RabbitMQ 见解一

1.初识MQ

1.1.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。

两种方式各有优劣,打电话可以立即得到响应,但是你却不能跟多个人同时通话。发送邮件可以同时与多个人收发邮件,但是往往响应会有延迟。

1.1.1.同步通讯

Feign调用就属于同步方式,虽然调用可以实时得到结果,但存在下面的问题:

同步调用的优点:

  • 时效性较强,可以立即得到结果

同步调用的问题:

  • 耦合度高

  • 性能和吞吐能力下降

  • 有额外的资源消耗

  • 有级联失败问题

1.1.2.异步通讯

异步调用则可以避免上述问题:

我们以购买商品为例,用户支付后需要调用订单服务完成订单状态修改,调用物流服务,从仓库分配响 应的库存并准备发货。

在事件模式中,支付服务是事件发布者(publisher),在支付完成后只需要发布一个支付成功的事件 (event),事件中带上订单id。 订单服务和物流服务是事件订阅者(Consumer),订阅支付成功的事件,监听到事件后完成自己业务 即可。

为了解除事件发布者与订阅者之间的耦合,两者并不是直接通信,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

1.2.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

几种常见MQ的对比:

|-------|-----------------------|--------------------------------|----------|-------------|
| | 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

2.了解MQ

2.1 MQ的基本结构:

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

2.2.RabbitMQ消息模型

2.3 简单队列模式

简单队列模式的模型图:

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

2.4 基本消息 队列建立流程

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

3.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,使用起来 非常方便。 SpringAmqp的官方地址:https://spring.io/projects/spring-amqp

3.1SpringAMQP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

3.2利用SpringAMQP实现基础消息队列功能

SpringAMQP如何发送消息

  1. 引入amqp的starter依赖
  2. 配置RabbitMQ地址
  3. 利用RabbitTemplate的convertAndSend方法

流程如下:

  1. 在父工程中引入spring-amqp的依赖
java 复制代码
<!--AMQP依赖,包含RabbitMQ-->
<dependency>  
<groupId>org.springframework.boot</groupId>   
<artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>
  1. 在publisher服务中利用RabbitTemplate发送消息到simple.queue这个队列
  2. 在consumer服务中编写消费逻辑,绑定simple.queue这个队列

SpringAMQP如何接收消息?

  1. 引入amqp的starter依赖
  2. 配置RabbitMQ地址
  3. 定义类,添加@Component注解
  4. 类中声明方法,添加@RabbitListener注解,方法参数就时消息
  5. 注意:消息一旦消费就会从队列删除,RabbitMQ没有消息回溯功能

3.3Work Queue 工作队列

Work queue,工作队列,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。

Work模型的使用:

  • 多个消费者绑定到一个队列,同一条消息只会被一个消费者处理
  • 通过设置prefetch来控制消费者预取的消息数量
java 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

3.4 发布( Publish )、订阅( Subscribe )模式

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:
  1. Fanout:广播,将消息交给所有绑定到交换机的队列
  2. Direct:定向,把消息交给符合指定routing key 的队列
  3. 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!

3.4.1 Fanout:广播

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

3.4.1.1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:

3.4.1.2 FanoutExchange要点

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
3.4.2 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

案例需求如下: 1. 利用@RabbitListener声明Exchange、Queue、RoutingKey 2. 在consumer服务中,编写两个消费者方法,分别监听direct.queue1和direct.queue2 3. 在publisher中编写测试方法,向itcast. direct发送消息

基于注解声明队列和交换机:

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:

java 复制代码
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "direct.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.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 = "itcast.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 + "】");
}

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 = "itcast.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);
}

3.4.2.1Direct交换机要点

描述下Direct交换机与Fanout交换机的差异?

  • Fanout交换机将消息路由给每一个与之绑定的队列
  • Direct交换机根据RoutingKey判断路由给哪个队列
  • 如果多个队列具有相同的RoutingKey,则与Fanout功能类似

基于@RabbitListener注解声明队列和交换机有哪些常见注解?

  • @Queue
  • @Exchange

3.4.3 Topic

3.4.3.1.说明

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

注:

  • 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

案例需求: 实现思路如下: 1. 并利用@RabbitListener声明Exchange、Queue、RoutingKey 2. 在consumer服务中,编写两个消费者方法,分别监听topic.queue1和topic.queue2 3. 在publisher中编写测试方法,向itcast. topic发送消息

3.4.3.1消息发送 ,在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法:

java 复制代码
/**
     * topicExchange
     */
@Test
public void testSendTopicExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "itcast.topic";
    // 消息
    String message = "国足进入十六强!";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message);
}

3.4.3.2消息接收,在consumer服务的SpringRabbitListener中添加方法:

java 复制代码
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "china.#"
))
public void listenTopicQueue1(String msg){
    System.out.println("消费者接收到topic.queue1的消息:【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue2"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "#.news"
))
public void listenTopicQueue2(String msg){
    System.out.println("消费者接收到topic.queue2的消息:【" + msg + "】");
}

3.4.4 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。

只不过,默认情况下Spring采用的序列化方式是JDK序列化。众所周知,JDK序列化存在下列问题: 1.数据体积过大 2.有安全漏洞 3.可读性差

3.4.4.1 配置JSON转换器

显然,JDK序列化方式并不合适。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。

在publisher和consumer两个服务中都引入依赖:

java 复制代码
<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
    <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
    <version>2.9.10</version>
</dependency>

配置消息转换器。

在启动类中添加一个Bean即可:

java 复制代码
@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){
    return new Jackson2JsonMessageConverter();
}
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