RabbitMQ 的介绍与使用

一. 简介

1> 什么是MQ

消息队列(Message Queue,简称MQ),从字面意思上看,本质是个队列,FIFO先入先出,只不过队列中存放的内容是message而已。

其主要用途:不同进程Process/线程Thread之间通信。

那么为什么会产生消息队列呢?有几个原因:

  • 不同进程(process)之间传递消息时,两个进程之间耦合程度过高,改动一个进程,引发必须修改另一个进程,为了隔离这两个进程,在两进程间抽离出一层(一个模块),所有两进程之间传递的消息,都必须通过消息队列来传递,单独修改某一个进程,不会影响另一个;

  • 不同进程(process)之间传递消息时,为了实现标准化,将消息的格式规范化了,并且,某一个进程接受的消息太多,一下子无法处理完,并且也有先后顺序,必须对收到的消息进行排队,因此诞生了事实上的消息队列;

MQ框架非常之多,比较流行的有RabbitMq、ActiveMq、ZeroMq、kafka,以及阿里开源的RocketMQ。本文主要介绍RabbitMq。

2> 什么是RabbitMQ

RabbitMQ 是一个消息代理:它接受和转发消息。您可以将其视为邮局:当您将要寄的邮件放入邮箱时,您可以确信信使最终会将邮件发送给您的收件人。在本例中,RabbitMQ 是邮箱、邮局和信使。

RabbitMQ 与邮局的主要区别在于它不处理纸张,而是接受、存储和转发二进制数据块------消息

RabbitMQ 和一般意义上的消息传递使用了一些术语。

  • 生产 仅仅意味着发送。发送消息的程序称为生产者

  • 队列 是 RabbitMQ 中邮箱的名称。虽然消息会流经 RabbitMQ 和您的应用程序,但它们只能存储在队列 中。队列 仅受主机内存和磁盘限制的约束,它本质上是一个大型消息缓冲区。许多生产者 可以发送消息到一个队列,并且许多消费者 可以尝试从一个队列中接收数据。这就是我们表示队列的方式

其是实现 AMQP(高级消息队列协议)的消息中间件的一种,最初起源于金融系统,用于在分布式系统中存储转发消息,在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。 RabbitMQ 主要是为了实现系统之间的双向解耦而实现的。当生产者大量产生数据时,消费者无法快速消费,那么需要一个中间层。保存这个数据。

AMQP,即 Advanced Message Queuing Protocol,高级消息队列协议,是应用层协议的一个开放标准,为面向消息的中间件设计。消息中间件主要用于组件之间的解耦,消息的发送者无需知道消息使用者的存在,反之亦然。AMQP 的主要特征是面向消息、队列、路由(包括点对点和发布/订阅)、可靠性、安全。

RabbitMQ 是一个开源的 AMQP 实现,服务器端用Erlang语言编写,支持多种客户端,如:Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP 等,支持 AJAX。用于在分布式系统中存储转发消息,在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。

3> 相关概念

通常我们谈到队列服务,会有三个概念:发消息者、队列、收消息者,RabbitMQ 在这个基本概念之上,多做了一层抽象,在发消息者和队列之间,加入了交换器 (Exchange)。这样发消息者和队列就没有直接联系,转而变成发消息者把消息给交换器,交换器根据调度策略再把消息给队列。那么,其中比较重要的概念有4个,分别为:虚拟主机,交换机,队列,和绑定。

  • 虚拟主机:一个虚拟主机持有一组交换机、队列和绑定。为什么需要多个虚拟主机呢?很简单, RabbitMQ 当中,用户只能在虚拟主机的 粒度进行权限控制。 因此,如果需要禁止A组访问B组的交换机/队列/绑定,必须为A和B分别创建一个虚拟主机。每一个RabbitMQ 服务器 都有一个默认的虚拟主机"/"。
  • 交换机:Exchange 用于转发消息,但是它不会做存储 ,如果没有 Queue bind 到 Exchange 的话,它会直接丢弃掉 Producer 发送过来的 消息。这里有一个比较重要的概念:路由键。消息到交换机的时候,交互机会转发到对应的队列中,那么究竟转发到哪个队列,就要根据
    该路由键。
  • 绑定:也就是交换机需要和队列相绑定,这其中如上图所示,是多对多的关系。

二. 实现

Spring Boot 集成 RabbitMQ

Spring Boot 集成 RabbitMQ 非常简单,如果只是简单的使用配置非常少,Spring Boot 提供了spring-boot-starter-amqp 项目对消息各种支持。

1. 简单使用

1> 配置 pom 包,主要是添加 spring-boot-starter-amqp 的支持
java 复制代码
	<dependency>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
	</dependency>
2> 配置文件application.yml

配置 RabbitMQ 的安装地址、端口以及账户信息

XML 复制代码
# 配置文件
spring:
  datasource:
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=false
    username: root
    password: 123456
    # RabbitMQ配置
  rabbitmq:
    host: 192.168.146.1
    port: 5672
    username: admin
    password: 123456

我这里还配置了数据库

3> 队列配置
java 复制代码
package com.nianxi.mybatisplus.config;

import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class RabbitConfig {

    @Bean
    public Queue Queue() {
        return new Queue("hello");
    }
}
4> 发送者

rabbitTemplate 是 Spring Boot 提供的默认实现

java 复制代码
package com.nianxi.mybatisplus.mapper;

import org.springframework.amqp.core.AmqpTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.Date;

@Component
public class HelloSender {

    @Autowired
    private AmqpTemplate rabbitTemplate;

    public void send() {
        String context = "hello " + new Date();
        System.out.println("Sender : " + context);
        this.rabbitTemplate.convertAndSend("hello", context);
    }
}
5> 接收者
java 复制代码
package com.nianxi.mybatisplus.mapper;

import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitHandler;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
@RabbitListener(queues = "hello")
public class HelloReceiver {

    @RabbitHandler
    public void process(String hello) {
        System.out.println("Receiver  : " + hello);
    }
}
6> 测试
java 复制代码
package com.nianxi.mybatisplus;

import com.nianxi.mybatisplus.mapper.HelloSender;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
public class RabbitMqHelloTest {

    @Autowired
    private HelloSender helloSender;

    @Test
    public void hello() throws Exception {
        helloSender.send();
    }
}

注意:发送者和接收者的 queue name 必须一致,不然不能接收

2. RabbitTemplate

RabbitTemplate 是Spring AMQP提供的一个高级消息操作模板,用于在与RabbitMQ进行交互时进行消息的发送和接收操作。 它是对底层AMQP协议的封装,简化了与RabbitMQ的交互过程, 是SpringAMQP中的核心类,提供声明式方式处理RabbitMQ,包括发送和接收消息、消息转换、属性设置及回调机制。通过配置和正确使用,简化了RabbitMQ的集成与操作。

1> 发送消息

**RabbitTemplate**提供了多种发送消息的方法,包括同步发送和异步发送。通过指定交换机、路由键和消息体,我们可以将消息发送到 RabbitMQ 服务器上的指定位置。此外,RabbitTemplate 还支持消息的确认机制,以确保消息被成功发送和接收。

java 复制代码
rabbitTemplate.convertAndSend("exchangeName", "routingKey", message);
2> 接收消息

除了发送消息外,**RabbitTemplate**还提供了接收消息的功能。通过调用相关方法,我们可以从指定的队列中接收消息,并进行相应的处理。这通常涉及到监听队列、处理消息和确认消息接收等步骤。

java 复制代码
Message receivedMessage = rabbitTemplate.receive("queueName");
MyMessage myMessage = rabbitTemplate.receiveAndConvert("queueName", MyMessage.class);
3> 消息转换

RabbitTemplate 支持消息的自动转换。这意味着我们可以将 Java 对象作为消息体发送,而 RabbitTemplate 会自动将其转换为可序列化的格式(如 JSON 或 XML)。同样地,当从队列中接收消息时,**RabbitTemplate**也可以自动将消息体转换回 Java 对象。

java 复制代码
Jackson2JsonMessageConverter messageConverter = new Jackson2JsonMessageConverter();
rabbitTemplate.setMessageConverter(messageConverter);
4> 消息属性设置

在发送消息时,我们可以设置各种消息属性,如消息的优先级、持久化标志、过期时间等。这些属性可以通过 MessageProperties 对象进行设置,并在发送消息时传递给 RabbitTemplate

java 复制代码
import org.springframework.amqp.core.Message;  
import org.springframework.amqp.core.MessageBuilder;  
import org.springframework.amqp.core.MessageProperties;  
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;  
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;  
import org.springframework.stereotype.Service;  
  
@Service  
public class MessageSender {  
  
    @Autowired  
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;  
  
    public void sendMessage(String exchange, String routingKey, String message, int priority, boolean persistent, int ttl) {  
        // 创建MessageProperties  
        MessageProperties properties = new MessageProperties();  
        // 设置优先级,值范围0-9,其中0为最低优先级,9为最高优先级  
        properties.setPriority(priority);  
        // 设置消息持久化  
        properties.setDeliveryMode(persistent ? MessageDeliveryMode.PERSISTENT : MessageDeliveryMode.NON_PERSISTENT);  
        // 设置消息的过期时间,单位为毫秒  
        properties.setExpiration(String.valueOf(ttl));  
  
        // 使用MessageBuilder构建Message对象  
        Message msg = MessageBuilder.withBody(message.getBytes())  
                .setContentEncoding("UTF-8")  
                .setContentType("text/plain")  
                .setMessageId(UUID.randomUUID().toString()) // 可选,设置消息ID  
                .setTimestamp(new Date()) // 可选,设置时间戳  
                .setHeaders(Collections.singletonMap("x-custom-header", "value")) // 可选,设置自定义头  
                .andProperties(properties)  
                .build();  
  
        // 发送消息  
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchange, routingKey, msg);  
    }  
}
5> 回调机制

**RabbitTemplate**支持发送消息时的回调机制。这意味着在发送消息后,我们可以注册一个回调函数来处理发送结果或接收响应。这对于需要异步处理发送结果或接收响应的场景非常有用。

setConfirmCallback 方法是**RabbitTemplate**类中的一个回调方法,用于处理消息的确认(acknowledgment)结果。当消息成功发送到RabbitMQ的交换机时,会触发确认回调,你可以在该回调中处理相应的逻辑。

  • correlationData:关联数据,可以是任意类型的对象,通常用于唯一标识消息。
  • ack:布尔值,表示消息是否成功发送到交换机。true表示成功,false表示失败。
  • cause:失败的原因,当ackfalse时,此参数会提供一个可选的异常信息。
java 复制代码
rabbitTemplate.setConfirmCallback((correlationData, ack, cause) -> {
    if (ack) {
        // 消息发送成功
        System.out.println("Message sent successfully");
    } else {
        // 消息发送失败,进行处理
        System.out.println("Message sent failed: " + cause);
    }
});
6> 异步消息处理

RabbitTemplate支持异步消息处理,你可以注册ConfirmCallbackReturnCallback来处理消息的确认和返回结果。ConfirmCallback用于确认消息是否成功发送到交换机,ReturnCallback用于处理无法路由到队列的消息。

java 复制代码
rabbitTemplate.setConfirmCallback((correlationData, ack, cause) -> {
    if (ack) {
        // 消息发送成功
    } else {
        // 消息发送失败,进行处理
    }
});
 
rabbitTemplate.setReturnCallback((message, replyCode, replyText, exchange, routingKey) -> {
    // 处理无法路由到队列的消息
});

3. 使用 RabbitTemplate 的步骤

1> 配置 RabbitTemplate

在使用 **RabbitTemplate**之前,我们需要对其进行配置。这通常涉及到设置连接工厂、交换机、队列和绑定等。这些配置可以通过 XML 配置或 Java 配置完成。

2> 创建 RabbitTemplate 实例

一旦配置完成,我们可以创建一个 **RabbitTemplate**实例。这个实例将使用我们提供的配置来与 RabbitMQ 服务器进行交互。

3> 发送消息

使用 **RabbitTemplate**的发送方法,我们可以将消息发送到指定的交换机和路由键。我们可以指定消息体、消息属性和其他发送选项。

4> 接收消息

要接收消息,我们可以使用 **RabbitTemplate**的接收方法或结合监听器来监听指定的队列。当消息到达时,我们可以处理消息并执行相应的业务逻辑。

5> 处理异常和错误

在使用 **RabbitTemplate**时,我们还需要考虑异常和错误处理。例如,当发送消息失败或接收消息时发生异常时,我们需要有相应的处理机制来确保系统的稳定性和可靠性。

4. RabbitTemplate 的优势与注意事项

优势
  1. 简化操作RabbitTemplate 封装了底层细节,使得开发者能够专注于业务逻辑的实现,而无需关心底层的消息传输细节。
  2. 灵活性RabbitTemplate 提供了丰富的配置选项和扩展点,使得开发者能够根据实际需求进行定制和优化。
  3. 性能优化RabbitTemplate 内部进行了性能优化,如连接池管理、消息缓存等,以提高消息传输的效率和可靠性。
注意事项
  1. 配置正确性 :确保 RabbitTemplate 的配置正确无误,包括连接工厂、交换机、队列和绑定等的设置。错误的配置可能导致消息无法正确发送或接收。
  2. 异常处理 :在使用 RabbitTemplate 时,要充分考虑异常处理机制,确保在发生异常时能够及时发现并处理。
  3. 资源释放 :在使用完 RabbitTemplate 后,要确保释放相关资源,如关闭连接、释放连接池中的连接等,以避免资源泄漏和性能问题。
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