RabbitMQ

一、MQ 概念

1. MQ

MQ（Message Queue）消息队列，是在消息的传输过程中保存消息的容器。多用于系统之间的异步通信。

同步通信相当于两个人当面对话，你一言我一语。必须及时回复。

异步通信相当于通过第三方转述对话，可能有消息的延迟，但不需要二人时刻保持联系。

2. 优势

消息队列允许不同组件或系统之间通过发送消息进行通信，而不需要直接耦合在一起。这使得系统的各个部分能够独立地进行工作，提高了系统的可伸缩性和灵活性。

消息队列的基本原理是生产者（Producer）产生消息并将其发送到队列，然后消费者（Consumer）从队列中获取消息并进行处理。这种异步通信的方式有多个优点：

解耦： 生产者和消费者之间通过消息队列进行通信，它们不需要直接了解彼此的存在。这种解耦性提高了系统的灵活性和可维护性。
异步处理： 生产者将消息发送到队列后，可以立即继续执行其他操作，而不必等待消费者的响应。消费者则在就绪时异步地从队列中获取消息并进行处理。
削峰填谷： 消息队列可以平滑处理系统中的峰值流量。即使生产者和消费者之间的处理速度不一致，消息队列能够调节消息的流量，防止系统因瞬时流量过大而崩溃。
可靠性： 消息队列通常具有持久性特性，确保消息在传递过程中不会丢失。这有助于确保系统的可靠性和数据完整性。
顺序性： 消息队列可以保证消息按照一定的顺序被消费，这对于某些应用场景（如订单处理）非常重要。

3. 劣势

复杂性： 引入消息队列会增加系统的复杂性。配置、管理和监控消息队列可能需要额外的工作，特别是在大规模系统中。
一致性问题： 在某些情况下，由于网络故障、节点故障或其他原因，消息队列可能导致消息重复、丢失或无序。确保消息队列系统具有高可用性和一致性是一个挑战。
延迟： 使用消息队列引入了一定的传输和处理延迟。在某些对实时性要求非常高的应用中，这种延迟可能是不可接受的。
维护和运营成本： 部署、维护和运营消息队列系统可能需要专业知识，增加了系统的总体成本。此外，确保消息队列的高可用性和性能可能需要更多的资源和投资。
消息序列化和反序列化开销： 将消息序列化和反序列化为可传输的格式可能会引入一些开销，尤其是对于大量的消息和复杂的消息结构。
消息顺序保障： 一些消息队列系统可能在维护消息的顺序性方面面临挑战。虽然某些系统可以提供有序性保障，但这可能在性能方面有一些牺牲。
依赖性： 使用消息队列使得系统组件之间存在依赖关系。如果消息队列出现问题，可能影响整个系统的可用性。
规模性： 随着系统规模的增加，一些消息队列系统可能遇到性能瓶颈，需要额外的调优和优化。

4. MQ应用场景

抢红包、秒杀活动、抢火车票等

　　这些业务场景都是短时间内需要处理大量请求，如果直接连接系统处理业务，会耗费大量资源，有可能造成系统瘫痪。

　　而使用MQ后，可以先让用户将请求发送到MQ中，MQ会先保存请求消息，不会占用系统资源，且MQ会进行消息排序，先请求的秒杀成功，后请求的秒杀失败。

消息分发

　　如电商网站要推送促销信息，该业务耗费时间较多，但对时效性要求不高，可以使用MQ做消息分发。

数据同步

　　假如我们需要将数据保存到数据库之外，还需要一段时间将数据同步到缓存（如Redis）、搜索引擎（如Elasticsearch）中。此时可以将数据库的数据作为消息发送到MQ中，并同步到缓存、搜索引擎中。

异步处理

　　在电商系统中，订单完成后，需要及时的通知子系统（进销存系统发货，用户服务积分，发送短信）进行下一步操作。为了保证订单系统的高性能，应该直接返回订单结果，之后让MQ通知子系统做其他非实时的业务操作。这样能保证核心业务的高效及时。

离线处理

　　在银行系统中，如果要查询近十年的历史账单，这是非常耗时的操作。如果发送同步请求，则会花费大量时间等待响应。此时使用MQ发送异步请求，等到查询出结果后获取结果即可。

二、RabbitMQ

RabbitMQ是由Erlang语言编写的基于AMQP的MQ产品。

1. AMQP 协议

即Advanced Message Queuing Protocol(高级消息队列协议)，是一个网络协议，专门为消息中间件设计。基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息，并不受不同中间件产品，不同开发语言等条件的限制。2006年AMQP规范发布，类比HTTP。

协议定义： AMQP是一种二进制协议，定义了一组规范和协议层，用于在消息代理（Message Broker）和客户端之间进行通信。它提供了一种统一的方式来描述、传递、存储和路由消息。

消息模型： AMQP基于消息模型，其中消息由生产者（Producer）创建并发送到消息代理，然后由消费者（Consumer）从消息代理中获取和处理。消息可以包含结构化数据，例如JSON或XML。

交换机（Exchanges）： 在AMQP中，交换机负责接收生产者发送的消息，并将它们路由到一个或多个队列。AMQP定义了不同类型的交换机，例如直连交换机、主题交换机和扇出交换机，以支持不同的消息路由模式。

队列： 队列是消息的存储位置，它们由消息代理维护。消费者可以订阅队列以接收其中的消息。AMQP中的队列具有一些特性，如持久性、排他性和自动删除。

绑定（Bindings）： 绑定定义了将交换机和队列连接起来的规则。它决定了消息从交换机流向哪个队列，以及在什么条件下发生。

通道（Channels）： 在AMQP中，连接由一个或多个通道组成。通道是在连接内的独立通信路径，使得多个通信流可以并行运行。通道提供了轻量级的、低开销的通信机制。

安全性： AMQP支持身份验证和授权，确保只有经过身份验证的实体才能访问和发送消息。它还提供了加密通信的选项，以确保消息的机密性。

消息可靠性： AMQP通过确认机制和事务来提供消息的可靠性。生产者可以请求消息代理确认消息的接收，而消费者可以确认已成功处理的消息。

详情参考阿里开发者社区：https://developer.aliyun.com/article/847370

2. RabbitMQ 工作过程

RabbitMQ 的角色主要有生产者、交换机、队列和消费者。

生产者(Publisher)将消息发布到交换机(Exchange)，交换机根据规则将消息分发给交换机绑定的队列(Queue)，队列再将消息投递给订阅了此队列的消费者。

3. RabbitMQ 工作原理

Producer

消息的生产者。也是一个向交换机发布消息的客户端应用程序。生成消息并将其发送到 RabbitMQ 代理。消息可以包含任何类型的信息，例如任务、事件等。
Connection

连接。生产者/消费者和RabbitMQ服务器之间建立的TCP连接。
Channel

信道。是TCP里面的虚拟连接。例如：Connection相当于电缆， Channel相当于独立光纤束，一条TCP连接中可以创建多条信道，增加连接效率。无论是发布消息、接收消息、订阅队列都是通过信道完成的。
Broker

消息队列服务器实体。即RabbitMQ服务器
Virtual host

虚拟主机。出于多租户和安全因素设计的，把AMQP的基本组件划分到一个虚拟的分组中。每个vhost本质上就是一个mini版的RabbitMQ服务器，拥有自己的队列、交换机、绑定和权限机制。当多个不同的用户使用同一个RabbitMQ服务器时，可以划分出多个虚拟主机。RabbitMQ默认的虚拟主机路径是 /
Exchange

交换机。是消息的中转站。生产者发送的消息首先被发送到交换机。交换机根据预定义的规则（绑定）将消息路由到一个或多个队列中。
Queue

消息队列。用来保存消息直到发送给消费者。它是消息的容器，也是消息的终点。消息一直在队列里面，等待消费者链接到这个队列将其取走。
Binding

消息队列和交换机之间的虚拟连接，绑定中包含路由规则，绑定信息保存到交换机的路由表中，作为消息的分发依据。
Consumer

消息的消费者。表示一个从消息队列中取得消息的客户端应用程序。

消息确认（可选）

　　　消费者处理消息后，可以选择向 RabbitMQ 发送确认消息。这是可选的步骤，但通常用于确保消息被成功处理，避免消息在处理期间丢失。

消息持久性（可选）

　　在生产者发送消息时，可以选择使消息持久化。这意味着即使 RabbitMQ 代理重启，消息也不会丢失。这对于关键性的任务和数据是很重要的。

三、RabbitMQ 工作模式

简单队列模式（Simple Queue）：
- 单一的生产者将消息发送到一个队列，而单一的消费者从队列中接收并处理消息。
- 这是最基本的模式，适用于简单的应用场景，但对于处理大量消息或需要水平扩展的系统可能不够。
工作队列模式（Work Queues）：
- 多个生产者将消息发送到一个共享的队列，多个消费者同时监听该队列。
- 每条消息只能被一个消费者处理，确保消息的顺序性和不重复处理。适用于处理较大的工作负载。
发布/订阅模式（Publish/Subscribe）：
- 生产者将消息发送到交换机（fanout交换机），交换机将消息广播到与之绑定的多个队列。
- 多个消费者分别监听不同的队列，实现消息的发布和订阅。适用于广播消息给多个消费者的场景。
路由模式（Routing）：
- 生产者将消息发送到交换机，并指定一个路由键（Routing Key）。
- 消费者通过绑定到交换机的队列指定路由键，只有指定路由键的消息会被相应队列接收。适用于有选择性地接收消息的场景。
主题模式（Topics）：
- 类似于路由模式，但路由键可以使用通配符，以实现更灵活的消息路由。
- 消费者通过使用通配符的路由键来订阅消息，可以根据模式匹配接收感兴趣的消息。适用于更复杂的消息过滤和分发。
- 通配符规则：
  1. 消息设置RoutingKey时，RoutingKey由多个单词构成，中间以 . 分割。
  2. 队列设置RoutingKey时， # 可以匹配任意多个单词， * 可以匹配任意一个单词。

代码实现

在SpringBoot工程环境下引入maven依赖：

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
        </dependency>

1. 简单队列模式

生产者：

public class Producer {
    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        //1. 创建连接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        connectionFactory.setHost("192.168.77.129");
        connectionFactory.setPort(5672);
        connectionFactory.setUsername("young");
        connectionFactory.setPassword("young");
        connectionFactory.setVirtualHost("/young");

        //2. 创建连接
        Connection connection = connectionFactory.newConnection();

        //3. 创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();

        //4. 创建队列
        /**
         * 参数1：队列名
         * 参数2：是否持久化，true表示MQ重启后队列还在
         * 参数3：是否私有化，false表示所有消费者都可以访问，true表示只有第一次拥有它的消费者才能访问
         * 参数4：是否自动删除，true表示不在使用队列时自动删除队列
         * 参数5：其他额外参数
         */
        channel.queueDeclare("simple_queue",false,false,false,null);
        //5. 发送消息
        /**
         * 参数1：交换机名 ""表示默认交换机
         * 参数2：路由键，简单模式就是队列名
         * 参数3：其他额外参数
         * 参数4：要传递的消息字节数组
         */
        String message = "hello simple message";
        channel.basicPublish("","simple_queue",null,message.getBytes());
        //6. 关闭信道和连接
        channel.close();
        connection.close();
        System.out.println("发送成功");
    }
}

Producer.java

消费者：

public class Consumer {
    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        //1. 创建连接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        connectionFactory.setHost("192.168.77.129");
        connectionFactory.setPort(5672);
        connectionFactory.setUsername("young");
        connectionFactory.setPassword("young");
        connectionFactory.setVirtualHost("/young");
        //2. 创建连接
        Connection connection = connectionFactory.newConnection();
        //3. 创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();
        //4. 监听队列
        /**
         * 参数1：监听的队列名
         * 参数2：是否自动签收，如果设置为false，则需要手动确认消息已接收，否则MQ会一直发送消息
         * 参数3：Consumer的实现类，重写该类方法表示接受到消息后如何消费
         */
        channel.basicConsume("simple_queue",true,new DefaultConsumer(channel){
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                String msg = new String(body, "utf-8");
                System.out.println("接收的消息为："+msg);
            }
        });
        
    }
}

Cousumer.java

2. 工作队列模式

生产者：

public class Producer {
    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        //1. 创建连接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        connectionFactory.setHost("192.168.77.129");
        connectionFactory.setPort(5672);
        connectionFactory.setUsername("young");
        connectionFactory.setPassword("young");
        connectionFactory.setVirtualHost("/young");

        //2. 创建连接
        Connection connection = connectionFactory.newConnection();

        //3. 创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();

        //4. 创建队列
        /**
         * 参数1：队列名
         * 参数2：是否持久化，true表示MQ重启后队列还在
         * 参数3：是否私有化，false表示所有消费者都可以访问，true表示只有第一次拥有它的消费者才能访问
         * 参数4：是否自动删除，true表示不在使用队列时自动删除队列
         * 参数5：其他额外参数
         */
        channel.queueDeclare("work_queue",true,false,false,null);
        //5. 发送消息
        /**
         * 参数1：交换机名 ""表示默认交换机
         * 参数2：路由键，简单模式就是队列名
         * 参数3：其他额外参数 ,这里表示消息为持久化消息，既除了保存内存还会保存到磁盘中
         * 参数4：要传递的消息字节数组
         */
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            channel.basicPublish("","work_queue", MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN,("第"+i+"条消息").getBytes());
        }
        channel.close();
        connection.close();
        System.out.println("发送成功");
    }
}

Producer.java

消费者1：

public class Consumer1 {
    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        //1. 创建连接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        connectionFactory.setHost("192.168.77.129");
        connectionFactory.setPort(5672);
        connectionFactory.setUsername("young");
        connectionFactory.setPassword("young");
        connectionFactory.setVirtualHost("/young");
        //2. 创建连接
        Connection connection = connectionFactory.newConnection();
        //3. 创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();
        //4. 监听队列
        /**
         * 参数1：监听的队列名
         * 参数2：是否自动签收，如果设置为false，则需要手动确认消息已接收，否则MQ会一直发送消息
         * 参数3：Consumer的实现类，重写该类方法表示接受到消息后如何消费
         */
        channel.basicConsume("work_queue",true,new DefaultConsumer(channel){
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                System.out.println("消费者1接收到消息：" + new String(body, StandardCharsets.UTF_8));
            }
        });
    }
}

Consumer1.java

消费者2：

public class Consumer2 {
    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        //1. 创建连接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        connectionFactory.setHost("192.168.77.129");
        connectionFactory.setPort(5672);
        connectionFactory.setUsername("young");
        connectionFactory.setPassword("young");
        connectionFactory.setVirtualHost("/young");
        //2. 创建连接
        Connection connection = connectionFactory.newConnection();
        //3. 创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();
        //4. 监听队列
        /**
         * 参数1：监听的队列名
         * 参数2：是否自动签收，如果设置为false，则需要手动确认消息已接收，否则MQ会一直发送消息
         * 参数3：Consumer的实现类，重写该类方法表示接受到消息后如何消费
         */
        channel.basicConsume("work_queue",true,new DefaultConsumer(channel){
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                System.out.println("消费者2接收到消息：" + new String(body, StandardCharsets.UTF_8));
            }
        });
    }
}

Consumer2.java

消费者3：

public class Consumer3 {
    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        //1. 创建连接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        connectionFactory.setHost("192.168.77.129");
        connectionFactory.setPort(5672);
        connectionFactory.setUsername("young");
        connectionFactory.setPassword("young");
        connectionFactory.setVirtualHost("/young");
        //2. 创建连接
        Connection connection = connectionFactory.newConnection();
        //3. 创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();
        //4. 监听队列
        /**
         * 参数1：监听的队列名
         * 参数2：是否自动签收，如果设置为false，则需要手动确认消息已接收，否则MQ会一直发送消息
         * 参数3：Consumer的实现类，重写该类方法表示接受到消息后如何消费
         */
        channel.basicConsume("work_queue",true,new DefaultConsumer(channel){
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                System.out.println("消费者3接收到消息：" + new String(body, StandardCharsets.UTF_8));
            }
        });
    }
}

Cousumer3.java

3. 发布订阅模式

生产者：

public class Producer {
    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        //1. 创建连接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        connectionFactory.setHost("192.168.77.129");
        connectionFactory.setPort(5672);
        connectionFactory.setUsername("young");
        connectionFactory.setPassword("young");
        connectionFactory.setVirtualHost("/young");

        //2. 创建连接
        Connection connection = connectionFactory.newConnection();

        //3. 创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();

        //4. 创建交换机
        /**
         * 参数1：交换机名
         * 参数2：交换机类型
         * 参数3：交换机持久化
         */
        channel.exchangeDeclare("exchange_fanout",  BuiltinExchangeType.FANOUT,true);
        //5. 创建队列,如果队列存在，则直接使用
        /**
         * 参数1：队列名
         * 参数2：是否持久化，true表示MQ重启后队列还在
         * 参数3：是否私有化，false表示所有消费者都可以访问，true表示只有第一次拥有它的消费者才能访问
         * 参数4：是否自动删除，true表示不在使用队列时自动删除队列
         * 参数5：其他额外参数
         */
        channel.queueDeclare("send_email",true,false,false,null);
        channel.queueDeclare("send_message",true,false,false,null);
        channel.queueDeclare("send_station",true,false,false,null);
        //6. 交换机绑定队列
        /**
         * 参数1:队列名
         * 参数2：交换机名
         * 参数3：路由关键字 ，发布订阅模式写""即可
         */
        channel.queueBind("send_email","exchange_fanout","");
        channel.queueBind("send_message","exchange_fanout","");
        channel.queueBind("send_station","exchange_fanout","");
        //7.发送消息
        /**
         * 参数1：交换机名 ""表示默认交换机
         * 参数2：路由键，简单模式就是队列名
         * 参数3：其他额外参数 ,这里表示消息为持久化消息，既除了保存内存还会保存到磁盘中
         * 参数4：要传递的消息字节数组
         */
        for (int i = 1; i <=10 ; i++) {
            channel.basicPublish("exchange_fanout",
                    "",
                    null,
                    ("你好，尊敬的用户，秒杀商品开抢了"+i).getBytes());
        }
        //8.关闭信道和连接
        channel.close();
        connection.close();
        System.out.println("发送成功");

    }
}

Producer.java

邮件消费者：

public class SendMail {
    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建链接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        connectionFactory.setHost("192.168.77.129");
        connectionFactory.setPort(5672);
        connectionFactory.setUsername("young");
        connectionFactory.setPassword("young");
        connectionFactory.setVirtualHost("/young");

        //2.创建链接
        Connection connection = connectionFactory.newConnection();
        //3.创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();
        //4.监听队列
        /**
         * 参数1：监听的队列名
         * 参数2：是否自动签收，如果设置为false，则需要手动确认消息已接收，否则MQ会一直发送消息
         * 参数3：Consumer的实现类，重写该类方法表示接受到消息后如何消费
         */
        channel.basicConsume("send_email", true, new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                String message = new String(body,"utf-8");
                System.out.println("接收邮件，消息为："+message);
            }
        });
    }
}

SendMail.java

短信消费者：

public class SendMessage {
    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建链接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        connectionFactory.setHost("192.168.77.129");
        connectionFactory.setPort(5672);
        connectionFactory.setUsername("young");
        connectionFactory.setPassword("young");
        connectionFactory.setVirtualHost("/young");
        //2.创建链接
        Connection connection = connectionFactory.newConnection();
        //3.创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();
        //4.监听队列
        /**
         * 参数1：监听的队列名
         * 参数2：是否自动签收，如果设置为false，则需要手动确认消息已接收，否则MQ会一直发送消息
         * 参数3：Consumer的实现类，重写该类方法表示接受到消息后如何消费
         */
        channel.basicConsume("send_message", true, new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                String message = new String(body,"utf-8");
                System.out.println("接收短信，消息为："+message);
            }
        });
    }
}

SendMessage.java

公共消费者1、2：

public class Consumer1 {
    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建链接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        connectionFactory.setHost("192.168.77.129");
        connectionFactory.setPort(5672);
        connectionFactory.setUsername("young");
        connectionFactory.setPassword("young");
        connectionFactory.setVirtualHost("/young");
        //2.创建链接
        Connection connection = connectionFactory.newConnection();
        //3.创建信道
        Channel channel = connection.createChannel();
        //4.监听队列
        /**
         * 参数1：监听的队列名
         * 参数2：是否自动签收，如果设置为false，则需要手动确认消息已接收，否则MQ会一直发送消息
         * 参数3：Consumer的实现类，重写该类方法表示接受到消息后如何消费
         */
        channel.basicConsume("send_station", true, new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                String message = new String(body,"utf-8");
                System.out.println("公共接收，消息为："+message);
            }
        });
    }
}

Consumer1.java

posted @ 2024-01-16 21:47 ygdgg 阅读(104) 评论(4) 编辑收藏举报

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