编写 Exchange 实体类)

[编写 Queue 实体类](#编写 Queue 实体类)

[编写 Binding 实体类](#编写 Binding 实体类)

[编写 Message 实体类](#编写 Message 实体类)


引言

  • 上图为模块设计图

  • 此处实现核心类为了简便,我们引用 Lombok(可点击下方链接了解 Lombok 的使用)

IDEA 配置 Lombok

创建 Spring Boot 项目

1、创建一个 Spring Boot 项目 并 创建相应的目录结构


注意:

  • 消息队列中存在下列比较核心的概念
  1. 交换机(exchange)
  2. 队列(queue)
  3. 绑定(binding)
  4. 消息(message)
  • 上述这些均存在于 Broker Server 中,所以我们在 mqserver 目录中进行创建实体类

编写 Exchange 实体类

1、使用一个枚举类 枚举出三种交换机类型

java 复制代码
public enum ExchangeType {
    DIRECT(0),
    FANOUT(1),
    TOPIC(2);

    private final int type;

    private ExchangeType(int type) {
        this.type = type;
    }

    private int getType() {
        return type;
    }
}

2、编写 Exchange 实体类

java 复制代码
import com.fasterxml.jackson.core.JsonProcessingException;
import com.fasterxml.jackson.core.type.TypeReference;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import lombok.Data;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/*
* 这个类表示一个交换机
* */
@Data
public class Exchange {
//    此处使用 name 来作为交换机的身份标识 (唯一的)
    private String name;
//    交换机类型,DIRECT,FANOUT,TOPIC
    private ExchangeType type = ExchangeType.DIRECT;
//    该交换机是否要持久化存储 ture 表示需要持久化;false 表示不必持久化
    private boolean durable = false;
//    针对 交换机 队列,绑定,消息.... 内存中也需要存储(执行效率高),硬盘上也需要存储(持久化)
//    有些交换机,队列,绑定等,是需要持久化存储,但是有些则不需要
//    用户使用的时候,就可以通过 开关(boolean 值)来决定是否真的需要持久化

//    如果当前交换机没人使用了,就会自动被删除(对于生产者而言)
//    这个属性暂时先列在这里,后续的代码中并没有真的实现这个自动删除功能(RabbitMQ 是有的)
    private boolean autoDelete = false;
//    argument 表示的是创建交换机时指定的一些额外的参数选项,后续代码中并没有真的实现对应的功能,先列出来(RabbitMQ 也是有的)
//    为了把这个 argument 给存到数据库中,就需要把 Map 转成 json 格式的字符串
    private Map<String,Object> arguments = new HashMap<>();
//    argument 可以称为 "参数" 或 "选项", 可以有,也可以没有,通过选项来开启不同的功能
}

编写 Queue 实体类

1、编写 Queue****实体类

java 复制代码
import com.fasterxml.jackson.core.JsonProcessingException;
import com.fasterxml.jackson.core.type.TypeReference;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import lombok.Data;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/*
* 这个类表示一个存储消息的队列
* MSG ------> Message
* */
@Data
public class MSGQueue {
//    表示队列的身份标识
    private String name;
//    标识队列是否持久化,true 持久化保存,false 表示不持久化
    private boolean durable = false;
//    这个属性为 true,表示这个队列只能被一个消费者使用(别人用不了)如果为 false 则是大家都能使用
//    这个 独占 功能,也是先把字段列在这里,具体的独占功能暂时先不实现
    private boolean exclusive = false;
//    为 ture 表示没有人使用之后,就自动删除  false 则是不会自动删除(对于消费者而言)
    private boolean autoDelete = false;
//    表示拓展参数,当前也是先列在这里,先暂时不实现
    private Map<String,Object> arguments = new HashMap<>();
}

注意:

  • 此处为了与标准库中的 Queue 类稍作区分,我们直接取名为 MSGQueue 类

编写 Binding 实体类

1、编写 Binding实体类

java 复制代码
import lombok.Data;

/*
* 表示队列和交换机之间的关联关系
* */
@Data
public class Binding {
    private String exchangeName;
    private String queueName;
//    这里的 bindingKey 就是在出题
    private String bindingKey;

//    binding 这个东西,依附于 Exchange 和 Queue 的
//    比如,对于持久化来说,如果 Exchange 和 Queue 任何一个都没有持久化
//    此时你针对 Binding 持久化是没有任何意义的
}

编写 Message 实体类

  • Message 主要包含三个部分
  1. 属性部分 BasicProperties
  2. 正文部分 byte[]
  3. 辅助属性 offsetBeg、offsetEnd 、isValid

1、编写 Message 实体类

java 复制代码
import lombok.Data;

import java.io.Serializable;
import java.util.UUID;

/*
* 表示一个要传递的消息
* 注意!!此处的 Message 对象,是需要能够在网络上删除,并且也需要能写入到文件中
* 此时就需要针对 Message 进行序列化和反序列化
* 此处使用 标准库自带的 序列化/反序列化 操作
* */
@Data
public class Message implements Serializable {
//    这两个属性是 Message 最核心的部分
    private BasicProperties basicProperties = new BasicProperties();
    private byte[] body;

//    下面的属性则是辅助用的属性
//    Message 后续会持久化到文件中(如果持久化的话)
//    一个文件中会存储很多的消息,如何找到某个消息,在文件中的具体位置呢?
//    使用下面两个偏移量来进行表示 [offsetBeg,offsetEnd)
//    这俩属性并不需要被序列化保存到文件中 此时消息一旦被写入文件之后,所在的位置就固定了,并不需要单独存储
//    这俩属性存在的目的,主要就是为了让内存中的 Message 对象,能够快速找到对应的硬盘上的 Message 的位置
    private transient long offsetBeg = 0; // 消息数据的开头距离文件开头的位置偏移(字节)
    private transient long offsetEnd = 0; // 消息数据的结尾距离文件开头的位置便宜(字节)

//    使用这个属性表示该消息在文件中是否是有效消息(针对文件中的消息,如果删除,使用逻辑删除的方式)
//    0x1 表示有效,0x0 表示无效
    private byte isValid = 0x1;

//    创建一个工厂方法,让工厂方法来帮我们封装一下创建 Message 对象的过程
//    这个方法中创建 Message 对象,会自动生成唯一的 MessageId
//    万一 routingKey 和 basicProperties 里的 routingKey 冲突,以外面的为主
    public static Message createMessageWithId(String routingKey, BasicProperties basicProperties,byte[] body) {
        Message message = new Message();
        if (basicProperties != null) {
            message.setBasicProperties(basicProperties);
        }
//        此处生成的 MessageId 以 M- 作为前缀
        message.setMessageId("M-" + UUID.randomUUID());
        message.setRoutingKey(routingKey);
        message.body = body;
//        此处是把 body 和 basicProperties 先设置出来,这俩个是 Message 的核心内容
//        而 offsetBeg,offsetEnd,isValid,则是消息持久化的时候才会用到,在把消息写入文件之前再进行设定
//        此处只是在内存中创建一个 Message 对象
        return message;
    }

    public String getMessageId() {
        return basicProperties.getMessageId();
    }

    private void setMessageId(String messageId) {
        basicProperties.setMessageId(messageId);
    }

    public String getRoutingKey() {
        return basicProperties.getRoutingKey();
    }

    public void setRoutingKey(String routingKey) {
        basicProperties.setRoutingKey(routingKey);
    }

    public int getDeliverMode() {
        return basicProperties.getDeliverMode();
    }

    public void setDeliverMode(int deliverMode) {
        basicProperties.setDeliverMode(deliverMode);
    }
}

注意点一:

  • 此处我们将使用标准库自带的方式进行序列化/反序列化,而不使用 JSON 方式
  • JSON 本质上是文本格式,即里面放的也是文本类型的数据
  • 而 Message 中存储的是 二进制数据
  • 所以我们直接让 需要被序列化的类实现一个 Serializable 接口即可

注意点二:

  • 以往实现一个接口,都是为了重写里面的某个/某些方法
  • 但是 Serializable 接口无需重写任何方法

注意点三:

  • 如图所示,辅助属性 offsetBeg 和 offsetEnd 仅用于标识某一消息在文件中的具体位置
  • 而不是将这俩属性,像如同 属性部分 和 正文部分 序列化保存到文件中!
  • 所以我们给这两个成员变量加上 trasient 关键字,用于防止被序列化

注意点四:

  • UUID 是编程中,一种用来生成唯一 id 的算法

注意点五:

  • 数据库也好,硬盘文件也好,在删除数据时,很多时候均会使用到 逻辑删除
  • 不是真删除了,而是标记成 "无效"

2、编写属性部分 BasicProperties

java 复制代码
import lombok.Data;

import java.io.Serializable;

@Data
public class BasicProperties implements Serializable {
//    消息的唯一身份标识 此处为了保证 id 的唯一性,使用 UUID 来作为 messageId
    private String messageId;
//    是一个消息上带有的内容,和 bindingKey 做匹配
//    如果当前的交换机类型是 DIRECT,此时 routingKey 就表示要转发的队列名
//    如果当前的交换机类型是 FANOUT,此时 routingKey 无意义(不使用)
//    如果当前的交换机类型是 TOPIC,此时 routingKey 就要和 bindingKey 做匹配,符合要求才能转发给对应队列
    private String routingKey;

//    表示消息是否要持久化, 1 表示不持久化, 2 表示持久化 (RabbitMQ 就是这样做的)
    private  int deliverMode = 1;

//    其实针对 RabbitMQ 来说,BasicProperties 里面还有很多别的属性,其他的属性暂时先不考虑了
}

注意:

  • Message 实体类实现了 Serializable 接口用于序列化
  • BasicProperties 类作为 Message 的属性部分,也需实现 Serializable 接口用于序列化
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