消息队列：RabbitMQ 原理及用法详解

1. 什么是 RabbitMQ

• RabbitMQ 是实现了高级消息队列协议（AMQP）的开源消息代理软件（亦称面向消息的中间件）;
• RabbitMQ 服务器是用 Erlang 语言编写的；

2. RabbitMQ 架构组成

• RabbitMQ 架构图

  
  
  RabbitMQ 架构图

• Publisher（Producer）
  -- 消息生产者，就是投递消息的程序；
• Consumer
  -- 消息消费者，就是接受消息的程序；
• Broker（Server）
  -- 接受客户端连接，实现 AMQP 消息队列和路由功能的进程；
  -- 简单来说就是消息队列服务器实体；
• Virtual Host
  -- 其实是一个虚拟概念，类似于权限控制组，一个 Virtual Host 里面可以有若干个 Exchange 和 Queue，但是权限控制的最小粒度是 Virtual Host；
  -- 虚拟主机，一个 broker 里可以开设多个 Virtual Host，用作不同用户的权限分离；
• Exchange
  -- 消息交换机，接受生产者发送的消息，并根据 Binding 规则将消息路由给服务器中的队列；
  -- ExchangeType 决定了 Exchange 路由消息的行为，例如，在 RabbitMQ 中 ExchangeType 有 direct、Fanout 和 Topic 三种，不同类型的 Exchange 路由的行为是不一样的；
• Message Queue
  -- 消息队列，用于存储还未被消费者消费的消息；
  -- 消息队列载体，每个消息都会被投入到一个或多个队列；
• Message
  -- 由 Header 和 Body 组成；
  -- Header 是由生产者添加的各种属性的集合，包括 Message 是否被持久化、由哪个 Message Queue 接受、优先级是多少等；
  -- Body 是真正需要传输的 APP 数据；
• Binding
  -- Binding 联系了 Exchange 与 Message Queue；
  -- Exchange 在与多个 Message Queue 发生 Binding 后会生成一张路由表，路由表中存储着 Message Queue 所需消息的限制条件即 Binding Key；
  -- 当 Exchange 收到 Message 时会解析其 Header 得到 Routing Key，Exchange 根据 Routing Key 与Exchange Type 将 Message 路由到 Message Queue；
  -- Binding Key 由 Consumer 在 Binding Exchange 与 Message Queue 时指定，而 Routing Key 由 Producer 发送 Message 时指定，两者的匹配方式由 Exchange Type 决定；
  -- 绑定，它的作用就是把 Exchange 和 Queue 按照路由规则绑定起来；
• Connection
  -- 连接，对于RabbitMQ 而言，其实就是一个位于客户端和 Broker 之间的 TCP 连接；
  -- 消息通道，在客户端的每个连接里，可建立多个 Channel，每个 Channel 代表一个会话任务；
• Channel
  -- 信道，仅仅创建了客户端到 Broker 之间的连接后，客户端还是不能发送消息的，需要为每一个 Connection 创建 Channel；
  -- AMQP 协议规定只有通过 Channel 才能执行 AMQP 的命令，一个 Connection 可以包含多个 Channel；
  -- 之所以需要 Channel，是因为TCP连接的建立和释放都是十分昂贵的，如果一个客户端每一个线程都需要与 Broker 交互，如果每一个线程都建立一个 TCP 连接，暂且不考虑 TCP 连接是否浪费，就算操作系统也无法承受每秒建立如此多的 TCP 连接；
  -- RabbitMQ 建议客户端线程之间不要共用 Channel，至少要保证共用 Channel 的线程发送消息必须是串行的，但是建议尽量共用 Connection。
• Routing Key
  -- 路由关键字，Exchange 根据这个关键字进行消息投递；
• Command
  -- AMQP 的命令，客户端通过 Command 完成与 AMQP 服务器的交互来实现自身的逻辑。例如在 RabbitMQ 中，客户端可以通过 Publish 命令发送消息，txSelect 开启一个事务，txCommit 提交一个事务。

3. RabbitMQ 的优势：

• 可靠性（Reliablity）
  -- 使用了一些机制来保证可靠性，比如持久化、传输确认、发布确认；
• 灵活的路由（Flexible Routing）
  -- 在消息进入队列之前，通过 Exchange 来路由消息，对于典型的路由功能，Rabbit 已经提供了一些内置的 Exchange 来实现，针对更复杂的路由功能，可以将多个Exchange绑定在一起，也通过插件机制实现自己的 Exchange；
• 消息集群（Clustering）
  -- 多个 RabbitMQ 服务器可以组成一个集群，形成一个逻辑 Broker；
  高可用（Highly Avaliable Queues）
  -- 队列可以在集群中的机器上进行镜像，使得在部分节点出问题的情况下队列仍然可用；
• 多种协议（Multi-protocol）
  -- 支持多种消息队列协议，如 STOMP、MQTT 等；
• 多种语言客户端（Many Clients）
  -- 几乎支持所有常用语言，比如 Java、.NET、Ruby 等；
• 管理界面（Management UI）
  -- 提供了易用的用户界面，使得用户可以监控和管理消息 Broker 的许多方面；
• 跟踪机制（Tracing）
  -- 如果消息异常，RabbitMQ 提供了消息的跟踪机制，使用者可以找出发生了什么；
• 插件机制（Plugin System）
  -- 提供了许多插件，来从多方面进行扩展，也可以编辑自己的插件；

4. RabbitMQ 消息收发模式

4.1. 简单模式

4.2. 发布 / 订阅 模式

4.3. 关键字匹配 模式

4.4. 模糊匹配 模式