RabbitMQ入门之Hello World

RabbitMQ简介

  在介绍RabbitMQ之前，我们需要了解一些最基础的概念，相信使用过或者听说过RabbitMQ的人都不会陌生，但笔者还是不厌其烦地在这里讲述，因为笔者的理念是self contained。

• Queue： 队列。计算机数据结构中的一种基本类型，遵循“先入先出”（FIFO）的原则，比如我们日常生活中常见的排队时的队伍就是一个队列。
• Message Queue： 消息队列，简称MQ。消息队列本质上也是队列，只不过队列中的元素为Message（消息），而消息则是服务之间最常见的通信方式。流行的MQ框架主要有RabbitMq、ActiveMq、ZeroMq、kafka，以及阿里开源的RocketMQ。
• AMQP：Advanced Message Queuing Protocol，是一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议，简单来说，它就是一个消息列队的协议，其标准高，要求严。
• Erlang：Erlang是一种通用的面向并发的编程语言，它由瑞典电信设备制造商爱立信所辖的CS-Lab开发，目的是创造一种可以应对大规模并发活动的编程语言和运行环境。
• RabbitMQ：RabbitMQ是一个实现了AMQP高级消息队列协议的消息队列服务，用Erlang语言实现。RabbitMQ的运行原理如下图（后续我们会解释其中的含义，现阶段只作为浏览）：

以上是我们对RabbitMQ的最初认识。接下来我们还需要了解RabbitMQ的下载与安装，如下：

1. RabbitMQ的下载页面：https://www.rabbitmq.com/download.html ；
2. RabbitMQ的安装过程：https://www.rabbitmq.com/download.html#installation-guides ；
3. RabbitMQ入门教程： https://www.rabbitmq.com/getstarted.html ；

  说了这么多，我们为什么要选择RabbitMQ，也就是说它的优势又是什么呢？RabbitMQ的强大之处在于：

• 可靠性：RabbitMQ使用一些机制来保证可靠性，如持久化、传输确认及发布确认等。
• 灵活的路由：在消息进入队列之前，通过交换器来路由消息。对于典型的路由功能，RabbitMQ己经提供了一些内置的交换器来实现。针对更复杂的路由功能，可以将多个交换器绑定在一起，也可以通过插件机制来实现自己的交换器。
• 扩展性：多个RabbitMQ节点可以组成一个集群，也可以根据实际业务情况动态地扩展集群中节点。
• 高可用性：队列可以在集群中的机器上设置镜像，使得在部分节点出现问题的情况下队仍然可用。
• 多种协议：RabbitMQ除了原生支持AMQP协议，还支持STOMP，MQTT等多种消息中间件协议。
• 多语言客户端：RabbitMQ几乎支持所有常用语言，比如Java、Python、Ruby、PHP、C#、JavaScript等。
• 管理界面：RabbitMQ提供了一个易用的用户界面，使得用户可以监控和管理消息、集群中的节点等。
• 插件机制：RabbitMQ提供了许多插件，以实现从多方面进行扩展，当然也可以编写自己的插件。

  带着对RabbitMQ的初次见面，我们不妨再了解下如何简单地使用RabbitMQ。

RabbitMQ入门之Hello World

  在计算机领域中，每次学习一个新事物的惊喜，往往都是伴随着Hello World。在编程语言中，会有输出“Hello World”；在大数据中，“Hello World”就是统计单词的词频；在Docker中，就是使用“Hello World”镜像；在RabbitMQ，这次的“Hello World”就是生产者发送“Hello World”，而消费者输出“Hello World”。
  RabbitMQ就是消息代理，它接受并推动消息流动。你可以把它想象成一个邮局：当你把一封信塞进邮箱，你需要确保它能送到收信人的手里。而RabbitMQ就是一个邮箱，邮局，邮递员。不同于真实的邮局（处理信件），RabbitMQ处理接受、存储、推动消息。
  在RabbitMQ，或者消息队列领域中，有如下术语。

• 生产者（Producer）：生产者仅产生消息，也就说一个产生消息的程序就是生产者。对应于邮局的例子，生产者就是寄信人，因为他们产生信件。

• 队列（Queue）： 一个队列就是RabbitMQ中的邮箱。尽管消息会在RabbitMQ和应用程序之间流动，但是它们只会在队列中存储。一个队列仅受限于硬盘和内存大小，它是一个大的消息缓存区。许多生产者产生消息后会进入一个队列，许多消费者也会从同一个队列中获取消息。以下是我们如何表示一个队列：

• 消费者（Consumer）：消费消息与接收消息的意思是一致的。一个消费者往往会等待接收消息。在邮局的例子中，消费者也许就是收信人。

  介绍完生产者、队列、消费者后，我们将会来学习RabbitMQ中的Hello World。
  我们使用Python的Pika模块来操作RabbitMQ。在本文中，我们将会编写两个小程序：一个生产者（Producer）发送一条消息，而一个消费者（Consumer）将会接收这个消息并将它输出。这就是消息通信的“Hello World”。
  在下图中，P代表生产者，C代表消费者，中间的盒子代表队列——消息缓存区。我们总的设计图如下：

生产者会将消息发送至“hello”队列，消费者从从该队列中获取消息。

发送消息

  在这一部分中，我们将会让生产者来发送消息。

  我们的第一个程序send.py将会发送一个消息至队列。首先我们要做的是建立与RabbitMQ Server的连接。

import pika

connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))
channel = connection.channel()

我们连接到了本地机器（localhost）的一个代理。如果我们需要连接不同机器的代理，我们只需要声明机器名称以及IP地址即可。
  接着，在我们发送消息之前，我们需要确认队列是否存在。如果我们发送消息到一个不存在的地方，RabbitMQ将会丢失这条消息。因此，我们需要创建一个hello队列，这里将是消息传递的地方。

channel.queue_declare(queue='hello')

我们已经准备好发送消息了。我们的第一条消息是字符串“Hello World!”，我们将它发送至hello队列。
  在RabbitMQ中，消息不会被直接发送至队列，它需要通过exchange才能做到。在这里我们不需要了解exchange的原理，我们只需要知道，空字符串就代表默认的exchange。该exchange很特殊——它规定了我们的消息往哪个队列走。队列名称需要用routing_key这个参数来声明：

channel.basic_publish(exchange='',
                      routing_key='hello',
                      body='Hello World!')
print(" [x] Sent 'Hello World!'")

在退出程序前，我们需要确保网络缓存被清空并且我们的消息确实被传送至RabbitMQ。一般我们通过关闭连接来实现。

connection.close()

接受消息

  在这一部分中，我们将会让消费者来接受消息。

我们的第二个程序receive.py将会从队列中接受消息，并把其输出出来。
  同样地，第一步是连接到RabbitMQ Server。这部分的代码与之前的部分相同。
  下一步，更之前一样，需要确保队列存在。使用queue_declare来创建队列是幂等的（idempoten) —— 我们可以运行这条命令很多次，但只会创建一个队列。

channel.queue_declare(queue='hello')

也许你会好奇我们为什么要再一次声明这个列队，明明我们在之前的代码中已经声明过了。这里这么做主要是为了确保队列已经存在。举例来说，这边是先运行send.py，但我们不能确定哪一个程序会先运行。因此在这样的情况下，在两个程序中反复声明列队是不错的方式。
  从队列中接受消息更加复杂。他需要通过callback函数与列队关联。无论什么时候我们接受到消息，这个callback函数都被会Pika模块调用。在我们的例子中，这个函数将会输出消息的内容。

def callback(ch, method, properties, body):
    print(" [x] Received %r" % body)

  下一步，我们需要告诉RabbitMQ，在hello队列中，这个特定的callback函数需要接受消息。

channel.basic_consume(queue='hello',
                      auto_ack=True,
                      on_message_callback=callback)

auto_ack参数的含义会在后面的文章中解释。
  最后我们创建一个永不停止的循环，用于接收消息：

print(' [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C')
channel.start_consuming()

实践出真知

  上面的部分介绍了“Hello World”的理论方面，接下来，我们会分别使用Python和Java程序来分别实现这个例子。

Python

  sent.py程序如下：

# -*- coding: utf-8 -*-
import pika

connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters(host='localhost'))
channel = connection.channel()

channel.queue_declare(queue='hello')

channel.basic_publish(exchange='', routing_key='hello', body='Hello World from Python!')
print(" [x] Sent 'Hello World!'")
connection.close()

  receive.py程序如下：

# -*- coding: utf-8 -*-
import pika

connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters(host='localhost'))
channel = connection.channel()

channel.queue_declare(queue='hello')


def callback(ch, method, properties, body):
    print(" [x] Received %r" % body)


channel.basic_consume(queue='hello', on_message_callback=callback, auto_ack=True)

print(' [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C')
channel.start_consuming()

先启动receive.py，程序会提示“ [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C”，表明该消费者在等待接收消息。在运行sent.py，该程序会发送“Hello World from Python!”至队列，同时receive.py会输出该消息。每运行一次sent.py，receive.py会就会输出一个该消息，如下图：

Java

  我们使用Gradle来构建这个项目，项目结构如下：

  在build.gradle中，我们引入第三方jar包，内容如下：

plugins {
    id 'java'
}

group 'rabbitmq'
version '1.0-SNAPSHOT'

sourceCompatibility = 1.8

repositories {
    mavenCentral()
}

dependencies {
    testCompile group: 'junit', name: 'junit', version: '4.12'
    // https://mvnrepository.com/artifact/com.rabbitmq/amqp-client
    compile group: 'com.rabbitmq', name: 'amqp-client', version: '5.8.0'
    // https://mvnrepository.com/artifact/org.slf4j/slf4j-api
    compile group: 'org.slf4j', name: 'slf4j-api', version: '1.7.26'
    // https://mvnrepository.com/artifact/org.slf4j/slf4j-simple
    testCompile group: 'org.slf4j', name: 'slf4j-simple', version: '1.7.26'

}

  Send.java代码如下：

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;

import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class Send {

    private final static String QUEUE_NAME = "hello";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("localhost");
        try (Connection connection = factory.newConnection();
             Channel channel = connection.createChannel()) {
             channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
             String message = "Hello World from Java!";
             channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
             System.out.println(" [x] Sent '" + message + "'");
        }
    }
}

  Recv.java的代码如下：

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;

public class Recv {

    private final static String QUEUE_NAME = "hello";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("localhost");
        Connection connection = factory.newConnection();
        Channel channel = connection.createChannel();

        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        System.out.println(" [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C");

        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {
            String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
            System.out.println(" [x] Received '" + message + "'");
        };
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, deliverCallback, consumerTag -> { });
    }
}

具体的操作方法同Python一样。

Python与Java的交互

  如果我们把Python的“Hello World”看成一个简单的小系统，而Java的“Hello World”也看成一个简单的小系统，那么RabbitMQ可以沟通这两个系统，这也是RabbitMQ的一个特定：系统对接。
  我们在Python中运行receive.py，而运行Java的Send.java三次，运行Python的sent.py两次，结果如下：

这样的测试结果是令人吃惊的，因为我们用RabbitMQ打通了两个不同语言的系统！

总结

  本文作为RabbitMQ入门的第一篇，希望能对大家有所帮助。笔者也是初学RabbitM，文章中肯定有不足之处，恳请大家批评指正。
  感谢大家的阅读~

参考网站

1. Python操作rabbitmq系列（一）： https://zhuanlan.zhihu.com/p/29800710
2. RabbitMQ教程： https://blog.csdn.net/hellozpc/article/details/81436980
3. RabbitMQ Tutorials：https://www.rabbitmq.com/tutorials/tutorial-one-python.html
4. 透彻rabbitmq： https://zhuanlan.zhihu.com/p/63700605
5. MQ和RabbitMQ作用特点： https://blog.csdn.net/weixin_40792878/article/details/82555791