• 手把手带你了解消息中间件(2)——RabbitMQ


    RabbitMQ官网: http://www.rabbitmq.com/
    Erlang官网:https://www.erlang.org
    友情提示:RabbitMQ基于Erlang语言开发的,要想使用RabbitMQ的话,需要先安装Erlang环境

    1.RabbitMQ是什么

      RabbitMQ是消息代理:它接受并转发消息。可以将它视为邮局:当你投递邮件到一个邮箱,邮递员终究会将邮件递交给你的收件人。以此类推,RabbitMQ可以是一个邮箱,一个邮局和一个邮递员。
      RabbitMQ与邮局之间的主要区别在于,它不处理纸张,而是接收,存储和转发数据消息的二进制数据。

    2.RabbitMQ的组成

      2.1 生产者(producer)与消费者(consumer)

      生产者与消费者是RabbitMQ通信过程中的两个重要的角色,相当于邮件的发送方与接收方,而RabbitMQ充当的角色就是传递消息的第三方,也就是说它是不能产生数据的。在实际应用中,生产者和消费者也是可以角色互相转换的,所以当我们应用程序连接到 RabbitMQ 服务器时,必须要明确我是生产者还是消费者。

      2.2 连接(Connections)

      生产者生产消息之后,发布到RabbitMQ之前,需要先连接RabbitMQ服务器吧,RabbitMQ支持的所有协议都是基于TCP的,并且为了提高效率而采用长期连接(每个协议操作不会打开新连接)。一个客户端库连接使用单个TCP连接。

      2.3 通道(Channels)

      建立完连接之后,客户端会基于该TCP连接的基础之上,开辟一条AMQP通道,客户端执行的每个协议操作都在通道上发生,通道存在于连接中,而不是单独存在的。关闭连接后,其上的所有通道也将关闭。
      我们也可以在一条连接中开辟一条或多条AMQP通道,每条通道都会有一个唯一的ID来确保通道之间互不干预

      2.4 队列(Queues)

      队列是RabbitMQ服务器中消息的终点,类似于一个邮箱,可以缓存消息;生产者向其中投递消息,消费者从其中取出消息。

      2.5 交换机(Exchanges)

      交换机用于接收生产者发送的消息,并且能处理消息,例如将消息递交给某个队列、递交给所有队列、或者将消息丢弃,它主要应用的有三种类型:
     a、Fanout:广播(扇形),将消息交给所有绑定到交换机的队列
     b、Direct:定向(直连),把消息交给符合指定routing_key 的队列
     c、Topic:通配符(主题),把消息交给符合routing pattern(路由模式) 的队列

    补充:交换机只负责转发消息,不具备存储消息的能力,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!

    3.RabbitMQ的消息模式

      3.1 simple简单模式


      生产者与消费者为一对一的关系,一条消息只能被一个消费者消费,如果此时没有消费者,那么消息会被暂时缓存在queue中,直至被消费

      3.2 work工作模式


      在work模型下,生产者与消费者为一对多的关系,多个消费者可以绑定到一个队列,共同消费队列中的消息

    补充:消息一旦被消费者接收,队列中的消息就会被删除,所有不会存在消息重复消费的问题,即每条消息只能被多个消费者中的其中一个消费者消费
      问题1:在多个消费者的情况下,消息如何分配

      queue可以实现负载均衡,生产者将消息放入queue中后,RabbitMQ会通过轮询的方式,实现消息的分配

      问题2:RabbitMQ怎么知道消息被接收了呢

      通过消息确认机制(Acknowlege)实现。当消费者获取消息后,会向RabbitMQ发送回执ACK,告知消息已经被接收。不过这种回执ACK分两种情况:

    • 自动ACK:消息一旦被接收,消费者自动发送ACK
    • 手动ACK:消息接收后,不会发送ACK,需要手动调用
    问题3:如何使用自动和手动ACK?

      这就要取决于消息的重要性,如果消息不太重要,丢失也没有影响,那么自动ACK会比较方便,反之,如果消息非常重要,不容丢失。那么最好在消费完成后手动ACK,否则接收消息后就自动ACK,RabbitMQ就会把消息从队列中删除,如果此时消费者宕机,那么消息就丢失了。

      3.3 订阅模型-Fanout


      X表示交换机;在广播模式下,消息发送流程是这样的:

    • 1) 可以有多个消费者
    • 2) 每个消费者有自己的queue(队列)
    • 3) 每个队列都要绑定到Exchange(交换机)
    • 4) 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。
    • 5) 交换机把消息发送给绑定过的所有队列
    • 6) 队列的消费者都能拿到消息。实现一条消息被多个消费者消费

      3.4 订阅模型-Direct

    在Direct模型下:

    • 1) 队列与交换机的绑定,不能是任意绑定了,而是要指定一个routing_key(路由key)
    • 2) 消息的发送方在 向 Exchange发送消息时,也必须指定消息的 routing_key
    • 3) 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routing_key与消息的 routing_key完全一致,才会接收到消息

      图解:
    • P:生产者,向Exchange发送消息,发送消息时,会指定一个routing key。
    • X:Exchange(交换机),接收生产者的消息,然后把消息递交给 与routing_key完全匹配的队列
    • C1:消费者,其所在队列指定了需要routing_key 为 error 的消息
    • C2:消费者,其所在队列指定了需要routing_key 为 info、error、warning 的消息

      3.5 订阅模型-Topic

      Topic类型的Exchange与Direct相比,都是可以根据routing_key把消息路由到不同的队列。只不过Topic类型Exchange可以让队列在绑定routing_key的时候使用通配符!通配符规则:
      #:可以替代零个或多个单词。
      *:可以代替一个单词

    解释:routing_key 一般都是有一个或多个单词组成,多个单词之间以”.”分割,例如: item.insert


    图解:

    • C1:消费者,其所在队列Q1绑定了*.orange.*的routing_key,它能匹配到以orange为中心,前后各一个单词的路由,例如:item.orange.insert,但是该item.orange.insert.one路由就不能被匹配
    • C2:消费者,其所在队列Q2绑定了lazy.#的routing_key,它能匹配到任何以lazy.开头的路由
    在上面交换机中,提到了消息丢失的问题,那么哪种情况下消息会丢失,如何处理
    • 1) 生产者弄丢了数据。生产者将数据发送到 RabbitMQ 的时候,可能数据就在半路给搞丢了,比如:因为网络问题。
      解决方案:使用发送方确认机制。发送方确认机制是指生产者将信道设置成confirm(确认)模式,一旦信道进入confirm模式,所有在该信道上面发布的消息都会被指派一个唯一的ID(从1开始),一旦消息被投递到RabbitMQ服务器之后,RabbitMQ就会发送一个确认(Basic.Ack)给生产者(包含消息的唯一ID),这就使得生产者知晓消息已经正确到达了目的地了。
    • 2) RabbitMQ 弄丢了数据。比如:MQ宕机了
      解决方案:RabbitMQ 的消息默认存放在内存上面,如果不特别声明设置,消息不会持久化保存到硬盘上面的,如果MQ宕机,消息就会丢失。
      我们可以对消息进行持久化处理,要将消息持久化,前提是:队列、Exchange都持久化
    //获取连接
    Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
    //建立通道
    Channel channel = connection.createChannel();
    //交换机持久化 ,第三个参数代表是否持久化
    channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME,"EXCHANGE_TYPE",true);
    //队列持久化 ,第二个参数代表是否持久化
    channel.queueDeclare(QUEUE_NAME,true,false,false,null);
    //消息持久化 ,第三个参数代表是否持久化
    channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME,routing_key,MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN,MESSAGE_CONTENT.getBYtes());
    
    • 3) 消费端弄丢了数据。刚接收到消息,还没处理,结果进程挂了,比如:重启了。
      解决方案:使用消费者的ACK机制。当消费者获取消息后,会向RabbitMQ发送回执ACK,告知消息已经被接收。如果这个消费者挂掉没有发送应答,RabbitMQ会理解为这个消息没有被处理,然后交给另一个消费者去重新处理。这样,你就可以确认即使消费者偶尔挂掉也不会丢失任何消息了。
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