06_微服务之消息队列RabbitMQ
文章目录
- 1. 初识MQ
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- 1.1 同步和异步通讯
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- 1.1.1 同步通讯
- 1.1.2 异步通讯
- 1.2 常见MQ
- 2. RabbitMQ使用姿势
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- 2.1 RabbitMQ消息模型
- 2.2 HelloWorldDemo
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- 2.2.1 publisher实现
- 2.2.2 consumer实现
- 2.2.3 总结
- 3. SpringAMQP
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- 3.1 什么是SpringAMQP
- 3.2 SpringAMQP实现HelloWorld
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- 3.2.1 消息发送publisher
- 3.2.2 消息接收consumer
- 3.3 官方案例二:WorkQueue
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- 3.3.1 总结
- 3.4 发布/订阅模型
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- 3.4.1 Fanout Exchange
- 3.4.2 Direct Exchange
- 3.4.3 Topic Exchange
- 3.5 消息转换器
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(同步)
异步通讯：就像微信聊天，不需要马上回复(异步)
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。微信聊天可以同时与多个人微信，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：
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
异步通讯是基于事件驱动的, 可以解决上诉问题
例如一个购买商品的案例, 商品购买成功之后,如果是同步方式,则需要支付服务远程调用订单服务,仓储服务发货,短信服务等等…存在上述同步的问题
但经过异步通讯的事件驱动就不一样了, 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）,支付服务发布事件到Broker，不关心谁来订阅事件,自己可以直接解放。订阅者(订单服务等)从Broker订阅事件, 每个订阅者都开始自己搞自己的功能,不需等待其他服务完成，不关心谁发来的消息, 此时支付服务不需要再去一个个调用/等待服务,只需发布一个事件即可,如图:
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, 高并发被Broker变成低并发
一般调用完需要服务提供者的数据来操作的使用同步,并发量高并且希望解耦时才使用异步(其实场景不多)
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
但是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, 也就是MQ技术其实就是Broker
1.2 常见MQ
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, 这里的消息就是前面的事件, 服务提供者通过订阅MQ得到这些消息
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 |
总结:
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. RabbitMQ使用姿势
RabbitMQ是基于Erlang语言(面向高并发设计的语言)开发的开源消息通信中间件，官网地址：https://www.rabbitmq.com/
MQ的基本结构：
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
2.1 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：
使用时创建publisher模块：消息的发送者, consumer模块：消息的消费者
2.2 HelloWorldDemo
HelloWorldDemo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
首先需要在这俩个队列中导入AMQP依赖(包含RabbitMQ依赖,并且版本已经被boot管理):
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-amqpartifactId>
dependency>
2.2.1 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:
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");
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();
}
}
2.2.2 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:
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");
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。。。。");
}
}
在上述代码的匿名内部类DefaultConsumer中重写了handleDelivery方法,这个方法用于接收信息处理信息,并且通过这个方法可以明显看出MQ是异步的,因为执行过程中会先执行匿名内部类下的输出语句,再执行处理信息的过程, 实际上这个匿名内部类是将信息订阅后,当队列中存在消息时再去执行, 这是一种回调函数的机制 : 将重写的方法与队列绑定, 绑定完接着执行下面的代码, 等队列中的信息过来了才会执行重写的方法, 也就是说不会阻塞等待消息过来,这就是异步的实现
2.2.3 总结
基本消息队列的消息发送流程：
-
建立connection
-
创建channel
-
利用channel声明队列
-
利用channel向队列发送消息
基本消息队列的消息接收流程：
-
建立connection
-
创建channel
-
利用channel声明队列
-
定义consumer的消费行为handleDelivery()
-
利用channel将消费者与队列绑定
3. SpringAMQP
上面官方提供的Demo中API十分复杂, 而SpringAMQP就是用于简化MQ的API书写的
3.1 什么是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
其中AMQP指的是高级消息队列协议, 如图:
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
3.2 SpringAMQP实现HelloWorld
3.2.1 消息发送publisher
1)不管是发送还是接收都需要导入AMQP依赖:
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-amqpartifactId>
dependency>
2)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: ahua # 用户名
password: 123321 # 密码
3)编写发送信息的代码:
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)
@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);
}
}
使用 rabbitTemplate对象的convertAndSend(queueName, message)方法发送参数, 第一个参数队列名称, 第二个参数消息
3.2.2 消息接收consumer
1)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: ahua # 用户名
password: 123321 # 密码
2)编写SpringRabbitListener类接收信息，代码如下：
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;
@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 + "】");
}
}
通过@RabbitListener注解的queues属性指定监听的队列名称,可以指定多个
当从这个队列监听到信息时就会执行相应的方法(方法参数就是消息,发的时候什么类型就用什么类型接)
3)启动consumer服务，然后在publisher服务中运行测试代码，发送MQ消息, 即可看见发送成功
注意:
消息一旦被消费就会从队列中被移除, RabbitMQ没有消息回溯功能
3.3 官方案例二: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。
多个消费者就是与前面的HelloWord案例的区别, 如图:
但是由于消息阅后即焚, 因此是这几个消费者合作把几个消息一起处理了, 每个人处理的消息都不同, 这样子是为了提高处理效率以及防止队列被堆满:
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
实现WorkQueue模型只需要在consumer消息接受者中定义多个方法监听同一个队列即可,模拟代码如下:
@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);
}
但是运行之后会发现消息被平均的分配给了俩个消费者, 而不是能者多劳
这其实是因为RabbitMQ的内部机制:消息预取机制, 每个方法都会先从队列中预取消息, 最后达到平均分配的效果
但是我们肯定不希望这种机制, 而是希望能者多劳, 因此需要在consumer服务的application.yml文件，添加prefetch配置控制预期上限(默认值250)：
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
这样子方法监听队列时就不会预取了
3.3.1 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
3.4 发布/订阅模型
前面的模型都是一个消息只能被一个方法消费, 但是我们引入MQ就是为了能发一条消息让多个服务去做事, 显然上面的方法无法实现, 这就需要发布/订阅模型了, 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）,也就是说我们不用关心具体发给哪个队列了
- 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。因为Exchange（交换机）一次发给多个队列也就实现了一个消息有多个服务消费了, 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：定向路由，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！
3.4.1 Fanout Exchange
Fanout，英文翻译是扇出, 但在MQ中叫广播更合适, 他会将消息发送给每一个和他绑定的queue
因此我们现在的代码发信息时只需要往Fanout Exchange发送信息, 接收信息时除了写接收到信息之后逻辑还要完成队列与交换机的绑定(通过配置类)
Spring提供了一个接口Exchange，来表示所有不同类型的交换机, 如图：
因此只需要在配置类中加上交换机, 队列与绑定关系的bean即可, 交换机通过几个Exchange对象, 队列通过Queue对象, 绑定关系通过Binding对象, 不需要再去MQ控制台创建queue了
声明(绑定)队列与交换机(Consumer):
import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.FanoutExchange;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class FanoutConfig {
/**
* 声明交换机
* @return Fanout类型交换机
*/
@Bean
public FanoutExchange fanoutExchange(){
return new FanoutExchange("my.fanout");
}
/**
* 第1个队列
*/
@Bean
public Queue fanoutQueue1(){
return new Queue("fanout.queue1");
}
/**
* 绑定队列和交换机
*/
@Bean
public Binding bindingQueue1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){
return BindingBuilder
.bind(fanoutQueue1)
.to(fanoutExchange);
}
/**
* 第2个队列
*/
@Bean
public Queue fanoutQueue2(){
return new Queue("fanout.queue2");
}
/**
* 绑定队列和交换机
*/
@Bean
public Binding bindingQueue2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){
return BindingBuilder
.bind(fanoutQueue2)
.to(fanoutExchange);
}
}
在bean中new FanoutExchange与Queue对象时需要起名
做绑定时将俩个方法名分别作为参数传入(方法名就是这个bean的唯一id)然后使用bind(队列).to(交换机)做绑定
发送信息:
@Test
public void testFanoutExchange() {
// 交换机名称
String exchangeName = "my.fanout";
// 消息
String message = "hello, everyone!";
rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
}
其中发给交换机时convertAndSend方法需要三个参数, 第二个参数是RoutingKey, 是下面的Direct Exchange使用的, 使用广播路由时指定为空即可
接收信息(与前面一致):
@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 + "】");
}
3.4.2 Direct Exchange
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
这个交换机会将收到的消息根据路由规则到指定的Queue, 因此 称为路由模式(routes)
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
RoutingKey（路由key）,可以绑定多个key, 也可以多个队列使用相同的RoutingKey, 此时就不是通过绑定的方式了 - 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
如图:
同时声明Exchange、Queue、RoutingKey是可以使用@RabbitListener注解的, 如果还是使用bean的方式那就需要写太多bean了, 上面的配置类也是可以换成注解的, 会更加方便
此时的信息发送除了指定key之外和上面没区别, 就不展示了
主要展示信息接收的代码:
@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 + "】");
}
@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 + "】");
}
3.4.3 Topic Exchange
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！
同时topic的Exchange的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
如图:
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 - Queue4：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 - 可以看到这些key都与话题相关, 因此这种Exchange才叫做topic(话题)
这种交换机除了key和第二种不一样之外, 代码基本一样, 就不演示了
3.5 消息转换器
之前说过，Spring会把你发送的消息(Object)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
查看convertAndSend方法源码就可以看到第三个参数是Object类型的
public void convertAndSend(String exchange, String routingKey, Object object) throws AmqpException {
只不过，默认情况下Spring的对消息对象的处理是由org.springframework.amqp.support.converter.MessageConverter来处理的。而默认实现是SimpleMessageConverter，基于JDK的ObjectOutputStream完成序列化。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，如果要修改只需要定义一个MessageConverter 类型的Bean即可, 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(boot的start里应该会自动导)：
<dependency>
<groupId>com.fasterxml.jackson.dataformatgroupId>
<artifactId>jackson-dataformat-xmlartifactId>
<version>2.9.10version>
dependency>
配置消息转换器
在启动类/配置类中添加一个Bean即可：
@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){
return new Jackson2JsonMessageConverter();
}