【微服务学习笔记】八、RabbitMQ消息中间件
RabbitMQ消息中间件
一、同步与异步通讯方式
同步通讯：就像打电话，需要实时响应。
异步通讯：就像发邮件，不需要马上回复。
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。发送邮件可以同时与多个人收发邮件，但是往往响应会有延迟。
同步通信的优点：
- 时效性较强，可以立即得到结果
同步通信存在的问题：
- 耦合度高
- 性能和吞吐能力下降
- 有额外的资源消耗
- 有级联失败的问题
异步通信的优点：
- 耦合度低
- 吞吐量提升
- 故障隔离
- 流量削峰
异步通信的缺点：
- 依赖于Broker的可靠性、安全性、吞吐能力
- 架构复杂了，业务没有明显的流程线，不好追踪管理
二、RabbitMQ
1、初识MQ
2、RabbitMQ概述
RabbitMQ是基于Erlang语言开发的开源消息中间件，官网地址：https://www.rabbitmq.com
在CentOS7中安装RabbitMQ：执行以下命令，docker会自动装配好erlang环境
docker pull rabbitmq:3-management
创建容器：
docker run \
> -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=zhenghui \
> -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=zhenghui \
> --name mq \
> --hostname mq1 \
> -p 15672:15672 \
> -p 5672:5672 \
> -d \
> rabbitmq:3-management
介绍：
RabbitMQ 中的一些角色
- publisher：生产者
- consumer：消费者
- exchange：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
3、RabbitMQ入门
案例1：
publisher实现
- 建立连接
- 创建 channel
- 声明队列
- 发送消息
- 关闭连接和 channel
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("192.168.211.128");
factory.setPort(5672);
factory.setVirtualHost("/");
factory.setUsername("admin");
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();
}
}
consumer实现
- 建立连接
- 创建 channel
- 声明队列
- 订阅消息
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("192.168.211.128");
factory.setPort(5672);
factory.setVirtualHost("/");
factory.setUsername("admin");
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) {
// 5.处理消息
String message = new String(body);
System.out.println("接收到消息：[" + message + "]");
}
});
System.out.println("等待接收消息中");
}
}
小结：
4、SpringAMQP
1、认识
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
org.springframework.boot
spring-boot-starter-amqp
2、BasicQueue
首先配置 MQ地址，在 publisher、consumer 服务中的 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: admin # 用户名
password: 123456 # 密码
在 publisher 服务中添加发送消息的测试类
@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 = "你好啊，乐心湖！";
// 发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message);
}
}
在 consumer 服务中添加监听队列
@Component
public class RabbitMQListener {
@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenSimpleQueueMessage(String msg) throws InterruptedException {
System.out.println("消费者接收到消息：【" + msg + "】");
}
}
小结：
3、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。
作用：提高消息处理速度，避免队列消息堆积
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。
我们循环发送，模拟大量消息堆积现象，在 publisher 服务中的 SpringAmqpTest 类中添加一个测试方法：
/**
* workQueue
* 向队列中不停发送消息，模拟消息堆积。
*/
@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);
}
}
消息接收
要模拟多个消费者绑定同一个队列，我们在 consumer 服务的 RabbitMQListener 中添加2个新的方法：
@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);
}
启动 ConsumerApplication 后，在执行 publisher 服务中刚刚编写的发送测试方法 testWorkQueue
可以看到消费者1很快完成了自己的25条消息。消费者2却在缓慢的处理自己的25条消息。
也就是说消息是平均分配给每个消费者，并没有考虑到消费者的处理能力。这是因为 RabbitMQ 默认有一个消息预取机制，显然这不是我们想要的结果，我们需要的是能者多劳嘛，所以去限制每次只能取一条消息，可以解决这个问题。
在 spring 中有一个简单的配置，设置 prefetch 属性，我们修改 consumer 服务的 application.yml 文件，添加配置
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
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
4、发布/订阅
图中可以看到，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 exchange（交换机）
- 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，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
注意：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！
a.发布订阅-Fanout Exchange
在广播模式下，消息发送流程是这样的：
- 可以有多个队列
- 每个队列都要绑定到 Exchange（交换机）
- 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
- 交换机把消息发送给绑定过的所有队列
- 订阅队列的消费者都能拿到消息
接下里我们用 SpringAMQP 来简单实现 FanoutExchange
- 在 consumer 服务中，利用代码声明队列、交换机，并将两者绑定
- 在 consumer 服务中，编写两个消费者方法，分别监听 fanout.queue1 和 fanout.queue2
- 在 publisher 中编写测试方法，向 fanout发送消息
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。
在 consumer 中创建一个类，声明队列、交换机、绑定对象 Binding
@Configuration
public class FanoutConfig {
/**
* 声明交换机
* @return Fanout类型交换机
*/
@Bean
public FanoutExchange fanoutExchange(){
return new FanoutExchange("xn2001.fanout");
}
/**
* 声明队列
* @return Queue
*/
@Bean
public Queue fanoutQueue1(){
return new Queue("fanout.queue1");
}
@Bean
public Queue fanoutQueue2(){
return new Queue("fanout.queue2");
}
/**
* 绑定队列和交换机
*/
@Bean
public Binding bindingQueue1(FanoutExchange fanoutExchange,Queue fanoutQueue1){
return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange);
}
@Bean
public Binding bindingQueue2(FanoutExchange fanoutExchange,Queue fanoutQueue2){
return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange);
}
}
在 consumer 服务的 SpringRabbitListener 中添加三个方法，作为消费者
@RabbitListener(queues = "fanout.queue1")
public void listenFanoutQueue1(String msg) throws InterruptedException {
System.out.println("接收到fanout.queue1的消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
}
@RabbitListener(queues = "fanout.queue2")
public void listenFanoutQueue2(String msg) throws InterruptedException {
System.err.println("接收到fanout.queue2的消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
}
/*@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
value = @Queue(value = "fanout.queue3"),
exchange = @Exchange(value = "xn2001.fanout",type = "fanout")
))
public void listenFanoutQueue3(String msg) {
System.out.println("接收到fanout.queue3的消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
*/
}
在 publisher 服务的 SpringAmqpTest 类中添加测试方法
/**
* fanout
* 向交换机发送消息
*/
@Test
public void testFanoutExchange() {
// 交换机名称
String exchangeName = "xn2001.fanout";
// 消息
String message = "hello, everybody!";
rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
}
运行该方法，可以发现 fanout.queue1、fanout.queue2 都收到了交换机的消息。
小结：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会将所有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
b、发布订阅-DirectExchange
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 DirectExchange
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
在 consumer 的 SpringRabbitListener 中添加两个消费者，同时基于注解来声明队列和交换机
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
value = @Queue(value = "direct.queue1"),
exchange = @Exchange(name = "xn2001.direct",type=ExchangeTypes.DIRECT),
key = {"a","b"}
))
public void listenDirectQueue1(String msg){
System.out.println("接收到direct.queue1的消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
}
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
value = @Queue(value = "direct.queue2"),
exchange = @Exchange(name= "xn2001.direct",type=ExchangeTypes.DIRECT),
key = {"a","c"}
))
public void listenDirectQueue2(String msg){
System.out.println("接收到direct.queue2的消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
}
在 publisher 服务的 SpringAmqpTest 类中添加测试方法
/**
* direct
* 向交换机发送消息
*/
@Test
public void testDirectExchangeToA() {
// 交换机名称
String exchangeName = "xn2001.direct";
// 消息
String message = "hello, i am direct to a!";
rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "a", message);
}
/**
* direct
* 向交换机发送消息
*/
@Test
public void testDirectExchangeToB() {
// 交换机名称
String exchangeName = "xn2001.direct";
// 消息
String message = "hello, i am direct to b!";
rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "b", message);
}
小结：
- 描述一下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得队列
- 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
c、发布订阅-TopicExchange
- 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
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
value = @Queue(value = "topic.queue1"),
exchange = @Exchange(value = "xn2001.topic",type = ExchangeTypes.TOPIC),
key = {"china.#"}
))
public void listenTopicQueue1(String msg){
System.out.println("接收到topic.queue1的消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
}
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
value = @Queue(value = "topic.queue2"),
exchange = @Exchange(value = "xn2001.topic",type = ExchangeTypes.TOPIC),
key = {"china.*"}
))
public void listenTopicQueue2(String msg){
System.out.println("接收到topic.queue2的消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
}
/**
* topic
* 向交换机发送消息
*/
@Test
public void testTopicExchange() {
// 交换机名称
String exchangeName = "xn2001.topic";
// 消息
String message1 = "hello, i am topic form china.news";
String message2 = "hello, i am topic form china.news.2";
rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message1);
rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news.2", message2);
}
小结：
描述一下Direct交换机与Topic交换机的差异。
- 交换机类型不一样
- Topic交换机支持通配符
5、消息转换器
在SpringAMQP的发送方法中，接收消息的类型是Object，也就是说我们可以发送任意对象类型的消息，SpringAMQP会帮我们序列化为字节后发送。也就是说，Spring 会把你发送的消息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。
默认情况下 Spring 采用的序列化方式是 JDK 序列化。
@RabbitListener(queuesToDeclare = @Queue(value = "object.queue"))
public void listenObjectQueue(Map<String,Object> msg) throws InterruptedException {
System.err.println("object接收到消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
Thread.sleep(200);
}
@Test
public void testSendMap() {
// 准备消息
Map<String,Object> msg = new HashMap<>();
msg.put("name", "Jack");
msg.put("age", 21);
// 发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("object.queue", msg);
}
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
我们推荐可以使用 JSON 来序列化
在 publisher 和 consumer 两个服务中都引入依赖
<dependency>
<groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
<artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
<version>2.9.10</version>
</dependency>
配置消息转换器。
在各自的启动类中添加一个 Bean 即可
@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){
return new Jackson2JsonMessageConverter();
}
小结：
SpringAMQP中消息的序列化和反序列化时怎么实现的？
- 利用MessageConverter实现的，默认是JDK的序列化
- 注意发送方与接收方必须是同相同的MessageConverter
tAndSend(“object.queue”, msg);
}
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
我们推荐可以使用 JSON 来序列化
在 publisher 和 consumer 两个服务中都引入依赖
```java
com.fasterxml.jackson.dataformat
jackson-dataformat-xml
2.9.10
配置消息转换器。
在各自的启动类中添加一个 Bean 即可
@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){
return new Jackson2JsonMessageConverter();
}
小结：
SpringAMQP中消息的序列化和反序列化时怎么实现的？
- 利用MessageConverter实现的，默认是JDK的序列化
- 注意发送方与接收方必须是同相同的MessageConverter