RabbitMQ深度探索：简单实现 MQ

苏-言2025-02-05 19:32

基于多线程队列实现 MQ ：

实现类：
java 复制代码 
public class ThreadMQ {
    private static LinkedBlockingDeque<JSONObject> broker = new LinkedBlockingDeque<JSONObject>();

    public static void main(String[] args) {
        //创建生产者线程
        Thread producer = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                        JSONObject data = new JSONObject();
                        data.put("phone","11111111");
                        broker.offer(data);
                    }catch (Exception e){

                    }
                }
            }
        },"生产者");

        producer.start();
        Thread consumer = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    try {
                        JSONObject data = broker.poll();
                        if(data != null){
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + data.toJSONString());
                        }
                    }catch (Exception e){

                    }
                }
            }
        },"消费者");
        consumer.start();

    }
}

基于 netty 实现 MQ：

执行过程：
  1. 消费者 netty 客户端与 nettyServer 端 MQ 服务器保持长连接，MQ 服务器端保存消费者连接
  2. 生产者 netty 客户端发送请求给 nettyServer 端 MQ 服务器，MQ 服务器端再将消息内容发送给消费者
执行流程：

  1. 导入 Maven 依赖：

    XML 复制代码 
    <dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.62</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>io.netty</groupId>
    <artifactId>netty-all</artifactId>
    <version>4.0.23.Final</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.62</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    <version>3.11</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.rabbitmq</groupId>
    <artifactId>amqp-client</artifactId>
    <version>3.6.5</version>
</dependency>

  2. 服务端：

    java 复制代码 
    package com.qcby.springboot.MQ;

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;

/**
 * @ClassName BoyatopMQServer2021
 * @Author
 * @Version V1.0
 **/
public class BoyatopNettyMQServer {
    public void bind(int port) throws Exception {
        /**
         * Netty 抽象出两组线程池BossGroup和WorkerGroup
         * BossGroup专门负责接收客户端的连接, WorkerGroup专门负责网络的读写。
         */
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
        try {
            bootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                    // 设定NioServerSocketChannel 为服务器端
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    //BACKLOG用于构造服务端套接字ServerSocket对象，标识当服务器请求处理线程全满时，
                    //用于临时存放已完成三次握手的请求的队列的最大长度。如果未设置或所设置的值小于1，Java将使用默认值50。
                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100)
                    // 服务器端监听数据回调Handler
                    .childHandler(new BoyatopNettyMQServer.ChildChannelHandler());
            //绑定端口, 同步等待成功;
            ChannelFuture future = bootstrap.bind(port).sync();
            System.out.println("当前服务器端启动成功...");
            //等待服务端监听端口关闭
            future.channel().closeFuture().sync();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //优雅关闭 线程组
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

    private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
        @Override
        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
            // 设置异步回调监听
            ch.pipeline().addLast(new BoyatopNettyMQServer.MayiktServerHandler());
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int port = 9008;
        new BoyatopNettyMQServer().bind(port);
    }

    private static final String type_consumer = "consumer";

    private static final String type_producer = "producer";
    private static LinkedBlockingDeque<String> msgs = new LinkedBlockingDeque<>();
    private static ArrayList<ChannelHandlerContext> ctxs = new ArrayList<>();

    // 生产者投递消息的：topicName
    public class MayiktServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object> {

        /**
         * 服务器接收客户端请求
         *
         * @param ctx
         * @param data
         * @throws Exception
         */
        @Override
        protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Object data)
                throws Exception {
            //ByteBuf buf=(ByteBuf)data;
            //byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
            //buf.readBytes(req);
            //String body = new String(req, "UTF-8");
            //System.out.println("body:"+body);
            JSONObject clientMsg = getData(data);
            String type = clientMsg.getString("type");
            switch (type) {
                case type_producer:
                    producer(clientMsg);
                    break;
                case type_consumer:
                    consumer(ctx);
                    break;
            }
        }

        private void consumer(ChannelHandlerContext ctx) {
            // 保存消费者连接
            ctxs.add(ctx);
            // 主动拉取mq服务器端缓存中没有被消费的消息
            String data = msgs.poll();
            if (StringUtils.isEmpty(data)) {
                return;
            }
            // 将该消息发送给消费者
            byte[] req = data.getBytes();
            ByteBuf firstMSG = Unpooled.buffer(req.length);
            firstMSG.writeBytes(req);
            ctx.writeAndFlush(firstMSG);
        }

        private void producer(JSONObject clientMsg) {
            // 缓存生产者投递 消息
            String msg = clientMsg.getString("msg");
            msgs.offer(msg); //保证消息不丢失还可以缓存硬盘

            //需要将该消息推送消费者
            ctxs.forEach((ctx) -> {
                // 将该消息发送给消费者
                String data = msgs.poll();
                if (data == null) {
                    return;
                }
                byte[] req = data.getBytes();
                ByteBuf firstMSG = Unpooled.buffer(req.length);
                firstMSG.writeBytes(req);
                ctx.writeAndFlush(firstMSG);
            });
        }

        private JSONObject getData(Object data) throws UnsupportedEncodingException {
            ByteBuf buf = (ByteBuf) data;
            byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
            buf.readBytes(req);
            String body = new String(req, "UTF-8");
            return JSONObject.parseObject(body);
        }


        @Override
        public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            ctx.flush();
        }

        @Override
        public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)
                throws Exception {

            ctx.close();
        }
    }
}

  3. 生产端：

    java 复制代码 
    package com.qcby.springboot.MQ;

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;

/**
 * @ClassName BoyatopNettyMQProducer
 * @Author
 * @Version V1.0
 **/
public class BoyatopNettyMQProducer {
    public void connect(int port, String host) throws Exception {
        //配置客户端NIO 线程组
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        Bootstrap client = new Bootstrap();
        try {
            client.group(group)
                    // 设置为Netty客户端
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    /**
                     * ChannelOption.TCP_NODELAY参数对应于套接字选项中的TCP_NODELAY,该参数的使用与Nagle算法有关。
                     * Nagle算法是将小的数据包组装为更大的帧然后进行发送，而不是输入一次发送一次，因此在数据包不足的时候会等待其他数据的到来，组装成大的数据包进行发送，虽然该算法有效提高了网络的有效负载，但是却造成了延时。
                     * 而该参数的作用就是禁止使用Nagle算法，使用于小数据即时传输。和TCP_NODELAY相对应的是TCP_CORK，该选项是需要等到发送的数据量最大的时候，一次性发送数据，适用于文件传输。
                     */
                    .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new BoyatopNettyMQProducer.NettyClientHandler());
                            1. 演示LineBasedFrameDecoder编码器
//                            ch.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
//                            ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
                        }
                    });

            //绑定端口, 异步连接操作
            ChannelFuture future = client.connect(host, port).sync();
            //等待客户端连接端口关闭
            future.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            //优雅关闭 线程组
            group.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int port = 9008;
        BoyatopNettyMQProducer client = new BoyatopNettyMQProducer();
        try {
            client.connect(port, "127.0.0.1");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {


        @Override
        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            JSONObject data = new JSONObject();
            data.put("type", "producer");
            JSONObject msg = new JSONObject();
            msg.put("userId", "123456");
            msg.put("age", "23");
            data.put("msg", msg);
            // 生产发送数据
            byte[] req = data.toJSONString().getBytes();
            ByteBuf firstMSG = Unpooled.buffer(req.length);
            firstMSG.writeBytes(req);
            ctx.writeAndFlush(firstMSG);
        }

        /**
         * 客户端读取到服务器端数据
         *
         * @param ctx
         * @param msg
         * @throws Exception
         */
        @Override
        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
            ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
            byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
            buf.readBytes(req);
            String body = new String(req, "UTF-8");
            System.out.println("客户端接收到服务器端请求:" + body);
        }

        // tcp属于双向传输

        @Override
        public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
            ctx.close();
        }
    }
}

  4. 客户端：

    java 复制代码 
    package com.qcby.springboot.MQ;

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;

/**
 * @ClassName BoyatopNettyMQProducer
 * @Author
 * @Version V1.0
 **/
public class NettyMQConsumer {
    public void connect(int port, String host) throws Exception {
        //配置客户端NIO 线程组
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        Bootstrap client = new Bootstrap();
        try {
            client.group(group)
                    // 设置为Netty客户端
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    /**
                     * ChannelOption.TCP_NODELAY参数对应于套接字选项中的TCP_NODELAY,该参数的使用与Nagle算法有关。
                     * Nagle算法是将小的数据包组装为更大的帧然后进行发送，而不是输入一次发送一次，因此在数据包不足的时候会等待其他数据的到来，组装成大的数据包进行发送，虽然该算法有效提高了网络的有效负载，但是却造成了延时。
                     * 而该参数的作用就是禁止使用Nagle算法，使用于小数据即时传输。和TCP_NODELAY相对应的是TCP_CORK，该选项是需要等到发送的数据量最大的时候，一次性发送数据，适用于文件传输。
                     */
                    .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new NettyMQConsumer.NettyClientHandler());
                            1. 演示LineBasedFrameDecoder编码器
//                            ch.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
//                            ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
                        }
                    });

            //绑定端口, 异步连接操作
            ChannelFuture future = client.connect(host, port).sync();
            //等待客户端连接端口关闭
            future.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            //优雅关闭 线程组
            group.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int port = 9008;
        NettyMQConsumer client = new NettyMQConsumer();
        try {
            client.connect(port, "127.0.0.1");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {


        @Override
        public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            JSONObject data = new JSONObject();
            data.put("type", "consumer");
            // 生产发送数据
            byte[] req = data.toJSONString().getBytes();
            ByteBuf firstMSG = Unpooled.buffer(req.length);
            firstMSG.writeBytes(req);
            ctx.writeAndFlush(firstMSG);
        }

        /**
         * 客户端读取到服务器端数据
         *
         * @param ctx
         * @param msg
         * @throws Exception
         */
        @Override
        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
            ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
            byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
            buf.readBytes(req);
            String body = new String(req, "UTF-8");
            System.out.println("客户端接收到服务器端请求:" + body);
        }

        // tcp属于双向传输

        @Override
        public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
            ctx.close();
        }
    }
}
持久化机制：
  1. 如果 MQ 接收到生产者投递信息，如果消费者不存在的情况下，消息是否会丢失？
  2. 答：不会丢失，消息确认机制必须要消费者消费成功之后，在通知给 MQ 服务器端，删除该消息
MQ 服务器将该消息推送给消费者：
  1. 消费者已经和 MQ 服务器保持长连接
  2. 消费者在第一次启动的时候会主动拉取信息
MQ 如何实现高并发思想：
  1. MQ 消费者根据自身能力情况，拉取 MQ 服务器端消费消息
  2. 默认的情况下取出一条消息
缺点：
  1. 存在延迟问题
需要考虑 MQ 消费者提高速率的问题：
  1. 如何提高消费者速率：消费者实现集群、消费者批量获取消息即可
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