微服务入门：RabbitMQ与SpringAMQP

微服务入门：RabbitMQ与SpringAMQP

一、同步和异步通讯

在微服务间通讯有同步和异步通讯两种

同步通讯：这就好像打电话一样，一方拨号，另一方就立马响应

**异步通讯：**这就好像微信聊天一样，一方发送信息，需要等待另外一方看到才可以得到响应

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1. 同步通讯

在之前的 微服务入门：http客户端Feign 讲述的Feign就属于同步通讯，就是调用API就会立马得到响应结果

同步通讯既有优点又有缺点：

• 缺点
  1. 耦合度高：每次新增需求，都需要修改源代码
  2. 性能下降：调用者需要等待服务者响应，若调用时间过长，会给用户不好的体验
  3. 资源浪费：不能释放请求占用的资源，高并发场景下会极度浪费系统资源
  4. 级联失败：如果服务方出现问题，那么就会出现连锁反应，严重可能导致整个微服务群故障
• 优点
  1. 时效性强：调用之后可以立马得到响应结果

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2. 异步通讯

使用异步通讯可以有效解决同步通讯的缺点

就以支付业务来说，用户选定商品支付后，需要调用订单服务完成订单状态修改，并且调用物流服务，从仓库分配响应的库存并准备发货

在这个事件中，支付服务就是发布者，在支付完成后需要发送一个支付成功的事件

而订单服务和物流服务属于事件的订阅者，订阅支付成功的事件，监听到事件完成后完成自己的业务即可

为了解除事件发布者与订阅者之间的耦合，我们希望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。

优点：

• 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

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3. 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。

比较常见的MQ实现：

• ActiveMQ
• RabbitMQ
• RocketMQ
• Kafka

	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

各种MQ技术对比起来有各自的优点缺点

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

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二、RabbitMQ入门

在入门RabbitMQ之前需要了解RabbitMQ的一些角色：

• publisher：生产者，主要是生产消息
• consumer：消费者，主要是接收消息
• 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

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1. RabbitMQ部署

注意：本篇文章用的是docker来安装MQ，没有dockers基础的松弟们可以先去速成一下，只要了解到镜像、容器的知识就足够了，不过直接粘贴负责我下面的命令也是可以的，但需要自行安装一个docker

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1.1 下载镜像

下载镜像有两种方法：

• 方法一：在线拉取

  docker pull rabbitmq:3-management
  

• 方法二：在本地加载

  1. 首先先将下载好的镜像包放置在虚拟机内你觉得合适的位置

  2. 然后使用命令加载镜像

     docker load -i mq.tar
     

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1.2 安装RabbitMQ

加载完镜像之后，执行下面的命令

docker run \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=kang \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123456 \
 --name mq \
 --hostname mq1 \
 -p 15672:15672 \
 -p 5672:5672 \
 -d \
 rabbitmq:3-management

命令解析：

• RABBITMQ_DEFAULT_USER：用户名，自己设置
• RABBITMQ_DEFAULT_PASS：密码，自己设置
• name：镜像名称
• hostname：主机名，不配置也行，但是做集群处理的时候就需要配置了
• -p：端口映射，这里配置了两个。一个是15672，是RabbitMQ管理平台的端口（UI界面），5672是做消息通讯的端口
• -d：后台运行
• rabbitmq:3-management：镜像名称

关闭虚拟机之后，需要先启动docker

systemctl start docker

当然你也可以设置为dockers开机自启动

systemctl enable docker

然后启动mq

docker start mq

这样 rabbitmq的安装与启动就完成了！！！

之后我们可以查看虚拟机的ip

ifconfig

我这里虚拟机的IP是192.168.220.132

然后访问192.168.220.132:15672来进入RabbitMQ管理平台

输入刚才的账号密码即可进入管理平台

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2. SpringAMQP

在开发中，一般不会直接使用RabbitMQ进行开发，这是为什么呢？

看看下面的代码就知道了

/**
 * 消费者
 */
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("192.168.220.132");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("kang");
        factory.setPassword("123456");
        // 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。。。。");
    }
}

/**
 * 消费者
 */
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("192.168.220.132");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("kang");
        factory.setPassword("123456");
        // 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();

    }
}

这个就是使用RabbitMQ发送消息和接收消息的代码，可以发现相当麻烦，因此通常使用SpringAMQP进行开发

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

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

需要的依赖如下

<dependency>
    <groupId>org.springframework.bootgroupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqpartifactId>
dependency>

无论是消费者还是生产者都需要在yml配置文件中添加如下配置

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.220.132 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: kang # 用户名
    password: 123456 # 密码

并且SpringAMQP有6个模型

1. Basic Queue 简单队列模型
2. WorkQueue 任务模型
3. Fanout 广播模型
4. Direct 定向模型
5. Topic 通配符模型

下面就一一简单介绍介绍这些模型

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2.1 Basic Queue 简单队列模型

简单队列模型就是生产者把消息直接发送到队列，然后消费者从队列中获取信息

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2.1.1 消息发送

使用RabbitTemplate进行发送消息

测试代码如下

@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);
    }
}

小知识插播：

• @RunWith(SpringRunner.class) 这个注解的作用是在test的时候简历spring上下文环境
• 比如@Autowired注入的RabbitTemplate，若无这个注解，则这个注入的RabbitTemplate类为null
• 若有@RunWith(SpringRunner.class)这些类才能实例化到spring容器中，自动注入才能生效

执行上面的代码，然后打开RabbitMQ管理平台

可以看到有一个simple.queue的队列，接收到了一条消息，点进去这个队列查看信息

点Get Message，就可以查看到这里接收到了一条 “ hello, spring amqp ” 的信息

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2.1.2 消息接收

@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 + "】");
    }
}

新建一个类，并使用@Component注解将它加入到IOC容器中，里面定义一个监听方法，使用@RabbitListener监听simple.queue队列，当队列中有消息的时候，就会执行将方法的内容打印出来

成功！！！！

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2.2 WorkQueue 任务队列

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。

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2.2.1 消息发送

现在就模拟一下消息很多的情况，使用for循环循环发送五十条消息

@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);
    }
}

查看RabbitMQ管理平台，看到50条消息发送成功！！！

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2.2.2 消息接收

@Component
public class SpringRabbitListener {

    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenSimpleQueue1(String msg) throws InterruptedException {
        System.out.println("消费者_1_接收到simple.queue的消息：{ " + msg + " }" + LocalTime.now());
        Thread.sleep(20);
    }

    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenSimpleQueue2(String msg) throws InterruptedException {
        System.err.println("消费者_2_接收到simple.queue的消息：{ " + msg + " }" + LocalTime.now());
        Thread.sleep(200);
    }

}

这次添加两个消费者，如无意外两个消费者都会接收到信息

当你运行过后，执行数数消费者1和消费者2接收的消息数量时候，你会惊讶地发现，消费者1接收到25条消息，消费者2也是接收到25条信息，也就是说消息是平均分配给消费者的。

那么如果我们像不平均分配，也就是说谁能力强谁就处理多一点消息，那该怎么实现呢？

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2.2.3 能者多劳

很简单，在消费者的yml文件中添加如下代码

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

然后生产者消费者再次执行，就会发现这次实现了能者多劳

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2.2.5 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

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2.3 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。

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2.4 Fanout 广播模型

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

接下来的案例流程如下：

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

---

2.4.1 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：

使用FanoutExchange声明交换机

@Configuration
public class FanoutConfig {
    //fanout 声明交换机
    @Bean
    public FanoutExchange fanoutExchange(){
        return new FanoutExchange("kang.fanout");
    }

    //queue1 声明队列
    @Bean
    public Queue fanoutQueue1(){
        return new Queue("fanout.queue1");
    }

    //绑定队列1到交换机
    @Bean
    public Binding fanoutBinding1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange);
    }

    //queue2
    @Bean
    public Queue fanoutQueue2(){
        return new Queue("fanout.queue2");
    }

    //绑定队列2到交换机
    @Bean
    public Binding fanoutBinding2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange);
    }
}

---

2.4.2 消息发送

在生产者测试类中新增代码

@Test
public void testSendFanoutExchange() {
	//交换机名称
	String exchangeName = "kang.fanout";
	//消息
	String message = "hello, every one";
	//发生消息
	rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
}

---

2.4.3 消息接收

跟上面的操作大同小异

@RabbitListener(queues = "fanout.queue1")
public void listenFanoutQueue1(String msg) throws InterruptedException {
	System.err.println("消费者_1_接收到simple.queue的消息：{ " + msg + " }");
}

@RabbitListener(queues = "fanout.queue2")
public void listenFanoutQueue2(String msg) throws InterruptedException {
	System.err.println("消费者_2_接收到simple.queue的消息：{ " + msg + " }");
}

---

2.4.4 总结

交换机的作用是什么？

• 接收publisher发送的消息
• 将消息按照规则路由到与之绑定的队列
• 不能缓存消息，路由失败，消息丢失
• FanoutExchange的会将消息路由到每个绑定的队列

声明队列、交换机、绑定关系的Bean是什么？

• Queue
• FanoutExchange
• Binding

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2.5 Direct 定向模型

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

下面介绍的案例流程如下：

1. 利用@RabbitListener声明Exchange、Queue、RoutingKey

2. 在consumer服务中，编写两个消费者方法，分别监听direct.queue1和direct.queue2

3. 在publisher中编写测试方法，向kang. direct发送消息

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2.5.1 基于注解声明队列和交换机(重点)

基于@Bean的方式来声明队列和交换机是比较麻烦的，如果交换机和队列数量多的话，不仅可读性差而且不利于看出彼此之间的关系

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "direct.queue1"),
            exchange = @Exchange(name = "kang.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
            key = {"red", "blue"}
    ))
    public void listenDirectQueue1(String msg){
        System.out.println("消费者接收到simple.queue1的消息：{ " + msg + " }");
    }

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "direct.queue2"),
            exchange = @Exchange(name = "kang.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
            key = {"yellow", "red"}
    ))
    public void listenDirectQueue2(String msg){
        System.out.println("消费者接收到simple.queue2的消息：{ " + msg + " }");
    }

其中的key是关键词，也就是Routing Key

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2.5.2 消息发送

    @Test
    public void testSendDirectExchange() {
        //交换机名称
        String exchangeName = "kang.direct";
        //消息
        String message = "hello, blue";
        //发生消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "blue", message);
    }

这里规定了只有blue的key才可以接收到这条消息，也就消费者1

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2.5.3 总结

Direct交换机与Fanout交换机的差异？

• Fanout交换机将消息路由给每一个与之绑定的队列
• Direct交换机根据RoutingKey判断路由给哪个队列
• 如果多个队列具有相同的RoutingKey，则与Fanout功能类似

基于@RabbitListener注解声明队列和交换机有哪些常见注解？

• @Queue
• @Exchange

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2.6 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： kang.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

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2.6.1 消息发送

使用的方法和Direct差不多

    @Test
    public void testSendTopExchange() {
        //交换机名称
        String exchangeName = "kang.topic";
        //消息
        String message = "6666";
        //发生消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.college", message);
    }

---

2.6.2 消息接收

    /**
     * 声明交换机、交换机类型、关键词
     * @param msg
     */
    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "topic.queue1"),
            exchange = @Exchange(name = "kang.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
            key = "china.#"
    ))
    public void listenTopicQueue1(String msg){
        System.out.println("消费者接收到topic.queue1的消息：{ " + msg + " }");
    }

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "topic.queue2"),
            exchange = @Exchange(name = "kang.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
            key = "#.news"
    ))
    public void listenTopicQueue2(String msg){
        System.out.println("消费者接收到topic.queue2的消息：{ " + msg + " }");
    }

由于发送消息的时候规定了是china.college，所以只有topic.queue1可以接收到信息

---

2.6.3.总结

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

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2.7 消息转换器

进入查看convertAndSend源码可以发现，消息是一个对象Object，那么如果发送一个Map集合消息会怎么样呢？

说干咱就干

    @Test
    public void testSendObject() {
        Map msg = new HashMap<>();
        msg.put("name", "迪迦");
        msg.put("age", 100);
        rabbitTemplate.convertAndSend("object.queue", msg);
    }

在RabbitMQ管理平台可以看到默认情况下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

因此我们可以将配置JSON转换器来替换JDK序列化

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2.7.1 配置JSON转换器

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。

无论是消费者还是生产者都需要引入依赖

<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformatgroupId>
    <artifactId>jackson-dataformat-xmlartifactId>
    <version>2.9.10version>
dependency>

消费者和生产者的启动类中添加一个Bean即可

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

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2.7.2 消息接收

既然可以使用json格式发送信息，那么就接收试一试吧

    @RabbitListener(queues = "object.queue")
    public void listenObjectQueue(Map msg){
        System.out.println("消费者接收到的object.queue消息: " + msg);
    }

注意：进行序列化之后，参数直接写Map msg就行

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好了，RabbitMQ与SpringAMQP的简单入门就先到这里吧，散会！！！

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