9. RabbitMQ 消息队列幂等性，优先级队列，惰性队列的详细说明

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1. RabbitMQ 消息队列的 " 幂等性 " 的问题

1.1 RabbitMQ 消息队列的"幂等性"的概念

用户对于同一操作发起的一次请求或者多次请求的结果是一致的，不会因为多次点击而产生了副作用。举个最简单的例子：那就是支付，用户购买商品后支付，支付扣款成功，但是返回结果的时候网络异常，此时钱已经扣了，用户再次点击按钮，此时会进行第二次扣款，返回结果成功，用户查询余额发现多扣钱了，流水记录也变成了两条。在以前的单应用系统中，我们只需要把数据操作放入到事务中即可，发生错误立即回滚，但是再响应客户端的时候也有可能出现网络中断或者异常等等。

消息消费时的幂等性（消息不被重复消费）

同一个消息，第一次接收，正常处理业务，如果该消息第二次再接收，那就不能再处理业务，否则就处理重复了；

**幂等性是：**对于一个资源，不管你请求一次还是请求多次，对该资源本身造成的影响应该是相同的，不能因为重复的请求而对该资源重复造成影响；

以接口幂等性举例：

接口幂等性是指： 一个接口用同样的参数反复调用，不会造成业务错误，那么这个接口就是具有幂等性的；

注册接口；

发送短信验证码接口； 比如同一个订单我支付两次，但是只会扣款一次，第二次支付不会扣款，这说明这个支付接口是具有幂等性的；

如何避免消息的重复消费问题？（消息消费时的幂等性）

全局唯一 ID + Redis

生产者在发送消息时，为每条消息设置一个全局唯一的 messageId，消费者拿到消息后，使用 setnx 命令，将 messageId 作为 key 放到 Redis 中：setnx(messageId, 1);

若返回1，说明之前没有消费过，正常消费；

若返回0，说明这条消息之前已消费过，抛弃；

这里是利用 Redis 的一个 setnx 不可重复，原子性的特征。

消息重复消费

消费者在消费 MQ 中的消息时，MQ 已把消息发送给消费者，消费者在给 MQ 返回 ack 时网络中断，故 MQ 未收到确认信息，该条消息会重新发给其他的消费者，或者在网络重连后再次发送给该消费者，但实际上该消费者已成功消费了该条消息，造成消费者消费了重复的消息。

解决思路

MQ 消费者的幂等性的解决一般使用全局 ID 或者写个唯一标识比如时间戳或者 UUID 或者订单消费者消费 MQ 中的消息也可利用 MQ 的该 id 来判断，或者可按自己的规则生成一个全局唯一 id，每次消费消息时用该 id 先判断该消息是否已消费过。

消费端的幂等性保障

在海量订单生成的业务高峰期，生产端有可能就会重复发生了消息，这时候消费端就要实现幂等性，这就意味着我们的消息永远不会被消费多次，即使我们收到了一样的消息。业界主流的幂等性有两种操作:

a. 唯一 ID+指纹码机制, 利用数据库主键去重
b.利用 redis 的原子性去实现

唯一 ID+指纹码机制 指纹码: 我们的一些规则或者时间戳加别的服务给到的唯一信息码,它并不一定是我们系统生成的，基本都是由我们的业务规则拼接而来，但是一定要保证唯一性，然后就利用查询语句进行判断这个 id 是否存在数据库中,优势就是实现简单就一个拼接，然后查询判断是否重复；劣势就是在高并发时，如果是单个数据库就会有写入性能瓶颈当然也可以采用分库分表提升性能，但也不是我们最推荐的方式。

Redis 原子性

关于 Redis 的内容，感兴趣的大家可以移步至：✏️✏️✏️ Redis_ChinaRainbowSea的博客-CSDN博客

利用 redis 执行 setnx 命令，天然具有幂等性。从而实现不重复消费

2. RabbitMQ 消息队列的 " 优先级队列 " 的问题

在我们系统中有一个订单催付 的场景，我们的客户在天猫下的订单，淘宝会及时将订单推送给我们，如果在用户设定的时间内未付款那么就会给用户推送一条短信提醒，很简单的一个功能对吧，但是， tmall 商家对我们来说，肯定是要分为大客户 和小客户 的对吧，比如像苹果，小米这样大商家一年起码能给我们创造很大的利润，所以理应当然，它们的订单必须得到优先处理，而曾经我们的后端系统是使用 Redis 来存放的定时轮询，大家都知道 Redis 只能用 List 做一个简简单单的消息队列，并不能实现一个优先级的场景，所以订单量大了后采用 RabbitMQ 进行改造和优化，如果发现是大客户的订单给一个相对比较高的优先级，否则就是默认的优先级。

如何添加：

控制台页面添加

队列代码中添加优先级

java 复制代码

Map<String, Object> params = new HashMap();
params.put("x-max-priority", 10);
channel.queueDeclare("hello", true, false, false, params);

消息中代码添加优先级

java 复制代码

AMQP.BasicProperties  properties = new  AMQP.BasicProperties().builder().priority(5).build();

注意事项：

要让队列实现优先级需要做的事情有如下事情：队列需要设置为优先级队列，消息需要设置消息的优先级，消费者需要等待消息已经发送到队列中才去消费，因为：这样才有机会对消息进行排序

简单的来说就是：我们需要让生产者(含有优先级)发送的消息，必须让其存放在队列当中，并且要是到达一定的量，让其在队列当中进行可以有一个时间进行一个(根据优先级上进行一个排序)，不然，如果只有一个，就不需要将队列进行排序，因为只有一个就不存在一个优先级的问题。只有存在多个的时候，这样才有机会对消息进行一个排序。

实战：消息队列的"优先级队列" 的具体代码实现：

生产者------发送消息

java 复制代码

package com.rainbowsea.rabbitmq.nine;

import com.rabbitmq.client.AMQP;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rainbowsea.rabbitmq.utils.RabbitMQUtils;

public class Producer {
    private static final String QUEUE_NAME = "hello";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        try (Channel channel = RabbitMQUtils.getChannel();) {
//给消息赋予一个 priority 属性
            AMQP.BasicProperties properties = new AMQP.BasicProperties().builder().priority(5).build();
            for (int i = 1; i < 11; i++) {
                String message = "info" + i;
                if (i == 5) {
                    channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, properties, message.getBytes());
                } else {
                    channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
                }
                System.out.println("发送消息完成:" + message);
            }
        }
    }
}

消费者------消费

java 复制代码

package com.rainbowsea.rabbitmq.nine;

import com.rabbitmq.client.AMQP;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;
import com.rainbowsea.rabbitmq.utils.RabbitMQUtils;

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

public class Consumer {
    private static final String QUEUE_NAME = "hello";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Channel channel = RabbitMQUtils.getChannel();
//设置队列的最大优先级  最大可以设置到 255 官网推荐 1-10 如果设置太高比较吃内存和 CPU 
        Map<String, Object> params = new HashMap();
        params.put("x-max-priority", 10);
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, params);
        System.out.println("消费者启动等待消费......");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {
            String receivedMessage = new String(delivery.getBody());
            System.out.println("接收到消息:" + receivedMessage);
        };
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, deliverCallback, (consumerTag) -> {
            System.out.println("消费者无法消费消息时调用，如队列被删除");
        });
    }
}

2.1 创建交换机

exchange.test.priority

2.2 创建队列

queue.test.priority

x-max-priority

2.3 队列绑定交换机

2.4 RabbitMQ 结合 Spring Boot (分模块微服务)实现 "优先级队列"

生产者发送消息

1. 配置POM

xml 复制代码

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>3.1.5</version>
</parent>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

2. 配置 YAML 也可以使用 properties

yaml 复制代码

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.200.100
    port: 5672
    username: guest
    password: 123456
    virtual-host: /

3. 主启动类

java 复制代码

package com.rainbowsea.mq;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class RabbitMQPriorityProducer {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(RabbitMQPriorityProducer.class, args);
    }

}

4. 发送消息

不要启动消费者程序，让多条不同优先级的消息滞留在队列中
第一次发送优先级为1的消息
第二次发送优先级为2的消息
第三次发送优先级为3的消息
先发送的消息优先级低，后发送的消息优先级高，将来看看消费端是不是先收到优先级高的消息

第一次发送优先级为1的消息

java 复制代码

package com.rainbowsea.mq.test;

import jakarta.annotation.Resource;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
public class RabbitMQTest {

    public static final String EXCHANGE_PRIORITY = "exchange.test.priority";
    public static final String ROUTING_KEY_PRIORITY = "routing.key.test.priority";

    @Resource
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendMessage() {
        rabbitTemplate.convertAndSend(EXCHANGE_PRIORITY, ROUTING_KEY_PRIORITY, "I am a message with priority 1.", message->{
            message.getMessageProperties().setPriority(1);
            return message;
        });
    }

}

第二次发送优先级为2的消息

java 复制代码

@Test
public void testSendMessage() {
    rabbitTemplate.convertAndSend(EXCHANGE_PRIORITY, ROUTING_KEY_PRIORITY, "I am a message with priority 2.", message->{
        message.getMessageProperties().setPriority(2);
        return message;
    });
}

第三次发送优先级为3的消息

java 复制代码

@Test
public void testSendMessage() {
    rabbitTemplate.convertAndSend(EXCHANGE_PRIORITY, ROUTING_KEY_PRIORITY, "I am a message with priority 3.", message->{
        message.getMessageProperties().setPriority(3);
        return message;
    });
}

消费端接收消息：

配置POM

xml 复制代码

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>3.1.5</version>
</parent>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

配置YAML

yaml 复制代码

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.200.100
    port: 5672
    username: guest
    password: 123456
    virtual-host: /

3. 主启动类

java 复制代码

package com.rainbowsea.mq;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class RabbitMQPriorityConsumer {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(RabbitMQPriorityConsumer.class, args);
    }

}

4.监听器

java 复制代码

package com.rainbowsea.mq.listener;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.core.Message;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Slf4j
@Component
public class MyMessageProcessor {

    public static final String QUEUE_PRIORITY = "queue.test.priority";

    @RabbitListener(queues = {QUEUE_PRIORITY})
    public void processPriorityMessage(String data, Message message, Channel channel) throws IOException {
        log.info(data);

        channel.basicAck(message.getMessageProperties().getDeliveryTag(), false);
    }

}

5. 测试效果

对于已经滞留服务器的消息，只要消费端一启动，就能够收到消息队列的投递，打印效果如下：

3. RabbitMQ 消息队列的 " 惰性队列 " 的问题

3.1 RabbitMQ 消息队列 " 惰性队列 "的概念

"惰性队列" 的应用场景：

RabbitMQ 从 3.6.0 版本开始引入了惰性队列的概念。惰性队列会尽可能的将消息存入磁盘中，而在消费者消费到相应的消息时才会被加载到内存中，它的一个重要的设计目标是能够支持更长的队列，即支持更多的消息存储。当消费者由于各种各样的原因(比如消费者下线、宕机亦或者是由于维护而关闭等)而致使长时间内不能消费消息造成堆积时，惰性队列就很有必要了。

默认情况下，当生产者将消息发送到 RabbitMQ 的时候，队列中的消息会尽可能的存储在内存之中，这样可以更加快速的将消息发送给消费者。即使是持久化的消息，在被写入磁盘的同时也会在内存中驻留一份备份。当 RabbitMQ 需要释放内存的时候，会将内存中的消息换页至磁盘中，这个操作会耗费较长的时间，也会阻塞队列的操作，进而无法接收新的消息。虽然 RabbitMQ 的开发者们一直在升级相关的算法，但是效果始终不太理想，尤其是在消息量特别大的时候。

官网说明

队列可以创建为默认或惰性模式，模式指定方式是：

使用队列策略（建议）
设置queue.declare参数

如果策略和队列参数同时指定，那么队列参数有更高优先级。如果队列模式是在声明时通过可选参数指定的，那么只能通过删除队列再重新创建来修改。

3.2 基于策略方式设定

shell 复制代码

# 登录Docker容器
docker exec -it rabbitmq /bin/bash

# 运行rabbitmqctl命令
rabbitmqctl set_policy Lazy "^lazy-queue$" '{"queue-mode":"lazy"}' --apply-to queues

命令解读：

rabbitmqctl 命令所在目录是：/opt/rabbitmq/sbin，该目录已配置到Path环境变量
set_policy 是子命令，表示设置策略
Lazy 是当前要设置的策略名称，是我们自己自定义的，不是系统定义的
"^lazy-queue$" 是用正则表达式限定的队列名称，凡是名称符合这个正则表达式的队列都会应用这里的设置
'{"queue-mode":"lazy"}' 是一个JSON格式的参数设置指定了队列的模式为"lazy"
---apply-to参数指定该策略将应用于队列（queues）级别
命令执行后，所有名称符合正则表达式的队列都会应用指定策略，包括未来新创建的队列

如果需要修改队列模式可以执行如下命令（不必删除队列再重建）：

shell 复制代码

rabbitmqctl set_policy Lazy "^lazy-queue$" '{"queue-mode":"default"}' --apply-to queues

3.3 在声明队列时使用参数设定

参数名称：x-queue-mode
可用参数值：
- default
- lazy
不设置就是取值为default

Java代码原生API设置方式：

java 复制代码

Map<String, Object> args = new HashMap<String, Object>();
args.put("x-queue-mode", "lazy");
channel.queueDeclare("myqueue", false, false, false, args);

Java代码注解设置方式：

java 复制代码

@Queue(value = QUEUE_NAME, durable = "true", autoDelete = "false", arguments = {
	@Argument(name = "x-queue-mode", value = "lazy")
})

队列具备两种模式：default 和 lazy。默认的为 default 模式，在 3.6.0 之前的版本无需做任何变更。lazy 模式即为惰性队列的模式，可以通过调用 channel.queueDeclare 方法的时候在参数中设置，也可以通过 Policy 的方式设置，如果一个队列同时使用这两种方式设置的话，那么 Policy 的方式具备更高的优先级。如果要通过声明的方式改变已有队列的模式的话，那么只能先删除队列，然后再重新声明一个新的。在队列声明的时候可以通过 "x-queue-mode" 参数来设置队列的模式，取值为"default"和 "lazy" 。下面示例中演示了一个惰性队列的声明细节：
java 复制代码
Map<String, Object> args = new HashMap<String, Object>(); 
args.put("x-queue-mode", "lazy");
channel.queueDeclare("myqueue", false, false, false, args);

内存开销对比：

在发送 1 百万条消息，每条消息大概占 1KB 的情况下，普通队列占用内存是 1.2GB，而惰性队列仅仅占用 1.5MB

3.4 实操演练

生产者端代码

配置POM

xml 复制代码

    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>3.1.5</version>
    </parent>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

配置YAML

yaml 复制代码

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.200.100
    port: 5672
    username: guest
    password: 123456
    virtual-host: /

主启动类

java 复制代码

package com.rainbowsea.mq;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class RabbitMQLazyProducer {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(RabbitMQLazyProducer.class, args);
    }

}

发送消息

java 复制代码

package com.rainbowsea.mq.test;

import jakarta.annotation.Resource;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
public class RabbitMQTest {

    public static final String EXCHANGE_LAZY_NAME = "exchange.rainbowsea.lazy";
    public static final String ROUTING_LAZY_KEY = "routing.key.rainbowsea.lazy";

    @Resource
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendMessage() {
        rabbitTemplate.convertAndSend(EXCHANGE_LAZY_NAME, ROUTING_LAZY_KEY, "I am a message for test lazy queue.");
    }

}

消费者端代码

配置POM

xml 复制代码

    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>3.1.5</version>
    </parent>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

配置YAML

yaml 复制代码

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.200.100
    port: 5672
    username: guest
    password: 123456
    virtual-host: /

主启动类

java 复制代码

package com.rainbowsea.mq;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class RabbitMQLazyConsumerMainType {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(RabbitMQLazyConsumerMainType.class, args);
    }
    
}

监听器

java 复制代码

package com.rainbowsea.mq.listener;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.core.Message;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
@Slf4j
public class MyLazyMessageProcessor {

    public static final String EXCHANGE_LAZY_NAME = "exchange.rainbowsea.lazy";
    public static final String ROUTING_LAZY_KEY = "routing.key.rainbowsea.lazy";
    public static final String QUEUE_LAZY_NAME = "queue.rainbowsea.lazy";

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
        value = @Queue(value = QUEUE_LAZY_NAME, durable = "true", autoDelete = "false", arguments = {
            @Argument(name = "x-queue-mode", value = "lazy")
        }),
        exchange = @Exchange(value = EXCHANGE_LAZY_NAME, durable = "true", autoDelete = "false"),
        key = {ROUTING_LAZY_KEY}
    ))
    public void processMessageLazy(String data, Message message, Channel channel) {
        log.info("消费端接收到消息：" + data);
    }

}

测试：

先启动消费端
基于消费端@RabbitListener注解中的配置，自动创建了队列

发送消息

4. 最后：

"在这个最后的篇章中，我要表达我对每一位读者的感激之情。你们的关注和回复是我创作的动力源泉，我从你们身上吸取了无尽的灵感与勇气。我会将你们的鼓励留在心底，继续在其他的领域奋斗。感谢你们，我们总会在某个时刻再次相遇。"