0.MQ生产环境遇到的问题
消息队列在使用过程中，面临着很多实际问题需要思考：
1.消息可靠性
消息从发送，到消费者接收，会经历多个过程：
其中的每一步都可能导致消息丢失，常见的丢失原因包括：
- 发送时丢失：
- 生产者发送的消息未送达exchange
- 消息到达exchange后未到达queue
- MQ宕机，queue将消息丢失
- consumer接收到消息后未消费就宕机
针对这些问题，RabbitMQ分别给出了解决方案：
- 生产者确认机制
- mq持久化
- 消费者确认机制
- 失败重试机制
下面我们就通过案例来演示每一个步骤。首先，导入课前资料提供的demo工程：📎mq-advanced-demo.zip
项目结构如下：
1.1.生产者消息确认
RabbitMQ提供了publisher confirm机制来避免消息发送到MQ过程中丢失。这种机制必须给每个消息指定一个唯一ID。消息发送到MQ以后，会返回一个结果给发送者，表示消息是否处理成功。
返回结果有两种方式：
- publisher-confirm，发送者确认
- 消息成功投递到交换机，返回ack
- 消息未投递到交换机，返回nack
- publisher-return，发送者回执
- 消息投递到交换机了，但是没有路由到队列。返回ACK，及路由失败原因。
注意：
1.1.1.修改配置
首先，修改publisher服务中的application.yml文件，添加下面的内容：
spring:
rabbitmq:
publisher-confirm-type: correlated
publisher-returns: true
template:
mandatory: true
说明：
publish-confirm-type：开启publisher-confirm，这里支持两种类型：
simple：同步等待confirm结果，直到超时correlated：异步回调，定义ConfirmCallback，MQ返回结果时会回调这个ConfirmCallback
publish-returns：开启publish-return功能，同样是基于callback机制，不过是定义ReturnCallbacktemplate.mandatory：定义消息路由失败时的策略。true，则调用ReturnCallback；false：则直接丢弃消息
1.1.2.定义Return回调
每个RabbitTemplate只能配置一个ReturnCallback，因此需要在项目加载时配置：修改publisher服务，添加一个：
package cn.itcast.mq.config;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Slf4j
@Configuration
public class CommonConfig implements ApplicationContextAware {
@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
// 获取RabbitTemplate
RabbitTemplate rabbitTemplate = applicationContext.getBean(RabbitTemplate.class);
// 设置ReturnCallback
rabbitTemplate.setReturnCallback((message, replyCode, replyText, exchange, routingKey) -> {
// 投递失败，记录日志
log.info("消息发送失败，应答码{}，原因{}，交换机{}，路由键{},消息{}",
replyCode, replyText, exchange, routingKey, message.toString());
// 如果有业务需要，可以重发消息
});
}
}
1.1.3.定义ConfirmCallback
ConfirmCallback可以在发送消息时指定，因为每个业务处理confirm成功或失败的逻辑不一定相同。
在publisher服务的cn.itcast.mq.spring.SpringAmqpTest类中，定义一个单元测试方法：
public void testSendMessage2SimpleQueue() throws InterruptedException {
// 1.消息体
String message = "hello, spring amqp!";
// 2.全局唯一的消息ID，需要封装到CorrelationData中
CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
// 3.添加callback
correlationData.getFuture().addCallback(
result -> {
if(result.isAck()){
// 3.1.ack，消息成功
log.debug("消息发送成功, ID:{}", correlationData.getId());
}else{
// 3.2.nack，消息失败
log.error("消息发送失败, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(), result.getReason());
}
},
ex -> log.error("消息发送异常, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(),ex.getMessage())
);
// 4.发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("task.direct", "task", message, correlationData);
// 休眠一会儿，等待ack回执
Thread.sleep(2000);
}
1.2.消息持久化
生产者确认可以确保消息投递到RabbitMQ的队列中，但是消息发送到RabbitMQ以后，如果突然宕机，也可能导致消息丢失。要想确保消息在RabbitMQ中安全保存，必须开启消息持久化机制。
- 交换机持久化
- 队列持久化
- 消息持久化
1.2.1.交换机持久化
RabbitMQ中交换机默认是非持久化的，mq重启后就丢失。SpringAMQP中可以通过代码指定交换机持久化：
@Bean
public DirectExchange simpleExchange(){
// 三个参数：交换机名称、是否持久化、当没有queue与其绑定时是否自动删除
return new DirectExchange("simple.direct", true, false);
}
事实上，默认情况下，由SpringAMQP声明的交换机都是持久化的。可以在RabbitMQ控制台看到持久化的交换机都会带上D的标示：
1.2.2.队列持久化
RabbitMQ中队列默认是非持久化的，mq重启后就丢失。SpringAMQP中可以通过代码指定交换机持久化：
@Bean
public Queue simpleQueue(){
// 使用QueueBuilder构建队列，durable就是持久化的
return QueueBuilder.durable("simple.queue").build();
}
事实上，默认情况下，由SpringAMQP声明的队列都是持久化的。可以在RabbitMQ控制台看到持久化的队列都会带上D的标示：
1.2.3.消息持久化
利用SpringAMQP发送消息时，可以设置消息的属性（MessageProperties），指定delivery-mode：
- 1：非持久化
- 2：持久化
用java代码指定：
默认情况下，SpringAMQP发出的任何消息都是持久化的，不用特意指定。
1.3.消费者消息确认
RabbitMQ是阅后即焚机制，RabbitMQ确认消息被消费者消费后会立刻删除。而RabbitMQ是通过消费者回执来确认消费者是否成功处理消息的：消费者获取消息后，应该向RabbitMQ发送ACK回执，表明自己已经处理消息。
设想这样的场景：
- 1）RabbitMQ投递消息给消费者
- 2）消费者获取消息后，返回ACK给RabbitMQ
- 3）RabbitMQ删除消息
- 4）消费者宕机，消息尚未处理
这样，消息就丢失了。因此消费者返回ACK的时机非常重要。而SpringAMQP则允许配置三种确认模式：
•manual：手动ack，需要在业务代码结束后，调用api发送ack。
•auto：自动ack，由spring监测listener代码是否出现异常，没有异常则返回ack；抛出异常则返回nack
•none：关闭ack，MQ假定消费者获取消息后会成功处理，因此消息投递后立即被删除
由此可知：
- none模式下，消息投递是不可靠的，可能丢失
- auto模式类似事务机制，出现异常时返回nack，消息回滚到mq；没有异常，返回ack
- manual：自己根据业务情况，判断什么时候该ack
一般，我们都是使用默认的auto即可。
1.3.1.演示none模式
修改consumer服务的application.yml文件，添加下面内容：
spring:
rabbitmq:
listener:
simple:
acknowledge-mode: none # 关闭ack
修改consumer服务的SpringRabbitListener类中的方法，模拟一个消息处理异常：
@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenSimpleQueue(String msg) {
log.info("消费者接收到simple.queue的消息：【{}】", msg);
// 模拟异常
System.out.println(1 / 0);
log.debug("消息处理完成！");
}
测试可以发现，当消息处理抛异常时，消息依然被RabbitMQ删除了。
1.3.2.演示auto模式
再次把确认机制修改为auto:
spring:
rabbitmq:
listener:
simple:
acknowledge-mode: auto # 关闭ack
在异常位置打断点，再次发送消息，程序卡在断点时，可以发现此时消息状态为unack（未确定状态）：
抛出异常后，因为Spring会自动返回nack，所以消息恢复至Ready状态，并且没有被RabbitMQ删除：
1.4.消费失败重试机制
当消费者出现异常后，消息会不断requeue（重入队）到队列，再重新发送给消费者，然后再次异常，再次requeue，无限循环，导致mq的消息处理飙升，带来不必要的压力：
怎么办呢？
1.4.1.本地重试
我们可以利用Spring的retry机制，在消费者出现异常时利用本地重试，而不是无限制的requeue到mq队列。修改consumer服务的application.yml文件，添加内容：
spring:
rabbitmq:
listener:
simple:
retry:
enabled: true # 开启消费者失败重试
initial-interval: 1000 # 初识的失败等待时长为1秒
multiplier: 1 # 失败的等待时长倍数，下次等待时长 = multiplier * last-interval
max-attempts: 3 # 最大重试次数
stateless: true # true无状态；false有状态。如果业务中包含事务，这里改为false
重启consumer服务，重复之前的测试。可以发现：
- 在重试3次后，SpringAMQP会抛出异常AmqpRejectAndDontRequeueException，说明本地重试触发了
- 查看RabbitMQ控制台，发现消息被删除了，说明最后SpringAMQP返回的是ack，mq删除消息了
结论：
- 开启本地重试时，消息处理过程中抛出异常，不会requeue到队列，而是在消费者本地重试
- 重试达到最大次数后，Spring会返回ack，消息会被丢弃
1.4.2.失败策略
在之前的测试中，达到最大重试次数后，消息会被丢弃，这是由Spring内部机制决定的。
在开启重试模式后，重试次数耗尽，如果消息依然失败，则需要有MessageRecovery接口来处理，它包含三种不同的实现：
- RejectAndDontRequeueRecoverer：重试耗尽后，直接reject，丢弃消息。默认就是这种方式
- ImmediateRequeueMessageRecoverer：重试耗尽后，返回nack，消息重新入队
- RepublishMessageRecoverer：重试耗尽后，将失败消息投递到指定的交换机
比较优雅的一种处理方案是RepublishMessageRecoverer，失败后将消息投递到一个指定的，专门存放异常消息的队列，后续由人工集中处理。
1）在consumer服务中定义处理失败消息的交换机和队列
@Bean
public DirectExchange errorMessageExchange(){
return new DirectExchange("error.direct");
}
@Bean
public Queue errorQueue(){
return new Queue("error.queue", true);
}
@Bean
public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange){
return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");
}
2）定义一个RepublishMessageRecoverer，关联队列和交换机
@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
}
完整代码：
package cn.itcast.mq.config;
import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.DirectExchange;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.amqp.rabbit.retry.MessageRecoverer;
import org.springframework.amqp.rabbit.retry.RepublishMessageRecoverer;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
@Configuration
public class ErrorMessageConfig {
@Bean
public DirectExchange errorMessageExchange(){
return new DirectExchange("error.direct");
}
@Bean
public Queue errorQueue(){
return new Queue("error.queue", true);
}
@Bean
public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange){
return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");
}
@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
}
}
1.5.总结
如何确保RabbitMQ消息的可靠性？
- 开启生产者确认机制，确保生产者的消息能到达队列
- 开启持久化功能，确保消息未消费前在队列中不会丢失
- 开启消费者确认机制为auto，由spring确认消息处理成功后完成ack
- 开启消费者失败重试机制，并设置MessageRecoverer，多次重试失败后将消息投递到异常交换机，交由人工处理
