RabbitMQ入门指南(四)：交换机与案例解析

前言

RabbitMQ是一个高效、可靠的开源消息队列系统，广泛用于软件开发、数据传输、微服务等领域。本文主要介绍了交换机在RabbitMQ中的作用与类型、交换机案例（Fanout交换机、Direct交换机、Topic交换机）等内容。

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一、交换机在RabbitMQ中的作用与类型

在RabbitMQ中，交换机是一个核心组件，它起到了连接生产者、队列和交换机之间的桥梁作用。交换机的存在改变了消息发送的模式，它接收生产者的消息，并根据特定的路由规则，将消息转发到相应的队列。

案例模型：

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交换机的类型：

• Fanout交换机

  • 类型：广播
  • 功能：将消息发送给所有绑定到交换机的队列。这意味着，无论队列是否订阅了消息，只要它们与交换机绑定，它们都会收到消息。
  • 示例：如果有一个Fanout交换机，并且有两个队列A和B分别绑定到了这个交换机上。当生产者向这个交换机发送消息时，A和B两个队列都会收到这条消息。

• Direct交换机

  • 类型：订阅
  • 功能：基于RoutingKey（路由键）将消息发送给订阅了相应RoutingKey的队列。如果一个队列没有订阅某个RoutingKey的消息，那么它就不会收到这个消息。
  • 示例：假设有两个队列A和B，它们都订阅了RoutingKey为"key1"的消息。如果有一个Direct交换机，并且它接收到一条RoutingKey为"key1"的消息，那么这条消息会被发送到A和B两个队列。

• Topic交换机

  • 类型：通配符订阅
  • 功能：基于RoutingKey（路由键）发送消息给订阅了与RoutingKey匹配的队列。与Direct交换机不同的是，RoutingKey可以使用通配符。
  • 示例：假设有两个队列A和B，A订阅了"key.#"的消息，B订阅了"key.*"的消息。如果有一个Topic交换机，并且它接收到一条RoutingKey为"key.test"的消息，那么这条消息会被发送到A和B两个队列。

• Headers交换机

  • 类型：头匹配
  • 功能：基于消息的头部属性进行匹配，将消息发送给匹配了这些属性的队列。这种类型的交换机使用的较少。

交换机的选择和使用：

在选择和使用交换机时，需要根据业务需求和场景来决定使用哪种类型的交换机。如果需要将消息广播给所有相关的队列，那么Fanout交换机是一个很好的选择。如果需要根据特定的RoutingKey将消息发送给特定的队列，那么Direct或Topic交换机是合适的选择。而Headers交换机由于其较少的使用场景和特定的行为，通常在特定的情况下才会使用。

二、交换机案例

1.Fanout交换机（广播）

案例模型：

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• 多个队列：在这种模式下，可以存在多个队列，这些队列都绑定到同一个交换器上。
• 队列与交换器的绑定：每个队列都需要绑定到至少一个交换器上。这是消息路由的关键步骤，因为只有绑定了交换器的队列才能接收来自该交换器的消息。
• 生产者发送消息：生产者将消息发送到交换机，而不是直接发送到队列。这意味着生产者不需要知道关于队列的任何信息，只需要知道交换器的存在和如何将消息发送到交换器。
• 交换机的行为：当交换机接收到来自生产者的消息时，它会将这个消息发送到所有与该交换机绑定的队列。这是一个非常强大的特性，因为它允许一个消息被广播到多个队列，每个队列都可以有自己的消费者来处理这个消息。
• 消费者接收消息：如果一个或多个消费者订阅了某个队列，那么他们都可以接收到来自该队列的消息。这意味着消费者不需要知道关于交换机的任何信息，只需要知道如何订阅和接收来自特定队列的消息。

在RabbitMQ管理控制台新建两个队列：

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查看新建结果：

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新建一个交换机，选择fanout类型：

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查看新建结果：

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绑定两个队列到交换机：

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查看绑定结果：

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在publisher服务中的测试类添加一个测试方法，实现消息发送：

    @Test
    void testSendFanout() {
        String exchangeName = "demo.fanout";
        String msg = "Fanout Exchange test";
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, null, msg);
    }

在consumer服务的类中添加2个新的方法，作为消费者：

    @RabbitListener(queues = "fanout1.queue")
    public void listenFanoutQueue1(String msg) {
        System.out.println("fanout1：" + msg);
    }

    @RabbitListener(queues = "fanout2.queue")
    public void listenFanoutQueue2(String msg) {
        System.out.println("fanout2" + msg);
    }

运行结果：

2.Direct交换机（订阅）

案例模型：

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在Direct模型中，消息并不是被发送到所有绑定的队列，而是基于一个特定的路由键（RoutingKey）来决定其目的地。这种模型的好处是提供了更高的灵活性和控制性。通过使用不同的RoutingKey，可以将消息发送到特定的队列，从而实现更复杂的消息处理逻辑。

• 队列与交换机的绑定 ：在Direct模型下，队列与交换机的绑定不再是任意的。当队列绑定到交换机时，必须指定一个**RoutingKey。这个 RoutingKey**可以被看作是决定消息路由的"标签"或"地址"。
• 消息的发送与路由键 ：当消息的发送方（生产者）向交换机发送消息时，它必须为该消息指定一个**RoutingKey。这个 RoutingKey**代表了消息的预期目的地或类别。
• Exchange的消息路由决策 ：与Fanout模型不同，Direct模型中的交换机并不会将接收到的消息发送给所有绑定的队列。相反，它会查看每个消息的**RoutingKey，并与绑定时设置的 RoutingKey进行比较。只有当队列的 RoutingKey与消息的 RoutingKey**完全匹配时，该队列才会接收到这个消息。

在RabbitMQ管理控制台新建两个队列：

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查看新建结果：

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新建一个交换机，选择direct类型：

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查看新建结果：

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绑定两个队列到交换机，指定RoutingKey：

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查看绑定结果：

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在consumer服务的类中添加2个新的方法，作为消费者进行消息接收：

    @RabbitListener(queues = "direct1.queue")
    public void listenDirectQueue1(String msg) {
        System.out.println("direct1：" + msg);
    }

    @RabbitListener(queues = "direct2.queue")
    public void listenDirectQueue2(String msg) {
        System.out.println("direct2：" + msg);
    }

在publisher服务中的测试类添加一个测试方法，设置RoutingKey 为red ，实现消息发送：

    @Test
    public void testSendDirectExchange() {
        // 交换机名称
        String exchangeName = "demo.direct";
        // 消息
        String message = "Direct Exchange Red test";
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message);
    }

运行结果：

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在publisher服务中的测试类修改测试方法，设置RoutingKey 为blue：

    @Test
    public void testSendDirectExchange() {
        // 交换机名称
        String exchangeName = "demo.direct";
        // 消息
        String message = "Direct Exchange Red test";
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "blue", message);
    }

运行结果（只有消费者1收到了消息 ）：

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3.Topic交换机（通配符订阅）

案例模型：

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在RabbitMQ的Topic模型中，消息的路由规则更加灵活和高级。与Direct模型不同，Topic模型允许使用通配符来进行路由键匹配。通过使用通配符，可以匹配多个队列，从而实现更复杂的消息处理逻辑。

• 队列与交换机的绑定 ：在Topic模型下，队列与交换机的绑定仍然需要指定一个**RoutingKey。然而，这个 RoutingKey**可以包含通配符，以提供更广泛的匹配选项。
• 消息的发送与路由键 ：当消息的发送方（生产者）向交换机发送消息时，它仍然需要为该消息指定一个**RoutingKey。这个 RoutingKey**可以包含通配符，以便在多个队列之间进行匹配。
• 交换机和路由决策 ：在Topic模型中，交换机会查看每个消息的**RoutingKey，并与绑定时设置的 RoutingKey进行比较。如果消息的 RoutingKey与队列的 RoutingKey**匹配（包括使用通配符进行匹配），则该队列会接收到这个消息。

在RabbitMQ管理控制台新建两个队列：

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查看新建结果：

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新建一个交换机，选择Topic类型：

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查看新建结果：

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绑定两个队列到交换机，指定RoutingKey：

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查看绑定结果：

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在consumer服务的类中添加2个新的方法，作为消费者进行消息接收：

    @RabbitListener(queues = "topic1.queue")
    public void listenTopicQueue1(String msg) throws InterruptedException {
        System.out.println("topic1：" + msg);
    }

    @RabbitListener(queues = "topic2.queue")
    public void listenTopicQueue2(String msg) throws InterruptedException {
        System.out.println("topic1：" + msg);
    }

在publisher服务中的测试类添加一个测试方法，设置RoutingKey 为china.news ，实现消息发送：

    @Test
    void testSendTopic() {
        String exchangeName = "demo.topic";
        String msg = "Topic Exchange test1";
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", msg);
    }

运行结果：

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在publisher服务中的测试类修改测试方法，设置RoutingKey 为china.date：

    @Test
    void testSendTopic() {
        String exchangeName = "demo.topic";
        String msg = "Topic Exchange test";
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.date", msg);
    }

运行结果（只有消费者1收到了消息 ）：

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总结

RabbitMQ是一个开源的消息队列软件，旨在提供可靠的消息传递和消息队列功能。本文主要介绍了交换机在RabbitMQ中的作用与类型、交换机案例（Fanout交换机、Direct交换机、Topic交换机）等内容，希望对大家有所帮助。

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