1.引言

RabbitMQ——Rabbit Message Queue的简写，但不能仅仅理解其为消息队列，消息代理更合适。RabbitMQ 是一个由 Erlang 语言开发的AMQP（高级消息队列协议）的开源实现，其内部结构如下：

RabbitMQ 内部结构

RabbitMQ作为一个消息代理，主要和消息打交道，负责接收并转发消息。RabbitMQ提供了可靠的消息机制、跟踪机制和灵活的消息路由，支持消息集群和分布式部署。适用于排队算法、秒杀活动、消息分发、异步处理、数据同步、处理耗时任务、CQRS等应用场景。

下面我们就来学习下RabbitMQ。

2. 环境搭建

本文主要基于Windows下使用Vs Code 基于.net core进行demo演示。开始之前我们需要准备好以下环境。

安装Erlang运行环境
下载安装Erlang。
安装RabbitMQ
下载安装Windows版本的RabbitMQ。
启动RabbitMQ Server
点击Windows开始按钮，输入RabbitMQ找到RabbitMQ Comman Prompt，以管理员身份运行。
依次执行以下命令启动RabbitMQ服务

rabbitmq-service install
rabbitmq-service enable
rabbitmq-service start

执行rabbitmqlctl status检查RabbitMQ状态
安装管理平台插件
执行rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management即可成功安装，使用默认账号密码（guest/guest）登录http://localhost:15672/即可。

3. Hello RabbitMQ

在开始之前我们先来了解下消息模型：

消息流

消费者（consumer）订阅某个队列。生产者（producer）创建消息，然后发布到队列（queue）中，队列再将消息发送到监听的消费者。

下面我们我们通过demo来了解RabbitMQ的基本用法。

3.1.消息的发送和接收

创建RabbitMQ文件夹，打开命令提示符，分别创建两个控制台项目Send、Receive。

dotnet new console --name Send //创建发送端控制台应用
cd Send //进入Send目录
dotnet add package RabbitMQ.Client //添加RabbitMQ.Client包
dotnet restore //恢复包

dotnet new console --name Receive //创建接收端控制台应用
cd Receive //进入Receive目录
dotnet add package RabbitMQ.Client //添加RabbitMQ.Client包
dotnet restore //恢复包

我们先来添加消息发送端逻辑：

//Send.cs 
public static void Main(string[] args)
{
    //1.1.实例化连接工厂
    var factory = new ConnectionFactory() { HostName = "localhost" };
    //2. 建立连接
    using (var connection = factory.CreateConnection())
    {
        //3. 创建信道
        using (var channel = connection.CreateModel())
        {
            //4. 申明队列
            channel.QueueDeclare(queue: "hello", durable: false, exclusive: false, autoDelete: false, arguments: null);
            //5. 构建byte消息数据包
            string message = args.Length > 0 ? args[0] : "Hello RabbitMQ!";
            var body = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
            //6. 发送数据包
            channel.BasicPublish(exchange: "", routingKey: "hello", basicProperties: null, body: body);
            Console.WriteLine(" [x] Sent {0}", message);
        }
    }
}

再来完善消息接收端逻辑：

//Receive.cs  省略部分代码
public static void Main()
{
    //1.实例化连接工厂
    var factory = new ConnectionFactory() { HostName = "localhost" };
    //2. 建立连接
    using (var connection = factory.CreateConnection())
    {
        //3. 创建信道
        using (var channel = connection.CreateModel())
        {
            //4. 申明队列
            channel.QueueDeclare(queue: "hello", durable: false, exclusive: false, autoDelete: false, arguments: null);
            //5. 构造消费者实例
            var consumer = new EventingBasicConsumer(channel);
            //6. 绑定消息接收后的事件委托
            consumer.Received += (model, ea) =>
            {
                var message = Encoding.UTF8.GetString(ea.Body);
                Console.WriteLine(" [x] Received {0}", message);
                Thread.Sleep(6000);//模拟耗时
                Console.WriteLine (" [x] Done");
            };
            //7. 启动消费者
            channel.BasicConsume(queue: "hello", autoAck: true, consumer: consumer);
            Console.WriteLine(" Press [enter] to exit.");
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

先运行消息接收端，再运行消息发送端，结果如下图。

运行结果

从上面的代码中可以看出，发送端和消费端的代码前4步都是一样的。主要的区别在于发送端调用channel.BasicPublish方法发送消息；而接收端需要实例化一个EventingBasicConsumer实例来进行消息处理逻辑。另外一点需要注意的是：消息接收端和发送端的队列名称（queue）必须保持一致，这里指定的队列名称为hello。

3.2. 循环调度

使用工作队列的好处就是它能够并行的处理队列。如果堆积了很多任务，我们只需要添加更多的工作者（workers）就可以了。我们先启动两个接收端，等待消息接收，再启动一个发送端进行消息发送。

消息分发

我们增加运行一个消费端后的运行结果：

循环调度

从图中可知，我们循环发送4条信息，两个消息接收端按顺序被循环分配。
默认情况下，RabbitMQ将按顺序将每条消息发送给下一个消费者。平均每个消费者将获得相同数量的消息。这种分发消息的方式叫做循环（round-robin）。

3.3. 消息确认

按照我们上面的demo，一旦RabbitMQ将消息发送到消费端，消息就会立即从内存中移出，无论消费端是否处理完成。在这种情况下，消息就会丢失。

为了确保一个消息永远不会丢失，RabbitMQ支持消息确认（message acknowledgments）。当消费端接收消息并且处理完成后，会发送一个ack（消息确认）信号到RabbitMQ，RabbitMQ接收到这个信号后，就可以删除掉这条已经处理的消息任务。但如果消费端挂掉了（比如，通道关闭、连接丢失等）没有发送ack信号。RabbitMQ就会明白某个消息没有正常处理，RabbitMQ将会重新将消息入队，如果有另外一个消费端在线，就会快速的重新发送到另外一个消费端。

RabbitMQ中没有消息超时的概念，只有当消费端关闭或奔溃时，RabbitMQ才会重新分发消息。

微调下Receive中的代码逻辑：

 //5. 构造消费者实例
 var consumer = new EventingBasicConsumer(channel);
 //6. 绑定消息接收后的事件委托
 consumer.Received += (model, ea) =>
 {
     var message = Encoding.UTF8.GetString(ea.Body);
     Console.WriteLine(" [x] Received {0}", message);
     Thread.Sleep(6000);//模拟耗时
     Console.WriteLine(" [x] Done");
     // 7. 发送消息确认信号（手动消息确认）
     channel.BasicAck(deliveryTag: ea.DeliveryTag, multiple: false);
 };
 //8. 启动消费者
 //autoAck:true；自动进行消息确认，当消费端接收到消息后，就自动发送ack信号，不管消息是否正确处理完毕
 //autoAck:false；关闭自动消息确认，通过调用BasicAck方法手动进行消息确认
 channel.BasicConsume(queue: "hello", autoAck: false, consumer: consumer);

主要改动的是将 autoAck:true修改为autoAck:fasle，以及在消息处理完毕后手动调用BasicAck方法进行手动消息确认。

从图中可知，消息发送端连续发送4条消息，其中消费端1先被分配处理第一条消息，消费端2被循环分配第二条消息，第三条消息由于没有空闲消费者仍然在队列中。
在消费端2未处理完第一条消息之前，手动中断（ctrl+c）。我们可以发现RabbitMQ在下一次分发时，会优先将被中断的消息分发给消费端1处理。

3.4. 消息持久化

消息确认确保了即使消费端异常，消息也不会丢失能够被重新分发处理。但是如果RabbitMQ服务端异常，消息依然会丢失。除非我们指定durable:true，否则当RabbitMQ退出或奔溃时，消息将依然会丢失。通过指定durable:true，并指定Persistent=true，来告知RabbitMQ将消息持久化。

//send.cs
//4. 申明队列(指定durable:true,告知rabbitmq对消息进行持久化)
channel.QueueDeclare(queue: "hello", durable: true, exclusive: false, autoDelete: false, arguments
//将消息标记为持久性 - 将IBasicProperties.SetPersistent设置为true
var properties = channel.CreateBasicProperties();
properties.Persistent = true;
//5. 构建byte消息数据包
string message = args.Length > 0 ? args[0] : "Hello RabbitMQ!";
var body = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
//6. 发送数据包(指定basicProperties)
channel.BasicPublish(exchange: "", routingKey: "hello", basicProperties: properties, body: body);

将消息标记为持久性不能完全保证消息不会丢失。虽然它告诉RabbitMQ将消息保存到磁盘，但是当RabbitMQ接受消息并且还没有保存时，仍然有一个很短的时间窗口。RabbitMQ 可能只是将消息保存到了缓存中，并没有将其写入到磁盘上。持久化是不能够一定保证的，但是对于一个简单任务队列来说已经足够。如果需要确保消息队列的持久化，可以使用publisher confirms.

3.5. 公平分发

RabbitMQ的消息分发默认按照消费端的数量，按顺序循环分发。这样仅是确保了消费端被平均分发消息的数量，但却忽略了消费端的闲忙情况。这就可能出现某个消费端一直处理耗时任务处于阻塞状态，某个消费端一直处理一般任务处于空置状态，而只是它们分配的任务数量一样。

但我们可以通过channel.BasicQos(prefetchSize: 0, prefetchCount: 1, global: false);
设置prefetchCount : 1来告知RabbitMQ，在未收到消费端的消息确认时，不再分发消息，也就确保了当消费端处于忙碌状态时，不再分配任务。

//Receive.cs
//4. 申明队列
channel.QueueDeclare(queue: "hello", durable: false, exclusive: false, autoDelete: false, arguments: null);
//设置prefetchCount : 1来告知RabbitMQ，在未收到消费端的消息确认时，不再分发消息，也就确保了当消费端处于忙碌状态时
channel.BasicQos(prefetchSize: 0, prefetchCount: 1, global: false);

这时你需要注意的是如果所有的消费端都处于忙碌状态，你的队列可能会被塞满。你需要注意这一点，要么添加更多的消费端，要么采取其他策略。

4. Exchange

细心的你也许发现上面的demo，生产者和消费者直接是通过相同队列名称进行匹配衔接的。消费者订阅某个队列，生产者创建消息发布到队列中，队列再将消息转发到订阅的消费者。这样就会有一个局限性，即消费者一次只能发送消息到某一个队列。

那消费者如何才能发送消息到多个消息队列呢？
RabbitMQ提供了Exchange，它类似于路由器的功能，它用于对消息进行路由，将消息发送到多个队列上。Exchange一方面从生产者接收消息，另一方面将消息推送到队列。但exchange必须知道如何处理接收到的消息，是将其附加到特定队列还是附加到多个队列，还是直接忽略。而这些规则由exchange type定义，exchange的原理如下图所示。

Exchange

常见的exchange type 有以下几种：

direct（明确的路由规则：消费端绑定的队列名称必须和消息发布时指定的路由名称一致）
topic （模式匹配的路由规则：支持通配符）
fanout （消息广播，将消息分发到exchange上绑定的所有队列上）

下面我们就来一一这介绍它们的用法。

4.1 fanout

本着先易后难的思想，我们先来了解下fanout的广播路由机制。fanout的路由机制如下图，即发送到 fanout 类型exchange的消息都会分发到所有绑定该exchange的队列上去。

fanout 路由机制

生产者示例代码：

// 生成随机队列名称
var queueName = channel.QueueDeclare().QueueName;
//使用fanout exchange type，指定exchange名称
channel.ExchangeDeclare(exchange: "fanoutEC", type: "fanout");
var message = "Hello Rabbit!";
var body = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
//发布到指定exchange，fanout类型无需指定routingKey
channel.BasicPublish(exchange: "fanoutEC", routingKey: "", basicProperties: null, body: body);

消费者示例代码：

//申明fanout类型exchange
channel.ExchangeDeclare (exchange: "fanoutEC", type: "fanout");
//申明随机队列名称
var queuename = channel.QueueDeclare ().QueueName;
//绑定队列到指定fanout类型exchange，无需指定路由键
channel.QueueBind (queue : queuename, exchange: "fanoutEC", routingKey: "");

4.2. direct

direct相对于fanout就属于完全匹配、单播的模式，路由机制如下图，即队列名称和消息发送时指定的路由完全匹配时，消息才会发送到指定队列上。

direct路由机制

生产者示例代码：

// 生成随机队列名称
var queueName = channel.QueueDeclare().QueueName;
//使用direct exchange type，指定exchange名称
channel.ExchangeDeclare(exchange: "directEC", type: "direct");
var message = "Hello Rabbit!";
var body = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
//发布到direct类型exchange，必须指定routingKey
channel.BasicPublish(exchange: "directEC", routingKey: "green", basicProperties: null, body: body);

消费者示例代码：

//申明direct类型exchange
channel.ExchangeDeclare (exchange: "directEC", type: "direct");
//绑定队列到direct类型exchange，需指定路由键routingKey
channel.QueueBind (queue : green, exchange: "directEC", routingKey: "green");

4.3. topic

topic是direct的升级版，是一种模式匹配的路由机制。它支持使用两种通配符来进行模式匹配：符号#和符号*。其中*匹配一个单词， #则表示匹配0个或多个单词，单词之间用.分割。如下图所示。

topic路由机制

生产者示例代码：

// 生成随机队列名称
var queueName = channel.QueueDeclare().QueueName;
//使用topic exchange type，指定exchange名称
channel.ExchangeDeclare(exchange: "topicEC", type: "topic");
var message = "Hello Rabbit!";
var body = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
//发布到topic类型exchange，必须指定routingKey
channel.BasicPublish(exchange: "topicEC", routingKey: "first.green.fast", basicProperties: null, body: body);

消费者示例代码：

//申明topic类型exchange
channel.ExchangeDeclare (exchange: "topicEC", type: "topic");
//申明随机队列名称
var queuename = channel.QueueDeclare ().QueueName;
//绑定队列到topic类型exchange，需指定路由键routingKey
channel.QueueBind (queue : queuename, exchange: "topicEC", routingKey: "#.*.fast");

5. RPC

RPC——Remote Procedure Call，远程过程调用。
那RabbitMQ如何进行远程调用呢？示意图如下：

RPC机制

第一步，主要是进行远程调用的客户端需要指定接收远程回调的队列，并申明消费者监听此队列。
第二步，远程调用的服务端除了要申明消费端接收远程调用请求外，还要将结果发送到客户端用来监听回调结果的队列中去。

远程调用客户端：

 //申明唯一guid用来标识此次发送的远程调用请求
 var correlationId = Guid.NewGuid().ToString();
 //申明需要监听的回调队列
 var replyQueue = channel.QueueDeclare().QueueName;
 var properties = channel.CreateBasicProperties();
 properties.ReplyTo = replyQueue;//指定回调队列
 properties.CorrelationId = correlationId;//指定消息唯一标识
 string number = args.Length > 0 ? args[0] : "30";
 var body = Encoding.UTF8.GetBytes(number);
 //发布消息
 channel.BasicPublish(exchange: "", routingKey: "rpc_queue", basicProperties: properties, body: body);
 Console.WriteLine($"[*] Request fib({number})");
 // //创建消费者用于处理消息回调（远程调用返回结果）
 var callbackConsumer = new EventingBasicConsumer(channel);
 channel.BasicConsume(queue: replyQueue, autoAck: true, consumer: callbackConsumer);
 callbackConsumer.Received += (model, ea) =>
 {
      //仅当消息回调的ID与发送的ID一致时，说明远程调用结果正确返回。
     if (ea.BasicProperties.CorrelationId == correlationId)
     {
         var responseMsg = $"Get Response: {Encoding.UTF8.GetString(ea.Body)}";
         Console.WriteLine($"[x]: {responseMsg}");
     }
 };

远程调用服务端：

//申明队列接收远程调用请求
channel.QueueDeclare(queue: "rpc_queue", durable: false,
    exclusive: false, autoDelete: false, arguments: null);
var consumer = new EventingBasicConsumer(channel);
Console.WriteLine("[*] Waiting for message.");
//请求处理逻辑
consumer.Received += (model, ea) =>
{
    var message = Encoding.UTF8.GetString(ea.Body);
    int n = int.Parse(message);
    Console.WriteLine($"Receive request of Fib({n})");
    int result = Fib(n);
    //从请求的参数中获取请求的唯一标识，在消息回传时同样绑定
    var properties = ea.BasicProperties;
    var replyProerties = channel.CreateBasicProperties();
    replyProerties.CorrelationId = properties.CorrelationId;
    //将远程调用结果发送到客户端监听的队列上
    channel.BasicPublish(exchange: "", routingKey: properties.ReplyTo,
        basicProperties: replyProerties, body: Encoding.UTF8.GetBytes(result.ToString()));
    //手动发回消息确认
    channel.BasicAck(ea.DeliveryTag, false);
    Console.WriteLine($"Return result: Fib({n})= {result}");
};
channel.BasicConsume(queue: "rpc_queue", autoAck: false, consumer: consumer);

6. 总结

基于上面的demo和对几种不同exchange路由机制的学习，我们发现RabbitMQ主要是涉及到以下几个核心概念：

Publisher：生产者，消息的发送方。
Connection：网络连接。
Channel：信道，多路复用连接中的一条独立的双向数据流通道。
Exchange：交换器（路由器），负责消息的路由到相应队列。
Binding：队列与交换器间的关联绑定。消费者将关注的队列绑定到指定交换器上，以便Exchange能准确分发消息到指定队列。
Queue：队列，消息的缓冲存储区。
Virtual Host：虚拟主机，虚拟主机提供资源的逻辑分组和分离。包含连接，交换，队列，绑定，用户权限，策略等。
Broker：消息队列的服务器实体。
Consumer：消费者，消息的接收方。

这次作为入门就讲到这里，下次我们来讲解下EventBus + RabbitMQ如何实现事件的分发。

参考资料：
RabbitMQ Tutorials
Demo路径——RabbitMQ

RabbitMQ知多少

1.引言

2. 环境搭建

3. Hello RabbitMQ

3.1.消息的发送和接收

3.2. 循环调度

3.3. 消息确认

3.4. 消息持久化

3.5. 公平分发

4. Exchange

4.1 fanout

4.2. direct

4.3. topic

5. RPC

6. 总结

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