消息队列-Rabbitmq处理消息及在Spring中的应用

1. 什么是消息队列

消息队列，即MQ，Message Queue。

消息队列是典型的：生产者、消费者模型。生产者不断向消息队列中生产消息，消费者不断的从队列中获取消息。因为消息的生产和消费都是异步的，而且只关心消息的发送和接收，没有业务逻辑的侵入，这样就实现了生产者和消费者的解耦。

消息队列的主要特点是异步处理，主要目的是减少请求响应时间和解耦。

2. AMQP和JMS

MQ是消息通信的模型，并发具体实现。现在实现MQ的有两种主流方式：AMQP、JMS。

两者间的区别和联系：

• JMS是定义了统一的接口，来对消息操作进行统一；AMQP是通过规定协议来统一数据交互的格式
• JMS限定了必须使用Java语言；AMQP只是协议，不规定实现方式，因此是跨语言的。
• JMS规定了两种消息模型；而AMQP的消息模型更加丰富

3. 常见MQ产品

• ActiveMQ：基于JMS
• RabbitMQ：基于AMQP协议，erlang语言开发，稳定性好
• RocketMQ：基于JMS，阿里巴巴产品，目前交由Apache基金会
• Kafka：分布式消息系统，高吞吐量（可靠性不高）

SpringCloud默认支持的两款消息队列：RabbitMQ 和 Kafka

4. RabbitMQ

RabbitMQ是基于AMQP的一款消息管理系统

官网： http://www.rabbitmq.com/

官方教程：http://www.rabbitmq.com/getstarted.html

RabbitMQ基于Erlang语言（面向并发的编程语言）开发：

4.1 五种消息模型

RabbitMQ提供了6种消息模型，但是第6种其实是RPC，并不是MQ，因此不予学习。那么也就剩下5种。

但是其实3、4、5这三种都属于订阅模型，只不过进行路由的方式不同

4.1.1 基本消息模型

一个生产者，一个消费者

消费者的消息确认机制(Acknowlage) — 避免消息丢失的一种方案

通过刚才的案例可以看出，消息一旦被消费者接收，队列中的消息就会被删除。

那么问题来了：RabbitMQ怎么知道消息被接收了呢？

这就要通过消息确认机制（Acknowlege）来实现了。当消费者获取消息后，会向RabbitMQ发送回执ACK，告知消息已经被接收。不过这种回执ACK分两种情况：

• 自动ACK：消息一旦被接收，消费者自动发送ACK
• 手动ACK：消息接收后，不会发送ACK，需要手动调用

哪种更好呢？

这需要看消息的重要性：

• 如果消息不太重要，丢失也没有影响，那么自动ACK会比较方便
• 如果消息非常重要，不容丢失。那么最好在消费完成后手动ACK，否则接收消息后就自动ACK，RabbitMQ就会把消息从队列中删除。如果此时消费者宕机，那么消息就丢失了。

4.1.2 work消息模型

多个消费者绑定同一个队列，解决消息堆积 —【短信服务】
不足：把任务平均分配，正确的做法应该是消费越快的人，消费的越多。

怎么实现呢？

我们可以修改设置，让消费者同一时间只接收一条消息，这样处理完成之前，就不会接收更多消息，就可以让处理快的人，接收更多消息 ，即能者多劳

4.1.3 订阅模型分类

订阅模型示意图：

前面2个案例中，只有3个角色：

• P：生产者，也就是要发送消息的程序
• C：消费者：消息的接受者，会一直等待消息到来。
• queue：消息队列，图中红色部分。类似一个邮箱，可以缓存消息；生产者向其中投递消息，消费者从其中取出消息。

而在订阅模型中，多了一个exchange角色，而且过程略有变化：

• P：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）
• C：消费者，消息的接受者，会一直等待消息到来。
• Queue：消息队列，接收消息、缓存消息。
• 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

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！

4.1.3.1 订阅模型-Fanout

Fanout，也称为广播。

流程图：

如果没有任何消息队列和交换机绑定，那么发到交换机的这条消息就会丢失，因为交换机只是起一个转发的作用，它本身没有储存消息的能力。（队列有）

可用做：商品服务增删改查，page静态页和搜索服务

4.1.3.2 订阅模型-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，而是要指定至少一个RoutingKey（路由key）
• 消息的发送方在 向 Exchange发送消息时，也必须指定消息的 RoutingKey。
• Exchange不再把消息交给每一个绑定的队列，而是根据消息的Routing Key进行判断，只有队列的Routingkey与消息的 Routing key完全一致，才会接收到消息

4.1.3.3 订阅模型-Topic

说明

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：

     audit.#：能够匹配audit.irs.corporate 或者 audit.irs

     audit.*：只能匹配audit.irs

图示：

5. 处理消息丢失的几种方法

如何避免消息丢失？

5.1 消费者的ACK机制

消费者的ACK机制可以防止消费者丢失消息。
  当消费者获取消息后，会向RabbitMQ发送回执ACK，告知消息已经被接收。不过这种回执ACK分两种情况：

• 自动ACK：消息一旦被接收，消费者自动发送ACK
• 手动ACK：消息接收后，不会发送ACK，需要手动调用

选择哪种需要看消息的重要性：

• 如果消息不太重要，丢失也没有影响，那么自动ACK会比较方便
• 如果消息非常重要，不容丢失。那么最好在消费完成后手动ACK，否则接收消息后就自动ACK，RabbitMQ就会把消息从队列中删除。如果此时消费者宕机，那么消息就丢失了。

5.2 持久化

但是，如果在消费者消费之前，MQ就宕机了，消息就没了。是否可以将消息进行持久化呢？（避免rabbitmq把消息弄丢失）

要将消息持久化，前提是：Exchange、队列和消息都持久化

5.3 生产者确认机制

仅仅靠前两个能解决大部分问题，但是因为网络波动的原因，导致生产者消息发出了，却没有成功的传递到mq当中，消息也会丢失，这时采用生产者确认机制

消费者确认：消费者需要向rabbitmq发送一个确认，告诉它消息拿到了；
生产者确认：rabbitmq向生产方发，生产方发了一个消息到mq，mq收到消息会向生产方发送一条成功回执。

总结：
解决消息丢失：

• ack（消费者确认）
• 持久化
• 发送消息前，将消息持久化到数据库，并记录消息状态（可靠消息服务）-不一定是rabbitmq
• 生产者确认

6. Spring AMQP

6.1 简介

Sprin有很多不同的项目，其中就有对AMQP的支持：

Spring AMQP的页面：http://projects.spring.io/spring-amqp/

注意这里一段描述：

Spring-amqp是对AMQP协议的抽象实现，而spring-rabbit 是对协议的具体实现，也是目前的唯一实现。底层使用的就是RabbitMQ。

6.2 依赖和配置

添加AMQP的启动器：

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

在项目的application.yml中添加RabbitMQ地址：

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.56.101 #主机地址
    username: leyou #用户名和密码
    password: leyou
    virtual-host: /leyou

6.3 监听者

在SpringAmqp中，对消息的消费者进行了封装和抽象，一个普通的JavaBean中的普通方法，只要通过简单的注解，就可以成为一个消费者。

@Component
public class Listener {
     

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(value = "spring.test.queue", durable = "true"),
            exchange = @Exchange(
                    value = "spring.test.exchange",
                    ignoreDeclarationExceptions = "true",
                    type = ExchangeTypes.TOPIC
            ),
            key = {
     "#.#"}))
    public void listen(String msg){
     
        System.out.println("接收到消息：" + msg);
    }
}

• @Componet：类上的注解，注册到Spring容器
• @RabbitListener：方法上的注解，声明这个方法是一个消费者方法，需要指定下面的属性：
  • bindings：指定绑定关系，可以有多个。值是@QueueBinding的数组。@QueueBinding包含下面属性：
    • value：这个消费者关联的队列。值是@Queue，代表一个队列
    • exchange：队列所绑定的交换机，值是@Exchange类型
    • key：队列和交换机绑定的RoutingKey

类似listen这样的方法在一个类中可以写多个，就代表多个消费者。

6.4 AmqpTemplate

Spring最擅长的事情就是封装，把他人的框架进行封装和整合。

Spring为AMQP提供了统一的消息处理模板：AmqpTemplate，非常方便的发送消息，其发送方法：

红框圈起来的是比较常用的3个方法，分别是：

• 指定交换机、RoutingKey和消息体
• 指定消息
• 指定RoutingKey和消息，会向默认的交换机发送消息

6.5 测试代码

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = Application.class)
public class MqDemo {
     

    @Autowired
    private AmqpTemplate amqpTemplate;

    @Test
    public void testSend() throws InterruptedException {
     
        String msg = "hello, Spring boot amqp";
        this.amqpTemplate.convertAndSend("spring.test.exchange","a.b", msg);
        // 等待10秒后再结束
        Thread.sleep(10000);
    }
}

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