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RabbitMQ-详细讲解原理到使用

2023年10月19日 22:52

这里写目录标题

1.初识MQ

1.1.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：就像发邮件，不需要马上回复。
在这里插入图片描述两种方式各有优劣，打电话可以立即得到响应，但是你却不能跟多个人同时通话。发送邮件可以同时与多个人收发邮件，但是往往响应会有延迟。

1.1.1.同步通讯

我们之前学习的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：
在这里插入图片描述
总结：

同步调用的优点：

  • 时效性较强，可以立即得到结果

同步调用的问题：

  • 耦合度高
  • 性能和吞吐能力下降
  • 有额外的资源消耗
  • 有级联失败问题

1.1.2.异步通讯

异步调用则可以避免上述问题：

  • 我们以购买商品为例，用户支付后需要调用订单服务完成订单状态修改，调用物流服务，从仓库分配响应的库存并准备发货。
  • 在事件模式中，支付服务是事件发布者（publisher），在支付完成后只需要发布一个支付成功的事件（event），事件中带上订单id。
  • 订单服务和物流服务是事件订阅者（Consumer），订阅支付成功的事件，监听到事件后完成自己业务即可。
  • 为了解除事件发布者与订阅者之间的耦合，两者并不是直接通信，而是有一个中间人（Broker）。发布者发布事件到Broker，不关心谁来订阅事件。订阅者从Broker订阅事件，不关心谁发来的消息。
    在这里插入图片描述
    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：无需等待订阅者处理完成，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，订阅者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

好在现在开源软件或云平台上 Broker 的软件是非常成熟的，比较常见的一种就是我们今天要学习的MQ技术。

1.2.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：

  • ActiveMQ
  • RabbitMQ
  • RocketMQ
  • Kafka

几种常见MQ的对比：

RabbitMQActiveMQRocketMQKafka
公司/社区RabbitApache阿里Apache
开发语言ErlangJavaJavaScala&Java
协议支持AMQP，XMPP，SMTP，STOMPOpenWire,STOMP，REST,XMPP,AMQP自定义协议自定义协议
可用性高一般高高
单机吞吐量一般差高非常高
消息延迟微秒级毫秒级毫秒级毫秒以内
消息可靠性高一般高一般

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

2.快速入门

2.1.安装RabbitMQ

安装RabbitMQ

1.单机部署

我们在Centos7虚拟机中使用Docker来安装。

1.1.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

上传到虚拟机中后，使用命令加载镜像即可：

docker load -i mq.tar

1.2.安装MQ

执行下面的命令来运行MQ容器：

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

在这里插入图片描述

MQ运行起来 http://虚拟机ip:15672
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
RabbitMQ中的一些角色：

  • publisher：生产者
  • consumer：消费者
  • exchange个：交换机，负责消息路由
  • queue：队列，存储消息
  • virtualHost：虚拟主机，隔离不同租户的exchange、queue、消息的隔离

MQ的基本结构：
在这里插入图片描述

2.2.RabbitMQ消息模型

RabbitMQ官方提供了5个不同的Demo示例，对应了不同的消息模型：
在这里插入图片描述

2.3.创建一个Demo工程

在这里插入图片描述
包括三部分：

  • mq-demo：父工程，管理项目依赖
  • publisher：消息的发送者
  • consumer：消息的消费者

mq-demo
pom.xml

 <parent>        <groupId>org.springframework.boot</groupId>        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>        <version>2.3.9.RELEASE</version>        <relativePath/>    </parent>    <properties>        <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>        <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>    </properties>    <dependencies>        <dependency>            <groupId>org.projectlombok</groupId>            <artifactId>lombok</artifactId>        </dependency>        <!--AMQP依赖，包含RabbitMQ-->        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>        </dependency>        <!--单元测试-->        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>            <artifactId>jackson-databind</artifactId>        </dependency>    </dependencies>

2.4.入门案例

简单队列模式的模型图：
在这里插入图片描述
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

2.4.1.publisher实现

思路：

  • 建立连接
  • 创建Channel
  • 声明队列
  • 发送消息
  • 关闭连接和channel

代码实现：

package cn.itcast.mq.helloworld;import com.rabbitmq.client.Channel;import com.rabbitmq.client.Connection;import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;import org.junit.Test;import java.io.IOException;import java.util.concurrent.TimeoutException;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("192.168.150.101");  //更改成自己主机ip地址        factory.setPort(5672);        factory.setVirtualHost("/");        factory.setUsername("root");        factory.setPassword("123456");        // 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();    }}

2.4.2.consumer实现

代码思路：

  • 建立连接
  • 创建Channel
  • 声明队列
  • 订阅消息

代码实现：

package cn.itcast.mq.helloworld;import com.rabbitmq.client.*;import java.io.IOException;import java.util.concurrent.TimeoutException;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");  //更改成自己主机ip地址        factory.setPort(5672);        factory.setVirtualHost("/");        factory.setUsername("root");        factory.setPassword("123456");        // 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。。。。");    }}

2.5.总结

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

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. 定义consumer的消费行为handleDelivery()
  5. 利用channel将消费者与队列绑定

3.SpringAMQP

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
在这里插入图片描述在这里插入图片描述
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

3.1.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>

3.1.1.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: 主机的ip地址 # 主机名    port: 5672 # 端口    virtual-host: / # 虚拟主机    username: root # 用户名    password: 123456 # 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：

package cn.itcast.mq.spring;import org.junit.Test;import org.junit.runner.RunWith;import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;@RunWith(SpringRunner.class)@SpringBootTestpublic 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);    }}

3.1.2.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: 主机的ip地址 # 主机名    port: 5672 # 端口    virtual-host: / # 虚拟主机    username: root# 用户名    password: 123456# 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：

package cn.itcast.mq.listener;import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;import org.springframework.stereotype.Component;@Componentpublic 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 + "】");    }}

3.1.3.测试

启动consumer服务，然后在publisher服务中运行测试代码，发送MQ消息

3.2.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。

在这里插入图片描述

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。

3.2.1.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。     */@Testpublic 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);    }}

3.2.2.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。

3.2.3.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。

可以看到消费者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。

3.2.4.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

3.2.5.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

3.3.发布/订阅

发布订阅的模型如图：

在这里插入图片描述

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X（交换机）
  • Exchange：交换机，图中的X。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！


参考文章：https://blog.csdn.net/M_wzz/article/details/121636982

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