2024.2.4 模拟实现 RabbitMQ —— 实现核心类

目录

引言

创建 Spring Boot 项目

编写 Exchange 实体类

编写 Queue 实体类

编写 Binding 实体类

编写 Message 实体类

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引言

• 上图为模块设计图

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• 此处实现核心类为了简便，我们引用 Lombok（可点击下方链接了解 Lombok 的使用）

IDEA 配置 Lombok

创建 Spring Boot 项目

1、创建一个 Spring Boot 项目 并 创建相应的目录结构

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注意：

• 消息队列中存在下列比较核心的概念

1. 交换机（exchange）
2. 队列（queue）
3. 绑定（binding）
4. 消息（message）

• 上述这些均存在于 Broker Server 中，所以我们在 mqserver 目录中进行创建实体类

编写 Exchange 实体类

1、使用一个枚举类 枚举出三种交换机类型

public enum ExchangeType {
    DIRECT(0),
    FANOUT(1),
    TOPIC(2);

    private final int type;

    private ExchangeType(int type) {
        this.type = type;
    }

    private int getType() {
        return type;
    }
}

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2、编写 Exchange 实体类

import com.fasterxml.jackson.core.JsonProcessingException;
import com.fasterxml.jackson.core.type.TypeReference;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import lombok.Data;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/*
* 这个类表示一个交换机
* */
@Data
public class Exchange {
//    此处使用 name 来作为交换机的身份标识 (唯一的)
    private String name;
//    交换机类型，DIRECT，FANOUT，TOPIC
    private ExchangeType type = ExchangeType.DIRECT;
//    该交换机是否要持久化存储 ture 表示需要持久化；false 表示不必持久化
    private boolean durable = false;
//    针对 交换机 队列，绑定，消息.... 内存中也需要存储（执行效率高），硬盘上也需要存储（持久化）
//    有些交换机，队列，绑定等，是需要持久化存储，但是有些则不需要
//    用户使用的时候，就可以通过 开关（boolean 值）来决定是否真的需要持久化

//    如果当前交换机没人使用了，就会自动被删除（对于生产者而言）
//    这个属性暂时先列在这里，后续的代码中并没有真的实现这个自动删除功能（RabbitMQ 是有的）
    private boolean autoDelete = false;
//    argument 表示的是创建交换机时指定的一些额外的参数选项，后续代码中并没有真的实现对应的功能，先列出来（RabbitMQ 也是有的）
//    为了把这个 argument 给存到数据库中，就需要把 Map 转成 json 格式的字符串
    private Map arguments = new HashMap<>();
//    argument 可以称为 "参数" 或 "选项"， 可以有，也可以没有，通过选项来开启不同的功能
}

编写 Queue 实体类

1、编写 Queue 实体类

import com.fasterxml.jackson.core.JsonProcessingException;
import com.fasterxml.jackson.core.type.TypeReference;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import lombok.Data;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/*
* 这个类表示一个存储消息的队列
* MSG ——> Message
* */
@Data
public class MSGQueue {
//    表示队列的身份标识
    private String name;
//    标识队列是否持久化，true 持久化保存，false 表示不持久化
    private boolean durable = false;
//    这个属性为 true，表示这个队列只能被一个消费者使用（别人用不了）如果为 false 则是大家都能使用
//    这个 独占 功能，也是先把字段列在这里，具体的独占功能暂时先不实现
    private boolean exclusive = false;
//    为 ture 表示没有人使用之后，就自动删除  false 则是不会自动删除（对于消费者而言）
    private boolean autoDelete = false;
//    表示拓展参数，当前也是先列在这里，先暂时不实现
    private Map arguments = new HashMap<>();
}

注意：

• 此处为了与标准库中的 Queue 类稍作区分，我们直接取名为 MSGQueue 类 

编写 Binding 实体类

1、编写 Binding 实体类

import lombok.Data;

/*
* 表示队列和交换机之间的关联关系
* */
@Data
public class Binding {
    private String exchangeName;
    private String queueName;
//    这里的 bindingKey 就是在出题
    private String bindingKey;

//    binding 这个东西,依附于 Exchange 和 Queue 的
//    比如,对于持久化来说,如果 Exchange 和 Queue 任何一个都没有持久化
//    此时你针对 Binding 持久化是没有任何意义的
}

编写 Message 实体类

• Message 主要包含三个部分

1. 属性部分 BasicProperties
2. 正文部分 byte[]
3. 辅助属性 offsetBeg、offsetEnd 、isValid

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1、编写 Message 实体类

import lombok.Data;

import java.io.Serializable;
import java.util.UUID;

/*
* 表示一个要传递的消息
* 注意！！此处的 Message 对象，是需要能够在网络上删除，并且也需要能写入到文件中
* 此时就需要针对 Message 进行序列化和反序列化
* 此处使用 标准库自带的 序列化/反序列化 操作
* */
@Data
public class Message implements Serializable {
//    这两个属性是 Message 最核心的部分
    private BasicProperties basicProperties = new BasicProperties();
    private byte[] body;

//    下面的属性则是辅助用的属性
//    Message 后续会持久化到文件中（如果持久化的话）
//    一个文件中会存储很多的消息，如何找到某个消息，在文件中的具体位置呢？
//    使用下面两个偏移量来进行表示 [offsetBeg,offsetEnd)
//    这俩属性并不需要被序列化保存到文件中 此时消息一旦被写入文件之后，所在的位置就固定了，并不需要单独存储
//    这俩属性存在的目的，主要就是为了让内存中的 Message 对象，能够快速找到对应的硬盘上的 Message 的位置
    private transient long offsetBeg = 0; // 消息数据的开头距离文件开头的位置偏移（字节）
    private transient long offsetEnd = 0; // 消息数据的结尾距离文件开头的位置便宜（字节）

//    使用这个属性表示该消息在文件中是否是有效消息（针对文件中的消息，如果删除，使用逻辑删除的方式）
//    0x1 表示有效，0x0 表示无效
    private byte isValid = 0x1;

//    创建一个工厂方法，让工厂方法来帮我们封装一下创建 Message 对象的过程
//    这个方法中创建 Message 对象，会自动生成唯一的 MessageId
//    万一 routingKey 和 basicProperties 里的 routingKey 冲突，以外面的为主
    public static Message createMessageWithId(String routingKey, BasicProperties basicProperties,byte[] body) {
        Message message = new Message();
        if (basicProperties != null) {
            message.setBasicProperties(basicProperties);
        }
//        此处生成的 MessageId 以 M- 作为前缀
        message.setMessageId("M-" + UUID.randomUUID());
        message.setRoutingKey(routingKey);
        message.body = body;
//        此处是把 body 和 basicProperties 先设置出来，这俩个是 Message 的核心内容
//        而 offsetBeg，offsetEnd，isValid，则是消息持久化的时候才会用到，在把消息写入文件之前再进行设定
//        此处只是在内存中创建一个 Message 对象
        return message;
    }

    public String getMessageId() {
        return basicProperties.getMessageId();
    }

    private void setMessageId(String messageId) {
        basicProperties.setMessageId(messageId);
    }

    public String getRoutingKey() {
        return basicProperties.getRoutingKey();
    }

    public void setRoutingKey(String routingKey) {
        basicProperties.setRoutingKey(routingKey);
    }

    public int getDeliverMode() {
        return basicProperties.getDeliverMode();
    }

    public void setDeliverMode(int deliverMode) {
        basicProperties.setDeliverMode(deliverMode);
    }
}

注意点一：

•  此处我们将使用标准库自带的方式进行序列化/反序列化，而不使用 JSON 方式
• JSON 本质上是文本格式，即里面放的也是文本类型的数据
• 而 Message 中存储的是 二进制数据
• 所以我们直接让需要被序列化的类实现一个 Serializable 接口即可

注意点二：

• 以往实现一个接口，都是为了重写里面的某个/某些方法
• 但是 Serializable 接口无需重写任何方法！

注意点三：

• 如图所示，辅助属性 offsetBeg 和 offsetEnd 仅用于标识某一消息在文件中的具体位置
• 而不是将这俩属性，像如同 属性部分 和 正文部分 序列化保存到文件中！
• 所以我们给这两个成员变量加上 trasient 关键字，用于防止被序列化

注意点四：

• UUID 是编程中，一种用来生成唯一 id 的算法

注意点五：

• 数据库也好，硬盘文件也好，在删除数据时，很多时候均会使用到 逻辑删除
• 不是真删除了，而是标记成 "无效"

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2、编写属性部分 BasicProperties 

import lombok.Data;

import java.io.Serializable;

@Data
public class BasicProperties implements Serializable {
//    消息的唯一身份标识 此处为了保证 id 的唯一性,使用 UUID 来作为 messageId
    private String messageId;
//    是一个消息上带有的内容,和 bindingKey 做匹配
//    如果当前的交换机类型是 DIRECT,此时 routingKey 就表示要转发的队列名
//    如果当前的交换机类型是 FANOUT,此时 routingKey 无意义(不使用)
//    如果当前的交换机类型是 TOPIC,此时 routingKey 就要和 bindingKey 做匹配,符合要求才能转发给对应队列
    private String routingKey;

//    表示消息是否要持久化, 1 表示不持久化, 2 表示持久化 (RabbitMQ 就是这样做的)
    private  int deliverMode = 1;

//    其实针对 RabbitMQ 来说，BasicProperties 里面还有很多别的属性，其他的属性暂时先不考虑了
}

注意：

• Message 实体类实现了 Serializable 接口用于序列化
• BasicProperties 类作为 Message 的属性部分，也需实现 Serializable 接口用于序列化