RabbitMQ

一、初识MQ

1. 同步和异步通讯

微服务间通讯有同步和异步两种方式：
1、同步通讯：就像打电话，需要实时响应；
2、异步通讯：就像发邮件，不需要马上回复。
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. 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：
   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

2. 异步通讯：常见实现是事件驱动模式
   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。
   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。

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：

	RabbitMQ	ActiveMQ	RocketMQ	Kafka
公司/社区	Rabbit	Apache	阿里	Apache
开发语言	Erlang	Java	Java	Scala&Java
协议支持	AMQP，XMPP，SMTP，STOMP	OpenWire,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

二、快速入门

1. 安装RabbitMQ

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，存储消息
• virtualHost：虚拟主机，隔离不同租户的exchange、queue、消息的隔离

2. RabbitMQ消息模型

3. 导入Demo工程

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

4. 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

1. publisher实现

   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（改成自己的ip）、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.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. consumer实现

   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。。。。");
       }
   }

   消息被消费后，就消失（阅后即焚）

---

三、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

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>

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: 192.168.150.101 # 主机名
       port: 5672 # 端口
       virtual-host: / # 虚拟主机
       username: itcast # 用户名
       password: 123321 # 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);
       }
   }

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: 192.168.150.101 # 主机名
       port: 5672 # 端口
       virtual-host: / # 虚拟主机
       username: itcast # 用户名
       password: 123321 # 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 + "】");
       }
   }

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。
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。

1. 消息发送：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);
       }
   }

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); 
   }

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。
   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. 发布/订阅

发布订阅的模型如图：
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！
这样，实现了一个消息发送给多个消费者。

4. Fanout

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

我们的计划是这样的：

• 创建一个交换机 itcast.fanout，类型是Fanout
• 创建两个队列fanout.queue1和fanout.queue2，绑定到交换机itcast.fanout

1. 声明队列和交换机
   Spring提供了一个接口Exchange，来表示所有不同类型的交换机：

   // 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");    }
       // 队列1，绑定交换机
       @Bean
       public Queue fanoutQueue1(){    return new Queue("fanout.queue1");    }
       @Bean
       public Binding bindingQueue1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){
           return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange);
       }
       // 队列2，绑定交换机
       @Bean
       public Queue fanoutQueue2(){    return new Queue("fanout.queue2");    }
       @Bean
       public Binding bindingQueue2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){
           return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange);
       }
   }

2. 消息发送

   // 在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法
   @Test
   public void testFanoutExchange() {
       String exchangeName = "itcast.fanout";
       String message = "hello, everyone!";
       // 发送到交换机
       rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
   }

3. 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 + "】");
   }

5. 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BindingKey（路由key）
• 消息的发送方在 向 Exchange发送消息时，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Bindingkey与消息的 Routingkey完全一致，才会接收到消息
• 一个队列可以有多个BindingKey。如果多个队列具有相同的RoutingKey，则与Fanout功能类似(可以模拟广播)
  

1. 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 @RabbitListener 来声明队列和交换机：

   // 消费者1+队列+交换机+BindingKey
   @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 + "】");
   }
   // 消费者2+队列+交换机+BindingKey
   @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 + "】");
   }

2. 消息发送

   @Test
   public void testSendDirectExchange() {
       String exchangeName = "itcast.direct";
       String message = "红色警报！日本乱排核废水，导致海洋生物变异，惊现哥斯拉！";
       // 发送消息，携带 RoutingKey
       rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message);
   }

6.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；*：匹配不多不少恰好1个词
举例：item.#：能够匹配item.spu.insert 或者 item.spu；item.*：只能匹配item.spu ​

解释：

• 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

1. 消息发送

   rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message);

2. 消息接收

   @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
       value = @Queue(name = "topic.queue1"),
       exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
       key = "china.#"
   ))

3. 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
   • #：代表0个或多个词
   • *：代表1个词

7.消息转换器

之前说过，Spring会把你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

显然，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>

配置消息转换器。在启动类中添加一个Bean即可：

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