SpringCloud（九）——RabbitMQ简单了解

文章目录

1. 同步通讯与异步通讯
2. MQ 介绍
3. RabbitMQ运行
4. RabbitMQ 模型
5. SpringAMQP
6. 消息转换器

1. 同步通讯与异步通讯

同步通讯
同步通讯就像打电话，小明和小王正在连线，那么小李打进来肯定是打不通的，需要小明打完电话，小李才能进行连线。

那么在我们最初写代码时也是这个道理，当我们用户发起一个请求时，请求选择需要的服务，需要的服务再去调其他服务，当所有流程都做完之后返回结果给用户。

同步通讯的优点是时效性强，可以立即得到结果，缺点如下
- 耦合度高
- 性能和吞吐能力下降
- 有额外的资源消耗
- 有级联失败问题
异步通讯
相对于同步通讯，异步通讯像是发消息，小王在与小明聊天时也可以接收小李的信息，回完小明的消息就可以回小李的消息。

在微服务中可以对用户购买商品做一些处理来提高效率，我们可以下完订单就返回购买成功，剩下的事情交给后台来做。

异步通讯的大致流程如下：

一个服务只需要将消息传递给Broker即可，之后Broker再调用这些事件，而由于服务仅调取了Broker以及等待Broker的响应，所以耗时极短，且该用时不会随着服务的功能增加而增加。

异步通讯的优点如下：
- 耦合度低
- 吞吐量提升
- 故障隔离
- 流量削峰
异步通讯的缺点如下：
- 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

2. MQ 介绍

MQ(Message Queue)即消息队列，就是存放消息的队列，也就是上面的事件驱动架构的Broker。

	RabbitMQ	ActiveMQ	RocketMQ	Kafka
公司/社区	Rabbit	Apache	阿里	Apache
开发语言	Erlang	Java	Java	Scala&Java
协议支持	AMQP,XMPP,SMTP,STOMP	OpenWire,STOMP,REST,XMPP,AMQP	自定义协议	自定义协议
可用性	高	一般	高	高
单机吞吐量	一般	差	高	非常高
消息延迟	微秒级	毫秒级	毫秒级	毫秒以内
消息可靠性	高	一般	高	一般

接下来我们介绍的就是上面的RabbitMQ。

3. RabbitMQ运行

有了Docker后，RabbitMQ的安装十分简单，只需要在Docker镜像仓库中pull一下即可，安装命令如下：

docker pull rabbitmq:3-management

待安装完后，使用 docker images 命令可以看到RabbitMQ镜像已经安装完成。

需要运行RabbitMQ时，执行的命令如下：

docker run 
 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=suppose 
 -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123456 
 --name mq 
 --hostname mq1 
 -p 15672:15672 
 -p 5672:5672 
 -d 
 rabbitmq:3-management

上述命令中的 -e 是指环境变量，这里配置的是用户名以及密码； --name 是为容器起别名， --hostname 是为主机起别名， -p 15672:15672 是RabbitMQ提供的UI界面的端口，-p 5672:5672 是指RabbitMQ提供的消息通信的端口，也就是说发消息收消息都需要通过这个端口；-d 指在后台运行。

运行上面的代码后，输入虚拟机的IP地址，并访问 15672 这个端口号，再输入上面设置的账号和密码进行登录，在这一步，我的使用谷歌浏览器一直访问不了，一直报 undefined: There is no template at js/tmpl/login.ejs undefined 的错误，这个时候，我换了Edge浏览器就好了，能够重新登陆。

RabbitMQ的界面如下：
在这里插入图片描述
可以看到，上面有六个切换栏，其每个状态栏包含的信息如下：

Overview：总览，包含有所有结点和集群的信息；
Connection：连接，消息发布者和被通知者都应该与RabbitMQ先进行连接；
Channels：通道，建立连接后必须通过通道进行消息的发送；
Exchanges：交换机，消息的路由器，用来转发消息到不同的队列；
Queue：队列，用来做消息的存储；
Admin：管理。可以管理用户信息，每个用户都可以建立一个虚拟主机，用来隔离每个用户的访问。

4. RabbitMQ 模型

打开RabbitMQ的官方网站的入门页面，可以发现RabbitMQ所提供的的消息模型以及介绍，RabbitMQ中与消息有关的模型有五种。

4.1 五种模型简介

基本消息队列

第一种消息模型名为 “Hello World!”，该消息模型的流程示意图如下所示，

在该情况下，只有一个接受者，使用异步通讯，但是没有使用到交换机。
工作消息队列

该队列名为 Work Queues，该模型的流程示意图如下：

在该情况下，可以有多个接受者进行异步通讯，但是同样也没有交换机。
发布订阅

该模式下的消息模型已经拥有了交换机，根据交换机类型的不同，分为三种类型。
1. Fanout Exchange:广播
  
  模型示意图如下：
2. Direct Exchange:路由
  
  模型示意图如下：
3. Topic Exchange:主题
  
  模型示意图如下：

4.2 实现基本消息队列

接下来我们以第一种消息模型 “Hello World!” 为例，实现消息的发布与订阅。

4.2.1 消息发布者

首先是消息的发布者，对消息的发布者而言，其需要知道主机名、端口号、虚拟主机等信息，然后创建通道，创建队列，将消息发送到队列中去，基本代码如下：

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
        // 设置主机名
        factory.setHost("192.168.59.233");
        // 设置端口号，为队列通信的端口号，不是可视化界面的端口号
        factory.setPort(5672);
        // 设置RabbitMQ的虚拟主机
        factory.setVirtualHost("/");
        // 设置用户名
        factory.setUsername("suppose");
        // 设置密码
        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();

    }
}

可以看到，当代码执行完后程序就结束了，并不会管是否有接收者需要接收消息或者接受者是否接收到消息，这表明该消息是异步通讯。
打开RabbitMQ的可视化界面，可以在队列中的 Get Message 看到发送到队列中的消息，如下所示。

在这里插入图片描述

4.2.2 消息订阅者

消息发送到队列后，就需要有订阅者来接收队列中的消息了，接收的代码如下：

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("192.168.59.233");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("suppose");
        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) throws IOException {
                // 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。。。。");
    }
}

在这里，消息的接收的流程与发送流程相似，至于为何还需要创建队列，那是因为发布者与接受者都是异步创建的，可能会发生接受者先执行而发布者后执行的情况，如果出现这种情况那么队列名就不一定会存在，会产生报错，因此我们先创建一个队列名，以防其报错。

而且，当订阅者取走了消息后，可以发现消息队列变为了空队列，这表明队列中的消息只能使用一次。

5. SpringAMQP

经过上面的代码，我们发现，不管消息需要发送还是接收，都比较麻烦，步骤十分多，那么，有没有可以简单快速的发送或接收消息的方式呢？这就需要聊到AMQP了。

AMQP，即Advanced Message Queuing Protocol，一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议，是应用层协议的一个开放标准，为面向消息的中间件设计。基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息，并不受客户端/中间件不同产品，不同的开发语言等条件的限制。

Spring AMQP是基于ANQP协议定义的一套API规范，提供了模板来发送和接收消息。包含两部分，其中spring-amqp是基础抽象，spring-rabbit是底层的默认实现。

如果要在Spring中使用AMQP，那么实现需要导入AMQP的依赖，导入依赖如下：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>

5.1 基本队列

在SprintAMQP下如果需要使用上一节的基本队列，那么就变得十分简单了，使用测试运行发送消息的代码如下所示：

@RunWith(SpringRunner.class)//使得自动注入生效
@SpringBootTest //SpringBoot 测试
public class SpringAMQPTest {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendMessage(){
        String queneName = "simple.queue";
        String message = "Hello everyone, there is SpringAMQP!";
        rabbitTemplate.convertAndSend(queneName, message);
    }
}

注意：该方法只能使用已经创建好的队列名，如果队列名不存在，那么运行了之后也啥事没有，当然，也不会报错。

至于消费消息方面，SpringAMQP提供了RabbitMQ的监听器，用来监听队列，仅需要加上注解 @RabbitListener(queues = "simple.queue") 并指明需要监听的队列即可对队列进行监听，一般将其写作一个Bean，这样，当队列中有消息时，其就会将队列中的消息传导该Bean中进行消费，代码如下：

@Component
public class SpringAMQPListener {

    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenSimpleQueue(String msg){
        System.out.println("消费者收到的simple.queue队列的消息为：【" + msg + "】");
    }
}

5.2 工作队列

工作队列示意图如下：
在这里插入图片描述
较之基本队列，工作队列可以有多个消费者，这主要是用来解决队列产生速度与消费者消费速度不匹配的情况，因为如果消费的速度赶不上队列堆积的速度，那么队列迟早会被堆满，因此，可以使用多个消费者来加快队列的消耗速度。

下面我们来举一个例子，设每秒钟产生50个消息放入队列中，消费者1每秒钟消费50个消息，消费者2每秒钟消费5个消息，那么，如果使用这两个消费者来消费产生的队列会是什么情况呢？

如果直接这样设定两个消费者的话，会是两个消费者一人一半的消息，因为AMQP中有预取的操作，正常是将到来的消息全部预取出来并逐个消息进行分配，这里如果想实现上述消费者1与消费者2异步执行，那么我们可以设置消息的预取数量为1，以此避免消息预取，设置如下：

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        prefetch: 1

生成50条消息的代码如下：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringAMQPTest {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendMessage(){
        String queneName = "simple.queue";
        String message = "there is SpringAMQP---";
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            rabbitTemplate.convertAndSend(queneName, message + i);
        }
    }
}

两个消费者消费的代码如下：

@Component
public class SpringAMQPListener {

    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenSimpleQueue1(String msg) throws InterruptedException {
        System.out.println("消费者收到的simple.queue队列的消息为：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
        Thread.sleep(20);
    }

    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenSimpleQueue2(String msg) throws InterruptedException {
    	// 以示区分
        System.err.println("消费者收到的simple.queue队列的消息为：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
        Thread.sleep(200);
    }
}

以上两种方式在消费者收到消息的时候，消息就消失了，即一个接受者只能接收到队列中的一条消息，接下来我们将要讲解的是发布订阅模式，该模式下增加了一种新的结构，交换机，同时，该模式允许将一条消息传递给多个用户，需要注意的是，交换机仅负责消息路由，不负责消息存储，路由失败那么消息就丢失。

5.3 广播

首先是广播，广播模式的交换机又称为 Fanout Exchange ，该模式下的交换机会将所有的消息都发给每一个队列，当然，前提是队列已经绑定在了交换机上，2接下来我们实现一个如下结构的模型，
在这里插入图片描述
想要实现上面的结构，首先我们需要先new一个交换机以及两个队列并且将两个队列绑定在交换机上，代码如下：

@Configuration
public class FanoutConfig {

    // 新增交换机
    @Bean
    public FanoutExchange fanoutExchange(){
        return new FanoutExchange("suppose.fanout");
    }

    // 新增一个队列1
    @Bean
    public Queue fanoutQueue1(){
        return new Queue("fanout.queue1");
    }

    // 绑定队列1到交换机上
    @Bean
    public Binding fanoutBinding1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder
                .bind(fanoutQueue1)
                .to(fanoutExchange);
    }

    // 新增一个队列2
    @Bean
    public Queue fanoutQueue2(){
        return new Queue("fanout.queue2");
    }

    // 绑定队列2到交换机上
    @Bean
    public Binding fanoutBinding2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder
                .bind(fanoutQueue2)
                .to(fanoutExchange);
    }
}

执行上面的代码后，我们打开可视化界面的交换机一栏，发现我们创建的交换机已经存在了。

点开交换机，发现交换机里面绑定有两个队列，结构与我们所写的一致。
在这里插入图片描述
之后就是消费者端消费消息了，消费消息依旧是将队列监听器绑定到对应的方法上面，代码如下：

@Component
public class SpringAMQPListener {

    @RabbitListener(queues = "fanout.queue1")
    public void listenSimpleQueue1(String msg) throws InterruptedException {
        System.out.println("消费者1收到的simple.queue队列的消息为：【" + msg + "】");
    }

    @RabbitListener(queues = "fanout.queue2")
    public void listenSimpleQueue2(String msg) throws InterruptedException {
        System.err.println("消费者2收到的simple.queue队列的消息为：【" + msg + "】");
    }
}

最后，就是发送消息了，发送消息的代码如下：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringAMQPTest {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendFanoutExchange(){
        // 交换机名称
        String exchangeName = "suppose.fanout";
        // 消息
        String message = "hello, suppose";
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
    }
}

最后，可以发现两个消费者都接收到了发送的消息。
在这里插入图片描述

5.4 路由

路由模式的交换机又称为 Direct Exchange ，该模式下的交换机能够将接收到的消息按照指定规则路由到指定Queue，依据是每个Queue在与交换机绑定时会指定一个 BindKey，发送者发送消息时，指定消息的RoutingKey，于是交换机就会将消息路由到RoutingKey与BindKey一致的队列中，当然，也可以对多个Queue绑定一个BindKey，这样的话，相同的BindKey相当于就使用的是广播模式。明显可以看出来，该方式比广播模式更加的灵活。

接下来我们来实现下面一个结构的模型。
在这里插入图片描述
在这里，我们使用更加简单的注解方式来对交换机与队列进行new和绑定，代码如下：

@Component
public class SpringAMQPListener {

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "direct.queue1"),
            exchange = @Exchange(name = "suppose.direct", type = "direct"),//默认模式就是direct
            key = {"red", "blue"}
    ))
    public void listenDirectQueue1(String msg){
        System.out.println("消费者1收到的direct.queue队列的消息为：【" + msg + "】");
    }

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "direct.queue2"),
            exchange = @Exchange(name = "suppose.direct", type = "direct"),
            key = {"red", "yellow"}
    ))
    public void listenDirectQueue2(String msg){
        System.out.println("消费者2收到的direct.queue队列的消息为：【" + msg + "】");
    }
}

之后就是发送消息了，发送消息时需要指定RoutingKey，代码如下：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringAMQPTest {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendDirectExchange(){
        // 交换机名称
        String exchangeName = "suppose.direct";
        // 消息
        String message = "hello, blue";
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "blue", message);
    }
}

这样，只有BindingKey为 blue 的队列能够接收到该消息。

5.5 主题

路由模式的交换机又称为 Topic Exchange ，该模式下的交换机其实与 Direct模式相差不大，也是需要RoutingKey，但是，该模式的RoutingKey必须是多个单词的列表，并且以 . 分割，Queue与交换机指定BindingKey时可以使用通配符，通配符 * 代表一个单词，通配符 # 代表0个或多个单词。

接下来我们来实现下面的案例模型，

在这里插入图片描述
首先依旧是使用注解来创建交换机与队列并进行绑定，只需要更改队列名、交换机名以及交换机类型即可，代码如下：

@Component
public class SpringAMQPListener {

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "topic.queue1"),
            exchange = @Exchange(name = "suppose.topic", type = "topic"),
            key = "china.#"
    ))
    public void listenTopicQueue1(String msg){
        System.out.println("消费者1收到的topic.queue队列的消息为：【" + msg + "】");
    }

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "topic.queue2"),
            exchange = @Exchange(name = "suppose.topic", type = "topic"),
            key = "#.news"
    ))
    public void listenTopicQueue2(String msg){
        System.out.println("消费者2收到的topic.queue队列的消息为：【" + msg + "】");
    }
}

接收消息的部分与上面的路由模式基本一致，

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringAMQPTest {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendTopicExchange(){
        // 交换机名称
        String exchangeName = "suppose.topic";
        // 消息
        String message = "hello, china.feature";
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.feature", message);
    }
}

6. 消息转换器

在发消息时，如果我们需要发送像Map类型，List类型的消息怎么办呢？这里其实是可以发送过去的，因为查看 rabbitTemplate.convertAndSend 的源码可以知道，消息的类型其实定义的是 Object 类型。
在这里插入图片描述
这样的话其实就相当于将消息序列化后再传到队列中，然后接收时在反序列出来。这样的话在接收时只要也定义相同的类型也能接收，但是，在RabbitMQ的可视化界面中展示消息时，展示的就是序列化后的结果，就没有可读性，如下。
在这里插入图片描述
于是，我们下面使用JSON的MessageConvert来覆盖默认的JDK中的序列化，使得在RabbitMQ的可视化界面中也能出现我们传递的消息。
首先，引入如下依赖，

<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
    <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
    <version>2.9.10</version>
</dependency>

然后创建一个Bean，如下：

    @Bean
    public Jackson2JsonMessageConverter jsonMessageConverter(){
        return new Jackson2JsonMessageConverter();
    }

其余代码不变，将消息放送后，在RabbitMQ中可以看到，消息的显示已经是原本的消息了，并非序列化后的消息，
在这里插入图片描述

最后，注意，接收方与发送方的消息转换器必须是同一个，也就是说，在发送方修改了消息转换器后，那么接收方也需要导入依赖并创建如上的Bean，最后再将其进行接收，注意，接收的类型与发送的类型要一致：

	@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
	        value = @Queue(name = "topic.queue2"),
	        exchange = @Exchange(name = "suppose.topic", type = "topic"),
	        key = "#.news"
	))
	public void listenTopicQueue2(Map<String, Object> msg){
	    System.out.println("消费者2收到的topic.queue队列的消息为：【" + msg + "】");
	}