深入浅出 RabbitMQ-交换机详解与发布订阅模型实战

工藤学编程2025-08-06 11:17
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消息队列 深入浅出 RabbitMQ-工作队列实战（轮训策略VS公平策略）

前情摘要：

1、深入浅出 RabbitMQ-核心概念介绍与容器化部署
2、深入浅出 RabbitMQ-简单队列实战
3、深入浅出 RabbitMQ-工作队列实战（轮训策略VS公平策略）

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本文章目录

玩转RabbitMQ：交换机详解与发布订阅模型实战

一、为什么需要交换机（Exchange）？

在简单队列和工作队列中，生产者直接将消息发送到队列，但实际业务中，我们常需要更灵活的消息路由能力：比如"将订单消息发给物流系统和支付系统"、"将error级别的日志只发给告警服务"。这时，交换机（Exchange） 就成了关键角色。

简单说，交换机是RabbitMQ中消息的"中转站"：

  • 生产者不再直接发送消息到队列，而是发送到交换机；
  • 交换机根据预设的路由规则，将消息转发到一个或多个队列；
  • 交换机本身不存储消息：若没有队列绑定它，或没有匹配的路由规则，消息会直接丢失。

二、RabbitMQ交换机类型全解析

RabbitMQ提供4种交换机类型，核心差异在于路由规则的不同。其中前3种最常用，最后一种（Headers）因灵活性低较少使用。

交换机类型 核心路由规则 适用场景 路由键（RoutingKey）作用
Direct（定向） 消息路由键与队列绑定的路由键完全匹配 单队列精准路由（如订单状态通知） 必须指定，且需完全匹配
Fanout（扇形） 无视路由键，广播消息到所有绑定的队列 发布订阅（如微信公众号、日志广播） 无需指定，绑定后均能接收
Topic（主题） 路由键与绑定的模式模糊匹配 （支持*和#） 多规则路由（如按级别/模块路由日志） 需符合模式（*匹配1个词，#匹配多个）
Headers（头信息） 根据消息头（Headers）的键值对匹配 极少使用（可被Topic替代） 不依赖路由键，依赖消息头属性

关键细节：

  • Direct：最严格的匹配，适合一对一的精准路由；
  • Fanout：转发速度最快，因为无需解析路由键，适合广播场景；
  • Topic：最灵活，支持通配符，能覆盖大部分复杂路由需求。

三、发布订阅模型：基于Fanout交换机的实战

发布订阅（Publish/Subscribe）是RabbitMQ中经典的消息模式，核心是"一条消息被多个消费者同时接收"，其底层依赖Fanout交换机实现广播能力。

3.1 发布订阅模型的典型场景

  • 微信公众号：作者发一篇文章，所有订阅者都能收到；
  • 日志系统：一条错误日志，同时发给告警服务、存储服务、分析服务；
  • 实时通知：秒杀活动开始，所有在线用户收到通知。

3.2 核心原理

  1. 生产者将消息发送到Fanout交换机；
  2. 交换机将消息广播到所有与之绑定的队列；
  3. 每个队列对应一个消费者，因此所有消费者都能收到消息。

注意：每个消费者需要创建自己的队列（通常是临时队列），并绑定到Fanout交换机，否则无法接收消息。

四、代码实战：发布订阅模型实现

环境准备

  • RabbitMQ服务已启动（参考前文部署教程）；
  • 依赖：amqp-client（同前文，版本5.10.0+）；
  • 虚拟主机：/dev（确保生产者和消费者一致）。

4.1 消息生产者（Send）：发送消息到Fanout交换机

java 复制代码 
public class Send {
    // 交换机名称（全局唯一，生产者和消费者需一致）
    private final static String EXCHANGE_NAME = "exchange_fanout";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 1. 创建连接工厂并配置参数
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("192.168.229.128");    // RabbitMQ服务器地址
        factory.setUsername("admin");       // 用户名
        factory.setPassword("password");    // 密码
        factory.setVirtualHost("/dev");     // 虚拟主机（必须一致）
        factory.setPort(5672);              // AMQP协议端口

        // 2. 创建连接和信道（try-with-resources自动关闭）
        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {

            // 3. 声明交换机：类型为Fanout（扇形）
            /**
             * 参数说明：
             * 1. exchange：交换机名称
             * 2. type：交换机类型（BuiltinExchangeType.FANOUT）
             * 3. durable：是否持久化（重启后交换机依然存在）
             * 4. autoDelete：是否自动删除（最后一个绑定解除后删除）
             * 5. internal：是否内部交换机（一般为false，外部可发送消息）
             * 6. arguments：额外参数
             */
            channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, BuiltinExchangeType.FANOUT, false, false, false, null);

            // 4. 发送消息到交换机（Fanout交换机无需指定路由键）
            String message = "Hello World! 这是一条广播消息~";
            /**
             * 参数说明：
             * 1. exchange：目标交换机名称
             * 2. routingKey：路由键（Fanout类型无用，可设为空）
             * 3. props：消息属性（如持久化、优先级等）
             * 4. body：消息体（字节数组）
             */
            channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, "", null, message.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            System.out.println(" [x] 生产者已发送消息: '" + message + "'");
        }
    }
}

4.2 消息消费者（Recv1 & Recv2）：监听并接收广播消息

两个消费者逻辑一致，均需绑定到Fanout交换机，通过临时队列接收消息。

java 复制代码 
// 消费者1
public class Recv1 {
    private final static String EXCHANGE_NAME = "exchange_fanout";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 1. 连接配置（与生产者完全一致）
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("192.168.229.128");
        factory.setUsername("admin");
        factory.setPassword("password");
        factory.setVirtualHost("/dev");
        factory.setPort(5672);

        // 2. 创建连接和信道（消费者保持长连接，不自动关闭）
        Connection connection = factory.newConnection();
        Channel channel = connection.createChannel();

        // 3. 声明交换机（与生产者一致，确保交换机存在）
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, BuiltinExchangeType.FANOUT, false, false, false, null);

        // 4. 创建临时队列（发布订阅模式专用）
        /**
         * 特点：
         * - 随机生成队列名称（如amq.gen-xxxx）
         * - 独占队列（exclusive=true）：仅当前连接可访问，连接关闭后自动删除
         * - 自动删除（autoDelete=true）：最后一个消费者断开后删除
         */
        String queueName = channel.queueDeclare().getQueue(); // 无参数表示创建临时队列
        System.out.println("Recv1 绑定的临时队列名称：" + queueName);

        // 5. 绑定队列与交换机（Fanout交换机无需指定路由键）
        channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "");

        // 6. 定义消息处理回调
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {
            String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
            System.out.println("Recv1 收到消息：" + message);
            // 若需手动确认消息，可添加 channel.basicAck(...)（此处简化用自动确认）
        };

        // 7. 开始消费消息（自动确认模式，适合简单场景）
        channel.basicConsume(queueName, true, deliverCallback, consumerTag -> {});
        System.out.println("Recv1 已启动，等待接收消息...（按CTRL+C退出）");
    }
}
java 复制代码 
// 消费者2（代码与Recv1完全一致，仅打印标识不同）
public class Recv2 {
    private final static String EXCHANGE_NAME = "exchange_fanout";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 连接配置、交换机声明、临时队列创建、绑定逻辑与Recv1一致
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("192.168.229.128");
        factory.setUsername("admin");
        factory.setPassword("password");
        factory.setVirtualHost("/dev");
        factory.setPort(5672);

        Connection connection = factory.newConnection();
        Channel channel = connection.createChannel();
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, BuiltinExchangeType.FANOUT, false, false, false, null);

        String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();
        System.out.println("Recv2 绑定的临时队列名称：" + queueName);
        channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "");

        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {
            String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
            System.out.println("Recv2 收到消息：" + message);
        };

        channel.basicConsume(queueName, true, deliverCallback, consumerTag -> {});
        System.out.println("Recv2 已启动，等待接收消息...（按CTRL+C退出）");
    }
}

五、实战验证：广播消息是否生效

测试步骤：

  1. 启动消费者 ：先运行Recv1和Recv2，控制台会输出各自绑定的临时队列名称（如amq.gen-abc123）；

  2. 启动生产者 ：运行Send，发送一条消息；

  3. 观察结果 ：Recv1和Recv2的控制台均会打印收到的消息，说明Fanout交换机成功将消息广播到两个队列。

关键现象解析：

  • 若未绑定队列到交换机：生产者发送的消息会因"无匹配队列"而丢失；
  • 临时队列的作用：每个消费者独占一个临时队列，确保消息能被各自接收，且消费者退出后队列自动清理，不占用资源。

六、核心知识点总结

  1. 交换机的核心职责：转发消息，不存储，路由规则由类型决定；
  2. Fanout交换机特点 ：
    • 广播消息到所有绑定的队列，无视路由键；
    • 适合"一对多"的发布订阅场景，转发效率最高；
  3. 临时队列设计 ：
    • 随机名称+独占（exclusive=true）+自动删除（autoDelete=true）；
    • 避免手动创建队列的麻烦，适合临时消费场景；
  4. 消息不丢失的前提：必须有队列与交换机绑定，且路由规则匹配。

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