【消息队列之rabbitmq】Rabbitmq之消息可靠性投递和ACK机制实战

目录

  • 一、绪论
  • 二、生产者
    • 2.1事务机制
    • 2.2confirm模式
      • 串行模式
      • 批量模式
      • 异步模式
  • 三、消费者
    • 3.1手动ACK

一、绪论

上篇文章介绍了rabbitmq的基本知识、交换机类型实战《【消息队列之rabbitmq】学习RabbitMQ必备品之一》
这篇文章主要围绕着消息确认机制为中心,展开实战;接触过消息中间件的伙伴都知道,消息会存在以下问题:
1、消息丢失问题和可靠性投递问题;
2、消息如何保证顺序消费;
3、消息如何保证幂等性问题,即重复消费问题等等…
本文主要以Rabbitmq消息中间件解决问题一的实践,其他问题小编会重新写文章总结;
【消息队列之rabbitmq】Rabbitmq之消息可靠性投递和ACK机制实战_第1张图片
故从业务代码设计层面,我们需要保证生产者发送消息可靠性投递到MQ中间件中,其次保证消费者可以从MQ中获取消息并消费成功;

二、生产者

从生产者角度控制消息的可靠性投递实践;rabbitmq提供了以下方式:事务机制和confirm机制;
其他的工具类等相关代码,请移步到《【消息队列之rabbitmq】学习RabbitMQ必备品之一》

2.1事务机制

  • 基础知识:
    事务的实现主要是对信道(Channel)的设置,主要的方法有三个:
    声明启动事务模式:channel.txSelect()
    提交事务:channel.txComment()
    回滚事务:channel.txRollback()

  • 实践代码
    生产者端代码如下:

package com.itwx.mq.tx;

import com.itwx.mq.util.ConnectionUtil;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;

public class ProviderTx {

    private static final String QUEUE_NAME = "test_tx_queue";

    public static void main(String[] args) {
        Connection connection = null;
        Channel channel = null;
        try {
            // 获取到连接
            connection = ConnectionUtil.getConnection();
            // 获取通道
            channel = connection.createChannel();
            /**
             * 声明一个队列。
             * 参数一:队列名称
             * 参数二:是否持久化
             * 参数三:是否排外  如果排外则这个队列只允许有一个消费者
             * 参数四:是否自动删除队列,如果为true表示没有消息也没有消费者连接自动删除队列
             * 参数五:队列的附加属性
             * 注意:
             * 1.声明队列时,如果已经存在则放弃声明,如果不存在则会声明一个新队列;
             * 2.队列名可以任意取值,但需要与消息接收者一致。
             * 3.下面的代码可有可无,一定在发送消息前确认队列名称已经存在RabbitMQ中,否则消息会发送失败。
             */
            channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, null);

            // 启动事务,必须用txCommit()或者txRollback()回滚
            channel.txSelect();

            // 假设这里处理业务逻辑
            String message = "hello, tx message!";
            /**
             * 发送消息到MQ
             * 参数一:交换机名称,为""表示不用交换机
             * 参数二:为队列名称或者routingKey.当指定了交换机就是routingKey
             * 参数三:消息的属性信息
             * 参数四:消息内容的字节数组
             */
            channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());

            /**
             * 提交事务之前,如果生产者发生异常,则消息会被回滚;
             * 但是事务此种模式,无法解决broker宕机问题,导致生产者误以为消息已经发送成功;
             */
            //todo 测试异常
            int i = 1/ 0;
            // 提交事务
            channel.txCommit();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (channel != null) {
                    // 回滚。如果未异常会提交事务,此时回滚无影响
                    channel.txRollback();
                    channel.close();
                }
                if (connection != null) {
                    connection.close();
                }
            } catch (Exception e) {
                 }
        }
    }
}

代码中含有TODO注释,大家可以结合rabbitmq管理界面,自测生产者事务是否生效等等;
1、业务异常产生,消息回滚测试;
2、生产者无异常产生,测试消息是否发送成功;
缺点
开始事务属于同步操作,消息发送成功后,生产者端处于阻塞状态,需要等待消息中间件接收消息的响应,降低生产者的吞吐量和性能;

2.2confirm模式

confirm主要存在以下三种方式:
方式一:channel.waitForConfirms()普通发送方确认模式(串行模式);
方式二:channel.waitForConfirmsOrDie()批量确认模式;
方式三:channel.addConfirmListener()异步监听发送方确认模式;
使用confirm模式,大家可以考虑一下如果消息发送失败之后,如何处理补偿机制重新发送?redis+定时任务

串行模式

串行模式:producer每发送一条消息后,调用waitForConfirms()方法,等待broker端confirm,如果服务器端返回false或者在超时时间内未返回,客户端进行消息重传;

1、启动生产者确认模式channel.confirmSelect();
2、等待消息中间件响应结果channel.waitForConfirms();
3、处理返回结果或者捕获异常,触发补偿任务;

  • 生产者代码
package com.itwx.mq.confirm;

import com.itwx.mq.util.ConnectionUtil;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;

import java.io.IOException;

public class ProviderConfirm {
    private static final String QUEUE_NAME = "test_one_confirm_queue";
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, null);

        // 启动发送者确认模式
        channel.confirmSelect();

        String message = "hello,message! confirmSelect";
        /**
         * 发送消息到MQ
         * 参数一:交换机名称,为""表示不用交换机
         * 参数二:为队列名称或者routingKey.当指定了交换机就是routingKey
         * 参数三:消息的属性信息
         * 参数四:消息内容的字节数组
         */
        channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());

        // 阻塞线程,等待服务器返回响应。该方法可以指定一个等待时间,发送成功返回true,否则返回false
        boolean sendResult = channel.waitForConfirms();
        if (sendResult) {
            System.out.print("发送成功");
        }
        /**
         * 存在异常情况,需要补偿机制:
         * 1、消息发送失败,即返回false;
         * 2、channel.waitForConfirms 可能返回超时异常
         * 解决方案:重试几次发送或者利用redis+定时任务来完成补发
         */
        channel.close();
        connection.close();
    }
}

批量模式

批量模式:producer每发送一批消息后,调用waitForConfirmsOrDie()方法,而此种模式方法无返回值,只能根据异常进行判断。如果确认失败会抛出IOException和InterruptedException。源码如下:

void waitForConfirmsOrDie() throws IOException, InterruptedException;

此外注意,写测试demo时,由于存在消息延迟等现象,故发送消息结束之后,主线程休眠5000s或者更多,之后再关闭信道连接;

  • 生产者代码
package com.itwx.mq.confirm;

import com.itwx.mq.util.ConnectionUtil;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;

import java.util.concurrent.TimeUnit;


public class ProviderBatchConfirm {
    private static final String QUEUE_NAME = "test_batch_confirm_queue";
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, null);

        // 启动发送者确认模式
        channel.confirmSelect();

        String message = "hello,message! confirmSelect";
        /**
         * 发送消息到MQ
         * 参数一:交换机名称,为""表示不用交换机
         * 参数二:为队列名称或者routingKey.当指定了交换机就是routingKey
         * 参数三:消息的属性信息
         * 参数四:消息内容的字节数组
         */
        for (int i = 1; i<=5; i++) {
            channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
            System.out.println("发送第" + i +"条消息成功");
        }
        // 阻塞线程,等待服务器返回响应。该方法可以指定一个等待时间。该方法无返回值,只能根据抛出的异常进行判断。
        try {
            channel.waitForConfirmsOrDie();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        TimeUnit.SECONDS.sleep(5000);
        //TODO,补偿机制只能依赖于捕获超时异常进行消息补发;
        channel.close();
        connection.close();
    }
}

异步模式

异步模式,开发者可以定义ConfirmListener实现类处理消息发送成功或者失败情况,重写handleNackhandleAck方法;
handleNack():消息接收失败的通知方法,开发者可以在这里重新投递消息;
handleAck():消息发送成功之前,需要把消息先存起来,比如用KV存储,接收到ack后删除;

  • 生产者代码
package com.itwx.mq.confirm;

import com.itwx.mq.util.ConnectionUtil;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.ConfirmListener;
import com.rabbitmq.client.Connection;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ProviderAsyncConfirm {
    private static final String QUEUE_NAME = "test_async_confirm_queue";
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, null);

        // 启动发送者确认模式
        channel.confirmSelect();

        String message = "hello,message! confirmSelect";
        /**
         * 发送消息到MQ
         * 参数一:交换机名称,为""表示不用交换机
         * 参数二:为队列名称或者routingKey.当指定了交换机就是routingKey
         * 参数三:消息的属性信息
         * 参数四:消息内容的字节数组
         */
        for (int i = 1; i<=5; i++) {
            channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
            System.out.println("发送第" + i +"条消息成功");
        }
        //异步监听确认和未确认的消息
        channel.addConfirmListener(new ConfirmListener() {
            /**
             * 消息没有确认的回调方法
             * 参数一:没有确认的消息的编号
             * 参数二: 是否没有确认多个
             */
            @Override
            public void handleNack(long deliveryTag, boolean multiple) throws IOException {
                //消息接收失败的通知方法,用户可以在这里重新投递消息
                System.out.println(String.format("未确认消息,序号:%d,是否多个消息:%b", deliveryTag, multiple));
            }

            /**
             * 消息确认后回调
             * 参数一: 确认的消息的编号,从1开始递增
             * 参数二: 当前消息是否同时确认了多个
             * 消息确认有可能是批量确认的,是否批量确认在于返回的multiple的参数,此参数为bool值,如果true表示批量执行了deliveryTag这个值以前的所有消息,如果为false的话表示单条确认
             */
            @Override
            public void handleAck(long deliveryTag, boolean multiple) throws IOException {
                //发送端投递消息前,需要把消息先存起来,比如用KV存储,接收到ack后删除
                System.out.println(String.format("确认消息,序号:%d,是否多个消息:%b", deliveryTag, multiple));
            }
        });
        //主线程休眠,等待异步回调消息
        TimeUnit.SECONDS.sleep(10000);
        channel.close();
        connection.close();
    }

}

三、消费者

3.1手动ACK

如果触发手动ACK机制,需要改动以下东西:

  • 将自动ACK改为false;
/**
         * 1、设置成手动ACK,即使消费者已经获取了消息,但是未及时ACK回复生产者,然后消费者宕机,消息队列会认为该消费未被消息;故此种情况会存在重复消费的情况;
         * 2、设置成手动ACK,即使消费者发生异常或者宕机情况,保证消息不丢失;
         */
          /**
         * 参数明细:
         * 参数:String queue, boolean autoAck, Consumer callback
         * 1、queue 队列名称
         * 2、autoAck 自动回复,当消费者接收到消息后要告诉mq消息已接收,如果将此参数设置为tru表示会自动回复mq,如果设置为false要通过编程实现回复
         * 3、callback,消费方法,当消费者接收到消息要执行的方法
         */
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, consumer);
  • 考虑以下情况
    1、若未设置手动ACK,消费者获取消息后,发生异常,会发生什么情况?(消息丢失)
    2、若设置手动ACK,消费者发生异常,会发生什么情况?(未消费状态)
    3、设置手动ACK,消费者宕机,未即使发送ACK确认回调,会发生什么情况?(已消费,未确认)
    (消息中间件会将消息标记为待确认状态,不会被重复消息);若再想消费该消息,重启消费者,消息中间件会将该消息标记为待消费状态(从unacked->ready)

  • 小编demo写了TODO测试用例,注意测试

  • 消费者代码

package com.itwx.mq.ack;

import com.itwx.mq.util.ConnectionUtil;
import com.rabbitmq.client.*;

import java.io.IOException;

/**
 * @author wangxuan
 * @date 2021/12/15 11:44 上午
 * @describe
 */
public class ConsumerACK {
    private final static String QUEUE_NAME = "wx_test_queue";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        //创建会话通道,生产者和mq服务所有通信都在channel通道中完成
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        /**
         * 参数明细
         * 参数:String queue, boolean durable, boolean exclusive, boolean autoDelete, Map arguments
         * 1、queue 队列名称
         * 2、durable 是否持久化,如果持久化,mq重启后队列还在
         * 3、exclusive 是否独占连接,队列只允许在该连接中访问,如果connection连接关闭队列则自动删除,如果将此参数设置true可用于临时队列的创建
         * 4、autoDelete 自动删除,队列不再使用时是否自动删除此队列,如果将此参数和exclusive参数设置为true就可以实现临时队列(队列不用了就自动删除)
         * 5、arguments 参数,可以设置一个队列的扩展参数,比如:可设置存活时间
         */
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        //实现消费方法
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel){
            // 获取消息,并且处理,这个方法类似事件监听,如果有消息的时候,会被自动调用
            /**
             * 当接收到消息后此方法将被调用
             * @param consumerTag  消费者标签,用来标识消费者的,在监听队列时设置channel.basicConsume
             * @param envelope 信封,通过envelope
             * @param properties 消息属性
             * @param body 消息内容
             * @throws IOException
             */
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {

                //TODO 手动抛异常,造成消息丢失现象
                //测试情况2
//                int i= 1 / 0;

                //交换机
                String exchange = envelope.getExchange();
                //消息id,mq在channel中用来标识消息的id,可用于确认消息已接收
                long deliveryTag = envelope.getDeliveryTag();
                // body 即消息体
                String msg = new String(body,"utf-8");
                System.out.println("consumer receive message:" + msg + ",messageId:" + deliveryTag + ",exchange name:" + exchange);
                /**
                 * 考虑以下情况:
                 * 1、若未设置手动ACK,消费者获取消息后,发生异常,会发生什么情况?(消息丢失)
                 * 2、若设置手动ACK,消费者发生异常,会发生什么情况?(未消费状态)
                 * 3、设置手动ACK,消费者宕机,未即使发送ACK确认回调,会发生什么情况?(已消费,未确认)
                 *          (消息中间件会将消息标记为待确认状态,不会被重复消息);若再想消费该消息,重启消费者,消息中间件会将该消息标记为待消费状态(从unacked->ready)
                 *
                 */
                //消息消费成功,手动ACK,
                //测试情况三,注释
//                channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false);
            }
        };

        // 监听队列,第二个参数:是否自动进行消息确认。
        /**
         * 参数明细:
         * 参数:String queue, boolean autoAck, Consumer callback
         * 1、queue 队列名称
         * 2、autoAck 自动回复,当消费者接收到消息后要告诉mq消息已接收,如果将此参数设置为tru表示会自动回复mq,如果设置为false要通过编程实现回复
         * 3、callback,消费方法,当消费者接收到消息要执行的方法
         */
        //设置成手动ACK,避免重要消息丢失
        /**
         * 1、设置成手动ACK,即使消费者已经获取了消息,但是未及时ACK回复生产者,然后消费者宕机,消息队列会认为该消费未被消息;故此种情况会存在重复消费的情况;
         * 2、设置成手动ACK,即使消费者发生异常或者宕机情况,保证消息不丢失;
         */
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, consumer);
    }
}

参考资料:
RabbitMQ系列(四)RabbitMQ事务和Confirm发送方消息确认——深入解读

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