RabbitMQ之工作队列
上一篇博客中我们写了通过一个命名的队列发送和接收消息的Hello World示例。这篇中我们将会创建一个工作队列用来在consumer间分发耗时任务。
工作队列的主要任务是：避免立刻执行资源消耗密集型任务并且必须要等待其完成。相反地，我们进行任务调度：我们把任务封装为消息发送给队列。consumer运行在后台并不断的从队列中取出任务执行。当你运行了多个consumer进程时，任务队列中的任务将会被consumer进程共享执行。
1. 准备
我们使用Thread.sleep来模拟耗时的任务。我们在发送到队列的消息的末尾添加一定数量的点，每个点代表在工作线程（consumer）中需要耗时1秒，例如hello...将会需要等待3秒。
发送端：NewTask.java
package cc.openscanner;
import java.io.IOException;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
public class NewTask {
//队列名称
private final static String QUEUE_NAME = "workqueue";
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建连接和通道
ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setHost("localhost");
Connection connection = factory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel();
//声明队列
channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
//发送10条消息，依次在消息后面附加1~10个点
for (int i=0; i<10;i++) {
StringBuilder dots = new StringBuilder();
for(int j=0;j<=i;j++){
dots.append(".");
}
String message = "helloworld" + dots.toString();
channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
System.out.println(" [x] Sent '" + message + "'");
}
//关闭通道和资源
channel.close();
connection.close();
}
}
接收端：Work.java
package cc.openscanner;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.QueueingConsumer;
public class Work {
//队列名称
private final static String QUEUE_NAME = "workqueue";
public static void main(String[] args)
throws java.io.IOException,java.lang.InterruptedException{
//区分不同工作进程的输出
int hashCode = Work.class.hashCode();
//创建连接和通道
ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setHost("localhost");
Connection connection = factory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel();
//声明队列
channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
System.out.println(hashCode + " [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C");
QueueingConsumer consumer = new QueueingConsumer(channel);
//指定消费队列
channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
while(true){
QueueingConsumer.Delivery delivery = consumer.nextDelivery();
String message = new String(delivery.getBody());
System.out.println(hashCode + " [x] Received '" + message + "'");
doWork(message);
System.out.println(hashCode + " [x] done");
}
}
private static void doWork(String task) throws InterruptedException {
int n = 0;
for(char ch :task.toCharArray()){
if(ch == '.') n++;
}
if(n > 0) Thread.sleep(n*1000);
}
}
Round-robin转发
使用任务队列的好处是能够很容易的并行工作。如果我们积压了很多工作，我们仅仅通过增加更多的工作者（consumer）就可以解决问题，使系统的伸缩性更加容易。 下面我们先运行3个工作者（Work.java）实例，然后运行NewTask.java，3个工作者实例都会得到信息。但是如何分配呢？让我们来看看输出结果：
[x] Sent 'helloworld.'
[x] Sent 'helloworld..'
[x] Sent 'helloworld...'
[x] Sent 'helloworld....'
[x] Sent 'helloworld.....'
[x] Sent 'helloworld......'
[x] Sent 'helloworld.......'
[x] Sent 'helloworld........'
[x] Sent 'helloworld.........'
[x] Sent 'helloworld..........'
工作者1：
1028566121 [x] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
1028566121 [x] Received 'helloworld.'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld....'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld.......'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld..........'
1028566121 [x] done
工作者2：
1028566121 [x] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
1028566121 [x] Received 'helloworld..'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld.....'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld........'
1028566121 [x] done
工作者3：
1028566121 [x] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
1028566121 [x] Received 'helloworld...'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld......'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld.........'
1028566121 [x] done
可以看到，默认的，RabbitMQ会一个一个的发送信息给下一个消费者（consumer），而不考虑每个任务的时长等等，且是一次性分配，并非一个一个分配。平均的每个消费者将会获得相等数量的消息。这样分发消息的方式叫做round-robin。
2. 消息应答（message acknowledgments）
执行一个任务需要花费几秒钟。你可能会担心当一个工作者在执行任务时发生中断。我们上面的代码，一旦RabbitMQ交付了一个信息给消费者，会马上从内存中移除这个信息。在这种情况下，如果杀死正在执行任务的某个工作者，我们会丢失它正处理的信息。我们也会丢失已经转发给这个工作者且它还未执行的消息。上面的例子，我们首先开启两个任务，然后执行发送任务的代码（NewTask.java），然后立即关闭第二个任务，结果为：
1028566121 [x] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
1028566121 [x] Received 'helloworld..'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld....'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld......'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld........'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld..........'
1028566121 [x] done
与：
1028566121 [x] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
1028566121 [x] Received 'helloworld.'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld...'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld.....'
可以看到，丢失了一些任务。但是，我们不希望丢失任何任务（信息）。当某个工作者（接收者）被杀死，我们希望将任务传递给另一个工作者（consumer）。为了保证消息永远不会丢失，RabbitMQ支持消息应答（message acknowledgments）。消费者发送应答给RabbitMQ，告诉它信息已经被接收和处理，然后RabbitMQ可以自由的进行信息删除。如果消费者被杀死而没有发送应答，RabbitMQ会认为该信息没有被完全的处理，然后将会重新转发给别的消费者。通过这种方式，你可以确认信息不会被丢失，即使消费者偶尔被杀死。
这种机制并没有超时时间这么一说，RabbitMQ只有在消费者连接断开时重新转发此信息。如果消费者处理一个信息需要耗费特别长的时间是允许的。
消息应答默认是打开的。上面的代码中我们通过显示的设置autoAsk=true关闭了这种机制。下面我们修改代码（Work.java）：
boolean ack = false; //打开应答机制 Channel.basicConsume(QUEUE_NAME,ack,consumer); //另外需要在每次处理完成一个消息后，手动发送一次应答。 channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(),false);
完整修改后的Work.java：
package cc.openscanner;
import java.io.IOException;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
public class NewTask {
//队列名称
private final static String QUEUE_NAME = "workqueue";
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建连接和通道
ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setHost("localhost");
Connection connection = factory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel();
//声明队列
channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
//发送10条消息，依次在消息后面附加1~10个点
for (int i=0; i<10;i++) {
StringBuilder dots = new StringBuilder();
for(int j=0;j<=i;j++){
dots.append(".");
}
String message = "helloworld" + dots.toString();
channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
System.out.println(" [x] Sent '" + message + "'");
}
//关闭通道和资源
channel.close();
connection.close();
}
}
这个就不测试了，大家自己去尝试下。
3. 消息持久化（Message durability）
我们已经学习了即使消费者被杀死，消息也不会被丢失。但是如果此时RabbitMQ服务被停止，我们的消息仍然会丢失。当RabbitMQ退出或者异常退出，将会丢失所有的队列和信息，除非你告诉它不要丢失。我们需要做两件事来确保信息不会被丢：我们需要给所有的队列和消息设置持久化标志。
第一，我们需要确认RabbitMQ永远不会丢失我们的队列。为了这样，我们需要声明它为持久化的：
boolean durable = true;
channel.queueDeclare("task_queue",durable,false,false,null);
注：RabbitMQ不允许使用不同的参数重新定义一个队列，所以已经存在的队列，我们无法修改其属性。
第二，我们需要标识我们的信息为持久化的。通过设置MessageProperties(implements BasicProperties)值为PERSISTENT_TEXT_PLAIN：
channel.basicPublish("","task_queue",
MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN,message.getBytes());
现在你可以执行一个发送消息的程序，然后关闭服务，再重新启动服务，运行消费者程序做下实验。
4. 公平转发（Fair dispatch）
或许会发现，目前的消息转发机制（Round-robin）并非是我们想要的。例如，这样一种情况，对于两个消费者，有一系列的任务，奇数任务特别耗时，而偶数任务却很轻松，这样造成一个消费者一直繁忙，另一个消费者却很快执行完任务后等待。造成这样的原因是因为RabbitMQ仅仅是当消息到达队列进行转发消息。并不在乎有多少任务消费者并未传递一个应答给RabbitMQ。仅仅盲目转发所有的奇数给一个消费者，偶数给另一个消费者。
为了解决这样的问题，我们可以使用basicQos方法，传递参数为prefetchCount = 1。这样告诉RabbitMQ不要在同一时间给一个消费者超过一条消息。换句话说，只有在消费者空闲的时候会发送下一条信息。
int prefetchCount = 1; channel.basicQos(prefetchCount);
注：如果所有的工作者都处于繁忙状态，你的队列有可能被填充满。你可能会观察队列的使用情况，然后增加工作者，或者使用别的什么策略。
测试：把两个工作者的prefetchCount设为1，另一个设置为2，然后首先开启两个工作者，接着发送消息：
发送者：
[x] Sent 'helloworld.'
[x] Sent 'helloworld..'
[x] Sent 'helloworld...'
[x] Sent 'helloworld....'
[x] Sent 'helloworld.....'
[x] Sent 'helloworld......'
[x] Sent 'helloworld.......'
[x] Sent 'helloworld........'
[x] Sent 'helloworld.........'
[x] Sent 'helloworld..........'
工作者1：
1028566121 [x] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
1028566121 [x] Received 'helloworld.'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld...'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld....'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld......'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld........'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld.........'
1028566121 [x] done
工作者2：
1028566121 [x] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
1028566121 [x] Received 'helloworld..'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld.....'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld.......'
1028566121 [x] done
1028566121 [x] Received 'helloworld..........'
1028566121 [x] done
可以看出此时并没有按照之前的Round-robin机制进行转发消息，而是当消费者不忙时进行转发。且这种模式下支持动态增加消费者，因为消息并没有发送出去，动态增加了消费者马上投入工作。而默认的转发机制会造成，即使动态增加了消费者，此时的消息已经分配完毕，无法立即加入工作，即使有很多未完成的任务。
5. 完整的代码
生产者：
package cc.openscanner;
import java.io.IOException;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
public class NewTask {
//队列名称
private final static String QUEUE_NAME = "workqueue";
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建连接和通道
ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setHost("localhost");
Connection connection = factory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel();
//声明队列
channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
//发送10条消息，依次在消息后面附加1~10个点
for (int i=0; i<10;i++) {
StringBuilder dots = new StringBuilder();
for(int j=0;j<=i;j++){
dots.append(".");
}
String message = "helloworld" + dots.toString();
channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
System.out.println(" [x] Sent '" + message + "'");
}
//关闭通道和资源
channel.close();
connection.close();
}
}
消费者1：
package cc.openscanner;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.QueueingConsumer;
public class Work {
//队列名称
private final static String QUEUE_NAME = "workqueue";
public static void main(String[] args)
throws java.io.IOException,java.lang.InterruptedException{
//区分不同工作进程的输出
int hashCode = Work.class.hashCode();
//创建连接和通道
ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setHost("localhost");
Connection connection = factory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel();
//声明队列
channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
System.out.println(hashCode + " [x] Waiting for messages. To exit press CTRL+C");
//设置最大服务转发消息数量
int prefetchCount = 1;
channel.basicQos(prefetchCount);
QueueingConsumer consumer = new QueueingConsumer(channel);
//指定消费队列
boolean ack = false;; //打开应签机制
channel.basicConsume(QUEUE_NAME, ack, consumer);
while(true){
QueueingConsumer.Delivery delivery = consumer.nextDelivery();
String message = new String(delivery.getBody());
System.out.println(hashCode + " [x] Received '" + message + "'");
doWork(message);
System.out.println(hashCode + " [x] done");
//发送应答
channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);
}
}
private static void doWork(String task) throws InterruptedException {
int n = 0;
for(char ch :task.toCharArray()){
if(ch == '.') n++;
}
if(n > 0) Thread.sleep(n*1000);
}
}
消费者2：
package cc.openscanner;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.QueueingConsumer;
public class Work2 {
//队列名称
private final static String QUEUE_NAME = "workqueue";
public static void main(String[] args)
throws java.io.IOException,java.lang.InterruptedException{
//区分不同工作进程的输出
int hashCode = Work2.class.hashCode();
//创建连接和通道
ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setHost("localhost");
Connection connection = factory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel();
//声明队列
channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
System.out.println(hashCode + " [x] Waiting for messages. To exit press CTRL+C");
//设置最大服务转发消息数量
int prefetchCount = 2;
channel.basicQos(prefetchCount);
QueueingConsumer consumer = new QueueingConsumer(channel);
//指定消费队列
boolean ack = false;; //打开应签机制
channel.basicConsume(QUEUE_NAME, ack, consumer);
while(true){
QueueingConsumer.Delivery delivery = consumer.nextDelivery();
String message = new String(delivery.getBody());
System.out.println(hashCode + " [x] Received '" + message + "'");
doWork(message);
System.out.println(hashCode + " [x] done");
//发送应答
channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);
}
}
private static void doWork(String task) throws InterruptedException {
int n = 0;
for(char ch :task.toCharArray()){
if(ch == '.') n++;
}
if(n > 0) Thread.sleep(n*1000);
}
}