高性能网站实用技巧之消息队列篇

什么是消息队列

消息队列（Message Queue）是一种进程间通信或同一进程的不同线程间的通信方式。进程或者线程之间通过 消息 进行通信，消息发送后可以立即返回，由消息系统来确保信息的可靠传递，消息发布者（生产者）只管把消息发布到消息队里中而不用管谁来消费，消息使用者（消费者）只管从消息队列中获取消息以进一步处理而不用管理谁发布的消息，这样发布者和使用者都不用知道对方的存在。

消息（Message）是指在应用之间传送的数据。消息可以非常简单，比如只包含文本字符串，也可以很复杂，如嵌入对象。

消息队列的特点

通过提供 消息传递 和 消息排队 模型，它可以在 分布式环境 下提供 应用解耦、弹性伸缩、冗余存储、流量削峰、异步通信、数据同步 等等功能，其作为 分布式系统架构 中的一个重要组件，有着举足轻重的地位。消息队列主要特点有：

• 异步性：将耗时的同步操作，通过以发送消息的方式，进行了异步化处理。减少了同步等待的时间。

• 松耦合：消息队列减少了服务之间的耦合性，不同的服务可以通过消息队列进行通信，而不用关心彼此的实现细节，只要定义好消息的格式就行

• 分布式：通过对消费者的横向扩展，降低了消息队列阻塞的风险，以及单个消费者产生单点故障的可能性。

• 可靠性：消息队列一般会把接收的消息存储到本地硬盘上（当消息被处理完之后，存储信息根据不同的消息队列实现，有可能将其删除），这样即使应用挂掉或者消息队列本身挂掉，消息也能够重新加载。

消息队列应用场景

异步处理

同步处理 是指从请求的发起一直到最终的处理完成期间，请求的调用方一直在同步阻塞等待调用的处理完成。

异步处理 处理是指在请求发起的处理过程中，客户端的代码已经返回了，它可以继续进行自己的后续操作，而不需要等待调用处理完成。

对一些比较耗时且不需要即时（同步）返回操作结果的操作，可以把处理过程通过消息队列进行异步处理。这样做可以推迟耗时操作的处理，使耗时操作异步化，而不必阻塞客户端程序，客户端的程序在得到处理结果之前可以继续执行，从而提高客户端程序的处理性能。

异步处理的主要目的是 减少请求响应时间，实现非核心流程异步化，提高系统响应性能。

应用解耦

使用消息队列，可以有多个生产者发布消息，多个消费者消费消息，共同完成整个的业务处理逻辑，生产者只关心是否正确将消息写入消息队列，消费者只关心从消息队列中获取消息，然后进行处理逻辑，生产者和消费者之间不需要直接的交互调用，没有代码的依赖耦合。

耦合度越低程序代码越容易维护，也容易进行扩展。

流量削峰

一般在秒杀活动中广泛使用。

在秒杀活动中，一般由于瞬时访问量过大，服务器瞬间接收了大量的请求，流量暴增，这种情况下很有可能导致相关系统无法处理请求甚至崩溃。为了解决这个问题，一般会在应用的前端加入消息队列。

• 请求先写入消息队列，而不是由业务系统直接处理，做了一次缓冲，极大的减少了业务处理系统的压力。

• 队列的长度可以做限制，一般秒杀活动都是有数量限制的，后写入队列的用户无法秒杀到商品，这样的请求可以直接被抛弃，可以直接返回活动已结束或商品已售完。

使用消息队列，即便是访问流量持续的增长，系统依然可以持续的接收请求。虽然生产者生成的消息比消费者消费的速度快，但是通过消息队列进行了缓冲，在短时间内，生产者和消费者之间处理能力不会互相影响，同样也可以保证系统的稳定性。

消息通讯

消息队列一般都内置了高效的通信机制，因此可以用于单纯的消息通讯，比如实现点对点消息队列或者聊天室。

广播

如果没有消息队列，每当一个新的业务方介入，那都需要联调一次接口。有了消息队列，只需要关系消息是否送达了队列，至于谁希望订阅，是下游的事情，无疑极大地减少了开发和联调的工作量。

日志处理

将消息队列用在日志处理中，解决了大量日志传输的问题（如Kafka）。

消息队列的传输模式

点对点模式（Point to Point）

点对点模式 用于 消息生产者 和 消息消费者 之间 点到点 的通信。消息生产者将消息发送到由某个名字标识的特定队列（Queue）。在消息传递给消费者之前它被 存储 在这个队列中。队列消息 可以放在 内存 中也可以 持久化，以保证在消息服务出现故障时仍然能够传递消息。

点对点模式特点：

• 每个消息只有一个消费者（Consumer），即一旦消息被消费，消息就不再在消息队列中。

• 生产者和消费者之间没有依赖性，生产者发送消息之后，不管有没有消费者在运行，都不会影响到生产者下次发送消息。

• 消费者在成功接收消息之后需向队列应答成功，以便消息队列删除当前接收的消息。

发布/订阅模式（Publish/Subscribe）

发布者/订阅者 模型支持向一个特定的 消息主题 生产消息。0 或多个 订阅者 可能对接收来自 特定消息主题 的消息感兴趣。

在这种模型下，发布者和订阅者彼此不知道对方。多个消费者可以获得消息，在 发布者 和 订阅者 之间存在 时间依赖性。发布者需要建立一个 订阅（subscription），以便能够消费者订阅。订阅者 必须保持 持续的活动状态 并 接收消息。

发布/点阅模式特点：

• 每个消息可以有多个订阅者。

• 发布者和订阅者之间有时间上的依赖性，针对某个主题（Topic）的订阅者，它必须创建一个订阅之后，才能消费发布者的消息。

• 为了消费消息，订阅者需要提前订阅该角色主题，并保持在线运行。

集中消息中间件对比

目前在生产环境，使用较多的消息队列有ActiveMQ、RabbitMQ、ZeroMQ、Kafka、MetaMQ、RocketMQ等。

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