RabbitMQ

初识MQ

同步和异步通讯

微服务间通讯有同步和异步两种方式：
　　同步通讯：就像打电话，需要实时响应。
　　异步通讯：就像微信，不需要马上回复。

同步通讯

SpringCloud中Feign调用就属于同步方式，虽然调用可以实时得到结果，但存在下面的问题：
优点：
　　时效性较强，可以立即得到结果
缺点：
　　耦合度高：每次加入新的需求，都要修改原来的代码。
　　性能和吞吐能力下降：如果调用链过长则响应时间等于每次调用的时间之和。
　　有额外的资源消耗：调用链中的每个服务在等待响应过程中，不能释放请求占用的资源，高并发场景下会极度浪费系统资源。
　　有级联失败问题：如果服务提供者出现问题，所有调用方都会跟着出问题。如同多米诺骨牌一样，迅速导致整个微服务群故障。

异步通讯

Broker 是一个像数据总线一样的东西，所有的服务要接收数据和发送数据都发到这个总线上，这个总线就像协议一样，让服务间的通讯变得标准和可控。

好处：
　　吞吐量提升：无需等待接收方服务处理完成，响应更快速
　　故障隔离：服务没有直接调用，不存在级联失败问题
　　调用间没有阻塞，不会造成无效的资源占用
　　耦合度极低，每个服务都可以灵活插拔，可替换
　　流量削峰：不管发布事件的流量波动多大，都由Broker接收，接收方服务可以按照自己的速度去处理事件
缺点：
　　架构复杂了，业务没有明显的流程线，不好管理
　　需要依赖于Broker的可靠、安全、性能

技术对比

MQ，中文是消息队列（MessageQueue），字面来看就是存放消息的队列。也就是事件驱动架构中的Broker。
比较常见的MQ实现：RabbitMQ；ActiveMQ；RocketMQ；Kafka
几种常见MQ的对比：

追求可用性：Kafka、 RocketMQ 、RabbitMQ
追求可靠性：RabbitMQ、RocketMQ
追求吞吐能力：RocketMQ、Kafka
追求消息低延迟：RabbitMQ、Kafka

快速入门

RabbitMQ是基于Erlang语言开发的开源消息通信中间件，官网地址: https://www.rabbitmq.com/

安装RabbitMQ

下载镜像

方式一：在线拉取

docker pull rabbitmq:3.8-management

方式二：从本地加载，将镜像包上传到虚拟机中后，使用命令加载镜像即可：

docker load -i mq.tar

安装MQ

执行下面的命令来运行MQ容器：

docker run \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=test \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123 \
 -v mq-plugins:/plugins \
 --name mq \
 --hostname mq \
 -p 15672:15672 \
 -p 5672:5672 \
 -d \
 rabbitmq:3.8-management

查看

docker ps

MQ的基本结构

RabbitMQ中的一些角色：
　　publisher：生产者
　　consumer：消费者
　　exchange：交换机，负责消息路由
　　queue：队列，缓存消息
　　virtualHost：虚拟主机，隔离不同用户的exchange、queue、消息的隔离。

RabbitMQ消息模型

RabbitMQ的官方文档中给出了5个MQ的Demo示例，对应了几种不同的用法:
　　基本消息队列 (BasicQueue)
　　工作消息队列 (WorkQueue)

发布订阅 (Publish、Subscribe)，又根据交换机类型不同分为三种:
　　Fanout Exchange:广播
　　Direct Exchange:路由
　　Topic Exchange:主题

入门案例

简单队列模式的模型图：

官方的HelloWorld是基于最基础的消息队列模型来实现的，只包括三个角色：
publisher：消息发布者，将消息发送到队列queue
queue：消息队列，负责接受并缓存消息
consumer：订阅队列，处理队列中的消息

publisher实现

基本消息队列的消息发送流程：
1. 建立connection
2. 创建channel
3. 利用channel声明队列
4. 利用channel向队列发送消息
5. 关闭连接和channel

public class PublisherTest {
    @Test
    public void testSendMessage() throws IOException, TimeoutException {
        // 1.建立连接
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 1.1.设置连接参数，分别是：主机名、端口号、vhost、用户名、密码
        factory.setHost("192.168.1.1");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("test");
        factory.setPassword("123");
        // 1.2.建立连接
        Connection connection = factory.newConnection();

        // 2.创建通道Channel
        Channel channel = connection.createChannel();

        // 3.创建队列
        String queueName = "simple.queue";
        channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);

        // 4.发送消息
        String message = "hello, rabbitmq!";
        channel.basicPublish("", queueName, null, message.getBytes());
        System.out.println("发送消息成功：【" + message + "】");

        // 5.关闭通道和连接
        channel.close();
        connection.close();
    }
}

consumer实现

基本消息队列的消息接收流程：
1. 建立connection
2. 创建channel
3. 利用channel声明队列
4. 订阅消息:定义consumer的消费行为handleDelivery()
5. 利用channel将消费者与队列绑定

public class ConsumerTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        // 1.建立连接
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 1.1.设置连接参数，分别是：主机名、端口号、vhost、用户名、密码
        factory.setHost("192.168.150.101");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("itcast");
        factory.setPassword("123321");
        // 1.2.建立连接
        Connection connection = factory.newConnection();

        // 2.创建通道Channel
        Channel channel = connection.createChannel();

        // 3.创建队列
        String queueName = "simple.queue";
        channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);

        // 4.订阅消息
        channel.basicConsume(queueName, true, new DefaultConsumer(channel){
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                                       AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                // 5.处理消息
                String message = new String(body);
                System.out.println("接收到消息：【" + message + "】");
            }
        });
        System.out.println("等待接收消息。。。。");
    }
}

SpringAMQP

AMQP：Advanced Message Queuing Protocol，是用于在应用程序之间传递业务消息的开放标准。该协议与语言和平台无关，更符合微服务中独立性的要求。
SpringAMQP是基于AMQP协议定义的一套API规范，提供了模板来发送和接收消息。包含两部分，其中spring-amqp是基础抽象，spring-rabbit是底层的默认实现。
SpringAMQP是基于RabbitMQ封装的一套模板，并且还利用SpringBoot对其实现了自动装配，使用起来非常方便。
SpringAmqp的官方地址：https://spring.io/projects/spring-amqp
SpringAMQP提供了三个功能：
　　自动声明队列、交换机及其绑定关系。
　　基于注解的监听器模式，异步接收消息。
　　封装了RabbitTemplate工具，用于发送消息。

Basic Queue 简单队列模型

在父工程mq-demo中引入依赖

<!--AMQP依赖，包含RabbitMQ-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>

消息发送

首先配置MQ地址，在publisher服务的application.yml中添加配置：

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.15.1 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: test # 用户名
    password: 123 # 密码

然后在publisher服务中编写测试类SpringAmqpTest，并利用RabbitTemplate实现消息发送：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringAmqpTest {
    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;
    @Test
    public void testSimpleQueue() {
        // 队列名称
        String queueName = "simple.queue";
        // 消息
        String message = "hello, spring amqp!";
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message);
    }
}

消息接收

首先配置MQ地址，在consumer服务的application.yml中添加配置：

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.15.1 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: test # 用户名
    password: 123 # 密码

然后在consumer服务的cn.itcast.mq.listener包中新建一个类SpringRabbitListener，代码如下：

@Component
public class SpringRabbitListener {
    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenSimpleQueueMessage(String msg) throws InterruptedException {
        System.out.println("spring 消费者接收到消息：【" + msg + "】");
    }
}

WorkQueue

Work queues，也被称为（Task queues），任务模型。简单来说就是让多个消费者绑定到一个队列，共同消费队列中的消息。

 

当消息处理比较耗时的时候，可能生产消息的速度会远远大于消息的消费速度。长此以往，消息就会堆积越来越多，无法及时处理。
此时就可以使用work 模型，多个消费者共同处理消息处理，速度就能大大提高了。

消息发送

这次我们循环发送，模拟大量消息堆积现象。
在publisher服务中的SpringAmqpTest类中添加一个测试方法：

/**
* workQueue
* 向队列中不停发送消息，模拟消息堆积。
*/
@Test
public void testWorkQueue() throws InterruptedException {
    // 队列名称
    String queueName = "simple.queue";
    // 消息
    String message = "hello, message_";
    for (int i = 0; i < 50; i++) {
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message + i);
        Thread.sleep(20);
    }
}

消息接收

要模拟多个消费者绑定同一个队列，我们在consumer服务的SpringRabbitListener中添加2个新的方法：

@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenWorkQueue1(String msg) throws InterruptedException {
    System.out.println("消费者1接收到消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
    Thread.sleep(20);
}

@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenWorkQueue2(String msg) throws InterruptedException {
    System.err.println("消费者2........接收到消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
    Thread.sleep(200);
}

注意到这个消费者sleep了1000秒，模拟任务耗时。

测试

启动ConsumerApplication后，在执行publisher服务中刚刚编写的发送测试方法testWorkQueue。
看到消费者1很快完成了自己的25条消息。消费者2却在缓慢的处理自己的25条消息。
也就是说消息是平均分配给每个消费者，并没有考虑到消费者的处理能力。这样显然是有问题的。

能者多劳

在spring中有一个简单的配置，可以解决这个问题。我们修改consumer服务的application.yml文件，添加配置：

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        prefetch: 1 # 每次只能获取一条消息，处理完成才能获取下一个消息

总结

Work模型的使用：
　　多个消费者绑定到一个队列，同一条消息只会被一个消费者处理。
　　通过设置prefetch来控制消费者预取的消息数量。

发布/订阅

发布订阅的模型：

可以看到，在订阅模型中，多了一个exchange角色，而且过程略有变化：
　　Publisher：生产者，也就是要发送消息的程序，但是不再发送到队列中，而是发给交换机
　　Exchange：交换机。一方面，接收生产者发送的消息。另一方面，知道如何处理消息，例如递交给某个特别队列、递交给所有队列、或是将消息丢弃。到底如何操作，取决于Exchange的类型。Exchange有以下3种类型：
　　　　Fanout：广播，将消息交给所有绑定到交换机的队列
　　　　Direct：定向，把消息交给符合指定routing key 的队列
　　　　Topic：通配符，把消息交给符合routing pattern（路由模式） 的队列
　　Consumer：消费者，与以前一样，订阅队列，没有变化
　　Queue：消息队列也与以前一样，接收消息、缓存消息。
Exchange（交换机）只负责转发消息，不具备存储消息的能力，因此如果没有任何队列与Exchange绑定，或者没有符合路由规则的队列，那么消息会丢失！

Fanout

Fanout，英文翻译是扇出，在MQ中叫广播更合适。

 

在广播模式下，消息发送流程是这样的：
　　1）可以有多个队列
　　2）每个队列都要绑定到Exchange（交换机）
　　3）生产者发送的消息，只能发送到交换机，交换机来决定要发给哪个队列，生产者无法决定
　　4）交换机把消息发送给绑定过的所有队列
　　5）订阅队列的消费者都能拿到消息

Spring提供了一个接口Exchange，来表示所有不同类型的交换机：

声明队列和交换机

在consumer中创建一个类，声明队列和交换机：

@Configuration
public class FanoutConfig {
    /**
     * 声明交换机
     * @return Fanout类型交换机
     */
    @Bean
    public FanoutExchange fanoutExchange(){
        return new FanoutExchange("itcast.fanout");
    }

    /**
     * 第1个队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue1(){
        return new Queue("fanout.queue1");
    }

    /**
     * 绑定队列和交换机
     */
    @Bean
    public Binding bindingQueue1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange);
    }

    /**
     * 第2个队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue2(){
        return new Queue("fanout.queue2");
    }

    /**
     * 绑定队列和交换机
     */
    @Bean
    public Binding bindingQueue2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange);
    }
}

消息发送

在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法：

@Test
public void testFanoutExchange() {
    // 队列名称
    String exchangeName = "itcast.fanout";
    // 消息
    String message = "hello, everyone!";
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
}

消息接收

在consumer服务的SpringRabbitListener中添加两个方法，作为消费者：

@RabbitListener(queues = "fanout.queue1")
public void listenFanoutQueue1(String msg) {
    System.out.println("消费者1接收到Fanout消息：【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(queues = "fanout.queue2")
public void listenFanoutQueue2(String msg) {
    System.out.println("消费者2接收到Fanout消息：【" + msg + "】");
}

总结

交换机的作用：
　　接收publisher发送的消息
　　将消息按照规则路由到与之绑定的队列
　　不能缓存消息，路由失败，消息丢失
　　FanoutExchange的会将消息路由到每个绑定的队列
声明队列、交换机、绑定关系的Bean：
　　Queue、FanoutExchange、Binding

Direct

在Fanout模式中，一条消息，会被所有订阅的队列都消费。但是，在某些场景下，我们希望不同的消息被不同的队列消费。这时就要用到Direct类型的Exchange。

在Direct模型下：
　　队列与交换机的绑定，不能是任意绑定了，而是要指定一个RoutingKey（路由key）
　　消息的发送方在向 Exchange发送消息时，也必须指定消息的 RoutingKey。
　　Exchange不再把消息交给每一个绑定的队列，而是根据消息的RoutingKey进行判断，只有队列的Routingkey与消息的 Routingkey完全一致，才会接收到消息。

基于注解声明队列和交换机

基于@Bean的方式声明队列和交换机比较麻烦，Spring还提供了基于注解方式来声明。
在consumer的SpringRabbitListener中添加两个消费者，同时基于注解来声明队列和交换机：

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "direct.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
    key = {"red", "blue"}
))
public void listenDirectQueue1(String msg){
    System.out.println("消费者接收到direct.queue1的消息：【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "direct.queue2"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
    key = {"red", "yellow"}
))
public void listenDirectQueue2(String msg){
    System.out.println("消费者接收到direct.queue2的消息：【" + msg + "】");
}

消息发送

在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法：

@Test
public void testSendDirectExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "itcast.direct";
    // 消息
    String message = "红色警报";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message);
}

总结

Direct交换机与Fanout交换机的差异：
　　Fanout交换机将消息路由给每一个与之绑定的队列
　　Direct交换机根据RoutingKey判断路由给哪个队列
　　如果多个队列具有相同的RoutingKey，则与Fanout功能类似
基于@RabbitListener注解声明队列和交换机常见注解：
　　@Queue
　　@Exchange

Topic

Topic类型的Exchange与Direct相比，都是可以根据RoutingKey把消息路由到不同的队列。只不过Topic类型Exchange可以让队列在绑定Routing key 的时候使用通配符！
Routingkey一般都是有一个或多个单词组成，多个单词之间以”.”分割，例如： item.insert
通配符规则：
　　#：匹配一个或多个词
　　*：匹配一个词
举例：
　　item.#：能够匹配item.spu.insert 或者 item.spu
　　item.*：只能匹配item.spu
图示：

Queue1：绑定的是china.# ，因此凡是以 china.开头的routing key 都会被匹配到。包括china.news和china.weather
Queue2：绑定的是#.news ，因此凡是以 .news结尾的 routing key 都会被匹配。包括china.news和japan.news

消息发送

在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法：

/**
* topicExchange
*/
@Test
public void testSendTopicExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "itcast.topic";
    // 消息
    String message = "喜报!";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message);
}

消息接收

在consumer服务的SpringRabbitListener中添加方法：

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "china.#"
))
public void listenTopicQueue1(String msg){
    System.out.println("消费者接收到topic.queue1的消息：【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue2"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "#.news"
))
public void listenTopicQueue2(String msg){
    System.out.println("消费者接收到topic.queue2的消息：【" + msg + "】");
}

总结

描述下Direct交换机与Topic交换机的差异：
　　Topic交换机接收的消息RoutingKey必须是多个单词，以“.”分割
　　Topic交换机与队列绑定时的bindingKey可以指定通配符

消息转换器

Spring会把发送的消息序列化为字节发送给MQ，接收消息的时候，还会把字节反序列化为Java对象。

只不过，默认情况下Spring采用的序列化方式是JDK序列化。众所周知，JDK序列化存在下列问题：
　　数据体积过大
　　有安全漏洞
　　可读性差

测试默认转换器

修改消息发送的代码，发送一个Map对象：

@Test
public void testSendMap() throws InterruptedException {
    // 准备消息
    Map<String,Object> msg = new HashMap<>();
    msg.put("name", "Jack");
    msg.put("age", 21);
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("simple.queue","", msg);
}

发送消息后查看控制台：

配置JSON转换器

JDK序列化方式并不合适。我们希望消息体的体积更小、可读性更高，因此可以使用JSON方式来做序列化和反序列化。
在publisher和consumer两个服务中都引入依赖：

<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
    <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
    <version>2.9.10</version>
</dependency>

在启动类中添加一个Bean即可：

@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){
    return new Jackson2JsonMessageConverter();
}