RabbitMQ 四大交换机详解及代码实现
1. 交换机概念
在AMQP规范及RabbitMQ中，交换机（Exchange）的作用是：接受生产者应用程序发布的消息，并根据一定的规则（由交换机的类型决定）将这些消息路由（即转发）到消息队列上，它本身并不会做存储。
在前面的HelloWorld的示例代码中，我们使用了是默认的交换机（""）来将消息转发到队列：
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channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
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事实上，生产者只能将消息发送给一个交换机，并由不同的交换机类型来将消息转发给指定的队列，而生产者甚至不知道消息是否会被传递到哪些队列：
而交换机充当着一边接收生产者的消息，另一边将消息发送到指定的队列的角色。并且根据不同的交换机类型，发送到队列的可能有几种规则：发送到指定队列（默认交换机）、发送给许多队列（扇形交换机）、发送给指定规则的队列（主题交换机）。下面，我们来一一介绍这几种交换机类型。
2. 四大交换机
前面我们说到的默认交换机（default exchange）也称为匿名交换机（Nameless exchange），它用空字符串""来表示，另外它不需要被声明也不需要进行任何和其他队列绑定的操作。严格意义上来说，它并不是我们所说的四大交换机的范畴。
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// 发送到 hello 队列
channel.basicPublish("", "hello", null, message.getBytes());
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它转发的特点是：消息会被发送到routing_key指定的队列（如果该队列存在的话）。介绍完在RabbitMQ这个特殊的交换机之后，让我们来了解下真正的四大交换机的转发规则吧。
2.1 扇形交换机
扇形交换机很简单，是一个广播的交换机——它会将收到的所有消息广播到它所知道的所有队列里。
例如我们创建生产者的代码，声明一个交换机。并通过BuiltinExchangeType.FANOUT来指定它是一个扇形交换机，然后声明一个临时队列，并将该队列和交换机通过queueBind方法绑定在一起。最后消费该临时队列：
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Channel channel = connection.createChannel();
// 声明一个扇形交换机
channel.exchangeDeclare("fanout_demo", BuiltinExchangeType.FANOUT);
// 声明一个临时队列，队列名为RabbitMQ生成的随机名
String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();
// 将队列和交换机绑定
channel.queueBind(queueName, "fanout_demo", "");
// 消费该队列
channel.basicConsume(queueName, true,
(consumerTag, delivery) -> {
String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
System.out.println("Consumer Received => " + message);
},
(consumerTag) -> {
});
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这里提到一个临时队列的概念，它有如下的特点。在应用中，我们可以通过queueDeclare()（不传入任何参数值）来声明一个临时队列，将会返回该队列的随机队列名，例如amq.gen-JzTY20BRgKO-HjmUJj0wLg。
- 队列名由随机的名字组成；
- 当消费者断开连接时，该临时队列将会被删除。
我们同时启动两个FanoutExchangeRecv的线程消费各自的临时队列：
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for (int i = 0; i < 2; i++) {
new Thread(new FanoutExchangeRecv())
.start();
}
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访问http://localhost:15672管理后台就可以看到交换机fanout_demo与两个临时队列绑定在一起：
这样，当生产者通过basicPublish方法向该扇形交换机fanout_demo发送消息时，所有与该交换机绑定的队列都能接收到消息：
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// 消费者应用代码，省略了不重要的部分
try (Connection connection = factory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel();) {
String message = "The message sent by fanout exchange";
// 向 fanout_demo 交换机发送消息
channel.basicPublish("fanout_demo", "", null, message.getBytes());
}
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2.2 直连交换机
直连交换机是一种带路由功能的交换机，一个直连交换机可以通过routingKey和多个队列进行绑定。当将消息给该交换机时，需要指定一个routingKey，交换机将会发送到与之相同的routingKey的队列。如下图，由于队列1通过key1与直连交换机进行绑定，因此当消息携带routingKey为key1时，交换机将会把消息转发到队列1中：
在生产者代码中，直连交换机的声明方式和扇形交换机大致相同， 唯一不同的地方是不同的队列将由不同的routingKey变量值来与交换机进行绑定：
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Channel channel = connection.createChannel();
// 声明一个直连交换机
channel.exchangeDeclare("direct_demo", BuiltinExchangeType.DIRECT);
// 声明一个临时队列，队列名为RabbitMQ生成的随机名
String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();
// 将交换机和临时队列通过routingKey（这里将由构造函数传入）进行绑定
channel.queueBind(queueName, "direct_demo", routingKey);
// 消费该临时随机队列
channel.basicConsume(queueName, true,
(consumerTag, delivery) -> {
String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
System.out.println("Consumer Received => " + message);
},
(consumerTag) -> {
});
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启动两个生产者线程，分别传入不同的routingKey：
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for (int i = 1; i < 3; i++) {
new Thread(new DirectExchangeRecv("direct-key-" + i))
.start();
}
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管理员后台可以看到该交换机通过各自的routingKey和两个临时队列绑定在一起：
这样，在生产者通过basicPublish方法向直连交换机发送消息时，可以传入指定的routingKey发送到相应的队列：
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try (Connection connection = factory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel()) {
String message = "The message sent by direct exchange";
// 发送到第二个程序的队列
channel.basicPublish("direct_demo", "direct-key-2", null, message.getBytes());
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2.3 主题交换机
主题交换机（Topic exchange）是一个特殊的交换机，它既有扇形交换机的功能，例如这里的user.news发送到了队列1和队列2。同样具有直连交换机的功能，例如这里的hello的routingKey发送到了队列3：
主题交换机具有的特点是：发送到主题交换机上的消息需要携带执行规则的routingKey，主题交换机会根据这个规则将数据发送到符合规则的（多个）队列上。它具有的规则有：
*表示一个单词；#表示任意数量（零个或多个）单词。
例如图中消费者向交换机发送携带user.news的routingKey的消息，交换机将会把消息转发到user.#和#.news这两个符合规则的队列当中。下图简单地描述了规则的转发：
有几种特殊的规则情况：
- 如果一个队列绑定的键为
#时候，这个队列将会无视消息的路由键，接受所有的消息。 - 当队列绑定的
routingKey中没有*和#这俩特殊字符时，则此时主题交换机将拥有直连交换机的功能，和其效果是一样的。
同样，在主题交换机的生产者代码，也是由不同的routingKey变量值来与交换机进行绑定：
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Channel channel = connection.createChannel();
// 声明一个主题交换机
channel.exchangeDeclare("topic_demo", BuiltinExchangeType.TOPIC);
// 声明一个临时队列，队列名为RabbitMQ生成的随机名
String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();
// 将交换机和临时队列通过routingKey进行绑定，例如user.#和#.news
channel.queueBind(queueName, "topic_demo", routingKey);
// 消费该临时队列
channel.basicConsume(queueName, true,
(consumerTag, delivery) -> {
String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
System.out.println("Consumer Received => " + message);
},
(consumerTag) -> {});
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同时启动TopicExchangeRecv两个线程，分别通过user.#和#.news的routingKey与交换机进行绑定：
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for (String key : new String[]{"user.#", "#.news"}) {
new Thread(new TopicExchangeRecv(key))
.start();
}
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这样，两个消费者的声明的临时队列都通过自己的规则routingKey和主题交换机绑定在一起：
生产者将消息发送给交换机时，携带user.news的routingKey。运行生产者代码，两个消费者都能接受到发送的消息：
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try (Connection connection = factory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel()) {
String message = "The message sent by topic exchange";
channel.basicPublish("topic_demo", "user.news", null, message.getBytes());
}
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2.4 首部交换机
首部交换机使用可能不多，可以参考一下下面对首部交换机的说明：
首部交换机是忽略
routing_key的一种路由方式。路由器和交换机路由的规则是通过Headers信息来交换的，这个有点像HTTP的Headers。将一个交换机声明成首部交换机，绑定一个队列的时候，定义一个Hash的数据结构，消息发送的时候，会携带一组hash数据结构的信息，当Hash的内容匹配上的时候，消息就会被写入队列。绑定交换机和队列的时候，Hash结构中要求携带一个键“x-match”，这个键的
Value可以是any或者all，这代表消息携带的Hash是需要全部匹配(all)，还是仅匹配一个键(any)就可以了。相比直连交换机，首部交换机的优势是匹配的规则不被限定为字符串(string)。