RabbitMQ 七种工作模式全解析

兜兜风d'2025-10-27 20:57

abbitMQ 作为主流消息中间件，提供了七种经典工作模式，覆盖从简单消息传递到复杂路由、RPC 通信等各类场景。

一、核心前置概念

在学习模式前，需先明确三个关键组件的关系：

  • Exchange（交换机） ：接收生产者消息，按规则路由到队列，有四种类型（fanout/direct/topic/headers），本文重点覆盖前三种；
  • Routing Key（路由键）：生产者发送消息时指定的"标签"，交换机通过它匹配队列；
  • Binding（绑定） ：将交换机与队列关联，需指定Binding Key（与Routing Key匹配规则决定消息流向）。

所有模式的核心差异在于交换机类型 和路由规则，以下逐一解析。

二、七种工作模式详解

1. 简单模式（Simple）：点对点通信

核心原理

最简单的"生产者-队列-消费者"模型：一个生产者发送消息到队列，一个消费者从队列接收消息，消息仅被消费一次，无交换机参与（默认使用 RabbitMQ 内置的空字符串交换机）。

模式图
关键特点
  • 无交换机，直接使用默认交换机；
  • 一对一通信，一个消息仅被一个消费者处理；
  • 队列需提前声明，确保消息有存储载体。
适用场景

简单的异步通信场景，如单节点任务通知（如用户注册后发送欢迎邮件）。

实战代码
生产者（发送消息）
java 复制代码 
public class SimpleProducer {
    // 队列名称
    private static final String SIMPLE_QUEUE = "simple_queue";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 创建连接工厂
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("110.41.51.65"); // 服务器IP
        factory.setPort(15673);         // 端口（文档中自定义为15673）
        factory.setVirtualHost("bite");  // 虚拟主机
        factory.setUsername("study");    // 用户名
        factory.setPassword("study");    // 密码

        // 2. 建立连接和通道
        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            // 3. 声明队列（持久化、非独占、非自动删除）
            channel.queueDeclare(SIMPLE_QUEUE, true, false, false, null);
            // 4. 发送消息（默认交换机，路由键=队列名）
            String msg = "Hello Simple Mode!";
            channel.basicPublish("", SIMPLE_QUEUE, null, msg.getBytes());
            System.out.println("消息发送成功：" + msg);
        }
    }
}
消费者（接收消息）
java 复制代码 
public class SimpleConsumer {
    private static final String SIMPLE_QUEUE = "simple_queue";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 配置同生产者...

        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            // 声明队列（与生产者一致，确保队列存在）
            channel.queueDeclare(SIMPLE_QUEUE, true, false, false, null);
            // 消费消息（自动确认）
            DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
                @Override
                public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                                           AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) {
                    System.out.println("接收到消息：" + new String(body));
                }
            };
            channel.basicConsume(SIMPLE_QUEUE, true, consumer);
            // 保持监听（消费者需持续运行）
            System.out.println("消费者已启动，等待消息...");
            Thread.currentThread().join();
        }
    }
}

2. 工作队列模式（Work Queues）：任务分发

核心原理

简单模式的扩展：一个生产者发送多条消息到队列，多个消费者竞争消费，每条消息仅被一个消费者处理（RabbitMQ 默认采用"轮询"策略分配消息）。

模式图
关键特点
  • 无交换机，使用默认交换机；
  • 多消费者竞争队列消息，实现任务负载均衡；
  • 适合处理"耗时任务"，避免单消费者积压。
适用场景

集群环境下的异步任务处理，如 12306 订票成功后，多台短信服务器竞争发送通知。

实战代码
生产者（发送10条消息）
java 复制代码 
public class WorkProducer {
    private static final String WORK_QUEUE = "work_queue";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 配置同前...

        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            channel.queueDeclare(WORK_QUEUE, true, false, false, null);
            // 发送10条消息
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                String msg = "Work Message " + i;
                channel.basicPublish("", WORK_QUEUE, null, msg.getBytes());
                System.out.println("发送消息：" + msg);
            }
        }
    }
}
消费者（两个消费者代码一致，仅类名不同）
java 复制代码 
public class WorkConsumer1 {
    private static final String WORK_QUEUE = "work_queue";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 配置同前...

        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            channel.queueDeclare(WORK_QUEUE, true, false, false, null);
            DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
                @Override
                public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                                           AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) {
                    System.out.println("Consumer1 接收：" + new String(body));
                }
            };
            channel.basicConsume(WORK_QUEUE, true, consumer);
            System.out.println("Consumer1 启动...");
            Thread.currentThread().join();
        }
    }
}
运行结果
  • 先启动两个消费者，再启动生产者；
  • 消费者1接收"0、2、4、6、8"，消费者2接收"1、3、5、7、9"，轮询分配。

3. 发布订阅模式（Publish/Subscribe）：广播消息

核心原理

引入fanout类型交换机（广播交换机）：生产者发送消息到交换机，交换机会将消息复制到所有绑定的队列，每个队列的消费者都能接收完整消息。

模式图
关键特点
  • 交换机类型为fanout，路由键（Routing Key）无效（可设为空）；
  • 消息被广播到所有绑定队列，多个消费者接收相同消息；
  • 交换机无存储能力，若无队列绑定，消息会丢失。
适用场景

需多系统同步接收消息的场景，如气象局发布天气预报，新浪、百度等平台同时获取数据。

实战代码
生产者（创建交换机并绑定队列）
java 复制代码 
public class FanoutProducer {
    private static final String FANOUT_EXCHANGE = "fanout_exchange";
    private static final String FANOUT_QUEUE1 = "fanout_queue1";
    private static final String FANOUT_QUEUE2 = "fanout_queue2";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 配置同前...

        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            // 1. 声明fanout交换机（持久化）
            channel.exchangeDeclare(FANOUT_EXCHANGE, BuiltinExchangeType.FANOUT, true, false, false, null);
            // 2. 声明两个队列
            channel.queueDeclare(FANOUT_QUEUE1, true, false, false, null);
            channel.queueDeclare(FANOUT_QUEUE2, true, false, false, null);
            // 3. 绑定队列到交换机（路由键为空）
            channel.queueBind(FANOUT_QUEUE1, FANOUT_EXCHANGE, "");
            channel.queueBind(FANOUT_QUEUE2, FANOUT_EXCHANGE, "");
            // 4. 发送消息
            String msg = "Hello Publish/Subscribe!";
            channel.basicPublish(FANOUT_EXCHANGE, "", null, msg.getBytes());
            System.out.println("广播消息发送成功：" + msg);
        }
    }
}
消费者（两个消费者分别监听不同队列）
java 复制代码 
// 消费者1：监听fanout_queue1
public class FanoutConsumer1 {
    private static final String FANOUT_QUEUE1 = "fanout_queue1";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 配置同前...

        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
                @Override
                public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                                           AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) {
                    System.out.println("Consumer1 接收：" + new String(body));
                }
            };
            channel.basicConsume(FANOUT_QUEUE1, true, consumer);
            System.out.println("Consumer1 启动...");
            Thread.currentThread().join();
        }
    }
}
运行结果

两个消费者均接收消息：Hello Publish/Subscribe!。

4. 路由模式（Routing）：定向筛选

核心原理

使用direct类型交换机（定向交换机）：生产者发送消息时指定Routing Key，交换机仅将消息路由到Binding Key 与 Routing Key 完全匹配的队列。

模式图
关键特点
  • 交换机类型为direct，路由键需精确匹配；
  • 一个队列可绑定多个Binding Key（如 Queue2 绑定 black 和 green）；
  • 实现"按标签筛选消息"，仅符合条件的消费者接收。
适用场景

需按消息类型筛选的场景，如日志系统：error日志发送到告警队列，info/debug日志发送到普通日志队列。

实战代码
生产者（指定不同Routing Key）
java 复制代码 
public class DirectProducer {
    private static final String DIRECT_EXCHANGE = "direct_exchange";
    private static final String DIRECT_QUEUE1 = "direct_queue1"; // 绑定orange
    private static final String DIRECT_QUEUE2 = "direct_queue2"; // 绑定black/green

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 配置同前...

        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            // 1. 声明direct交换机
            channel.exchangeDeclare(DIRECT_EXCHANGE, BuiltinExchangeType.DIRECT, true, false, false, null);
            // 2. 声明队列并绑定
            channel.queueDeclare(DIRECT_QUEUE1, true, false, false, null);
            channel.queueDeclare(DIRECT_QUEUE2, true, false, false, null);
            channel.queueBind(DIRECT_QUEUE1, DIRECT_EXCHANGE, "orange");
            channel.queueBind(DIRECT_QUEUE2, DIRECT_EXCHANGE, "black");
            channel.queueBind(DIRECT_QUEUE2, DIRECT_EXCHANGE, "green");

            // 3. 发送不同Routing Key的消息
            channel.basicPublish(DIRECT_EXCHANGE, "orange", null, "Orange Message".getBytes());
            channel.basicPublish(DIRECT_EXCHANGE, "black", null, "Black Message".getBytes());
            channel.basicPublish(DIRECT_EXCHANGE, "green", null, "Green Message".getBytes());
            System.out.println("路由消息发送成功");
        }
    }
}
消费者（分别监听不同队列）
java 复制代码 
// 消费者1：监听direct_queue1（仅接收orange消息）
public class DirectConsumer1 {
    private static final String DIRECT_QUEUE1 = "direct_queue1";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 配置同前...
        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
                @Override
                public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                                           AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) {
                    System.out.println("Consumer1 接收：" + new String(body));
                }
            };
            channel.basicConsume(DIRECT_QUEUE1, true, consumer);
        }
    }
}
运行结果
  • Consumer1 接收：Orange Message；
  • Consumer2 接收：Black Message、Green Message。

5. 通配符模式（Topics）：灵活匹配

核心原理

direct模式的扩展，使用topic类型交换机（通配符交换机）：Routing Key和Binding Key为"点分隔的单词"（如order.pay.error），支持通配符匹配：

  • *：匹配一个单词；
  • #：匹配零个或多个单词。
模式图
关键特点
  • 交换机类型为topic，路由键支持通配符，灵活性极高；
  • 适合复杂的多维度消息筛选，如按"业务+操作+级别"路由。
适用场景

需灵活匹配消息的场景，如电商系统：order.pay.success路由到支付通知队列，user.login.error路由到告警队列。

实战代码
生产者（发送不同格式的Routing Key）
java 复制代码 
public class TopicProducer {
    private static final String TOPIC_EXCHANGE = "topic_exchange";
    private static final String TOPIC_QUEUE1 = "topic_queue1"; // 绑定*.error
    private static final String TOPIC_QUEUE2 = "topic_queue2"; // 绑定#.info/*.error

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 配置同前...

        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            // 1. 声明topic交换机
            channel.exchangeDeclare(TOPIC_EXCHANGE, BuiltinExchangeType.TOPIC, true, false, false, null);
            // 2. 声明队列并绑定
            channel.queueDeclare(TOPIC_QUEUE1, true, false, false, null);
            channel.queueDeclare(TOPIC_QUEUE2, true, false, false, null);
            channel.queueBind(TOPIC_QUEUE1, TOPIC_EXCHANGE, "*.error");
            channel.queueBind(TOPIC_QUEUE2, TOPIC_EXCHANGE, "#.info");
            channel.queueBind(TOPIC_QUEUE2, TOPIC_EXCHANGE, "*.error");

            // 3. 发送消息
            channel.basicPublish(TOPIC_EXCHANGE, "order.error", null, "Order Error".getBytes());
            channel.basicPublish(TOPIC_EXCHANGE, "order.pay.info", null, "Order Pay Info".getBytes());
            channel.basicPublish(TOPIC_EXCHANGE, "pay.error", null, "Pay Error".getBytes());
            System.out.println("通配符消息发送成功");
        }
    }
}
运行结果
  • Consumer1（Queue1）接收：Order Error、Pay Error；
  • Consumer2（Queue2）接收：Order Error、Order Pay Info、Pay Error。

6. RPC模式（Remote Procedure Call）：远程调用

核心原理

基于 RabbitMQ 实现"请求-响应"通信：客户端发送请求消息到队列，服务端处理后将响应发送到客户端指定的"回调队列"，客户端通过correlationId（请求唯一标识）匹配请求与响应。

模式图
关键流程
  1. 客户端声明临时回调队列，生成correlationId；
  2. 客户端发送请求消息，消息属性包含replyTo（回调队列名）和correlationId；
  3. 服务端监听请求队列，处理后将响应发送到replyTo指定的回调队列；
  4. 客户端监听回调队列，通过correlationId确认响应归属。
适用场景

需要同步获取远程服务结果的场景，如分布式系统中"订单系统调用库存系统查询库存"。

实战代码
客户端（发送请求+接收响应）
java 复制代码 
public class RPCClient {
    private static final String RPC_QUEUE = "rpc_queue";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 配置同前...

        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            // 1. 声明请求队列
            channel.queueDeclare(RPC_QUEUE, true, false, false, null);
            // 2. 声明临时回调队列（RabbitMQ自动生成队列名）
            String replyQueue = channel.queueDeclare().getQueue();
            // 3. 生成请求唯一标识
            String correlationId = UUID.randomUUID().toString();

            // 4. 发送请求消息
            AMQP.BasicProperties props = new AMQP.BasicProperties.Builder()
                    .correlationId(correlationId)
                    .replyTo(replyQueue)
                    .build();
            String requestMsg = "查询库存";
            channel.basicPublish("", RPC_QUEUE, props, requestMsg.getBytes());

            // 5. 监听回调队列，获取响应
            BlockingQueue<String> responseQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);
            channel.basicConsume(replyQueue, true, new DefaultConsumer(channel) {
                @Override
                public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                                           AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) {
                    if (properties.getCorrelationId().equals(correlationId)) {
                        responseQueue.offer(new String(body));
                    }
                }
            });

            // 6. 打印响应
            String response = responseQueue.take();
            System.out.println("客户端收到响应：" + response);
        }
    }
}
服务端（处理请求+发送响应）
java 复制代码 
public class RPCServer {
    private static final String RPC_QUEUE = "rpc_queue";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 配置同前...

        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            channel.queueDeclare(RPC_QUEUE, true, false, false, null);
            // 设置每次仅处理1条消息（避免消息积压）
            channel.basicQos(1);

            // 监听请求队列
            channel.basicConsume(RPC_QUEUE, false, new DefaultConsumer(channel) {
                @Override
                public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                                           AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) {
                    try {
                        // 1. 处理请求
                        String request = new String(body);
                        System.out.println("服务端收到请求：" + request);
                        String response = "库存充足（响应：" + request + "）";

                        // 2. 发送响应到回调队列
                        AMQP.BasicProperties replyProps = new AMQP.BasicProperties.Builder()
                                .correlationId(properties.getCorrelationId())
                                .build();
                        channel.basicPublish("", properties.getReplyTo(), replyProps, response.getBytes());

                        // 3. 手动确认消息（确保处理完成）
                        channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false);
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });

            System.out.println("RPC服务端启动，等待请求...");
            Thread.currentThread().join();
        }
    }
}
运行结果
  • 服务端：服务端收到请求：查询库存；
  • 客户端：客户端收到响应：库存充足（响应：查询库存）。

7. 发布确认模式（Publisher Confirms）：消息可靠性

核心原理

RabbitMQ 提供的消息可靠性保障机制：生产者将信道设为confirm模式后，所有发送的消息会被分配唯一deliveryTag，RabbitMQ 处理完消息（如写入磁盘、路由到队列）后，会向生产者发送ACK（确认）或NACK（失败），确保消息不丢失。

三种确认策略
策略 核心逻辑 优点 缺点
单独确认 发送一条消息后，等待waitForConfirms 简单，失败可定位到单条 串行阻塞，性能差
批量确认 发送一批消息后，批量等待确认 性能优于单独确认 失败无法定位单条，需重发批量
异步确认 注册回调，后台处理ACK/NACK 性能最优，异步非阻塞 实现复杂，需维护消息序号集合
适用场景

对数据安全性要求极高的场景，如金融交易、订单支付（消息丢失会导致业务异常）。

实战代码（异步确认，性能最优）
java 复制代码 
public class PublisherConfirm {
    private static final int MESSAGE_COUNT = 500; // 发送500条消息
    private static final String CONFIRM_QUEUE = "confirm_queue";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 配置同前...

        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
            // 1. 开启confirm模式
            channel.confirmSelect();
            // 2. 声明队列（持久化，确保消息不丢失）
            channel.queueDeclare(CONFIRM_QUEUE, true, false, true, null);

            // 3. 维护未确认消息的序号（有序集合，线程安全）
            SortedSet<Long> unconfirmedSet = Collections.synchronizedSortedSet(new TreeSet<>());

            // 4. 注册确认回调
            channel.addConfirmListener(new ConfirmListener() {
                // 消息确认成功（ACK）
                @Override
                public void handleAck(long deliveryTag, boolean multiple) {
                    if (multiple) {
                        // 批量确认：移除小于等于当前deliveryTag的所有序号
                        unconfirmedSet.headSet(deliveryTag + 1).clear();
                    } else {
                        // 单条确认：移除当前序号
                        unconfirmedSet.remove(deliveryTag);
                    }
                    System.out.println("ACK - deliveryTag: " + deliveryTag + ", multiple: " + multiple);
                }

                // 消息确认失败（NACK）
                @Override
                public void handleNack(long deliveryTag, boolean multiple) {
                    // 失败逻辑：如重发消息
                    System.err.println("NACK - deliveryTag: " + deliveryTag + ", multiple: " + multiple);
                    if (multiple) {
                        unconfirmedSet.headSet(deliveryTag + 1).clear();
                    } else {
                        unconfirmedSet.remove(deliveryTag);
                    }
                }
            });

            // 5. 发送消息
            long start = System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < MESSAGE_COUNT; i++) {
                // 获取下一条消息的序号
                long nextSeq = channel.getNextPublishSeqNo();
                unconfirmedSet.add(nextSeq);
                // 发送消息
                channel.basicPublish("", CONFIRM_QUEUE, null, ("Confirm Message " + i).getBytes());
            }

            // 6. 等待所有消息确认
            while (!unconfirmedSet.isEmpty()) {
                Thread.sleep(10);
            }

            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("500条消息异步确认完成，耗时：" + (end - start) + "ms");
        }
    }
}
运行结果
  • 控制台输出多条ACK日志；
  • 最终打印：500条消息异步确认完成，耗时：107ms（异步策略性能最优）。

三、七种模式对比与选型建议

模式 交换机类型 核心特点 适用场景
简单模式 默认 一对一，无路由 简单异步通知（如邮件发送）
工作队列模式 默认 多消费者竞争，负载均衡 集群任务处理（如短信群发）
发布订阅模式 fanout 广播消息，所有消费者接收相同内容 多系统同步数据（如天气预报）
路由模式 direct 精确路由，按Routing Key完全匹配 按类型筛选消息（如日志分级）
通配符模式 topic 通配符路由，灵活匹配多维度消息 复杂筛选（如电商业务消息）
RPC模式 默认 请求-响应，同步获取远程结果 分布式远程调用（如库存查询）
发布确认模式 任意 消息可靠性保障，ACK/NACK确认 金融、订单等核心业务
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