RabbitMQ安装和5种不同的消息模型(BasicQueue,WorkQueue,Fanout Exchange,Direct Exchange,Topic Exchange)与SpringAMQP

简介: RabbitMQ安装和5种不同的消息模型(BasicQueue,WorkQueue,Fanout Exchange,Direct Exchange,Topic Exchange)与SpringAMQP

RabbitMQ安装

以Docker CE社区版为例:

卸载系统上原有的Docker
yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-selinux \
                  docker-engine-selinux \
                  docker-engine \
                  docker-ce


安装yum工具
yum install -y yum-utils \
           device-mapper-persistent-data \
           lvm2 --skip-broken1. yum install -yyum install -y yum-utils \
           device-mapper-persistent-data \
           lvm2 --skip-broken


更新本地镜像源:
# 设置docker镜像源
yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
sed -i 's/download.docker.com/mirrors.aliyun.com\/docker-ce/g' /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
yum makecache fast


输入命令:

yum install -y docker-ce


docker-ce为社区免费版本。稍等片刻,docker即可安装成功。

Docker应用需要用到各种端口,逐一去修改防火墙设置。建议大家直接关闭防火墙(自己学习可以这样做):

# 关闭
systemctl stop firewalld
# 禁止开机启动防火墙
systemctl disable firewalld

启动docker:

systemctl start docker  # 启动docker服务
systemctl stop docker  # 停止docker服务
systemctl restart docker  # 重启docker服务


输入命令,可以查看docker版本:

docker -v
systemctl status docker   # 查看docker状态

配置镜像加速器参考阿里云:https://cr.console.aliyun.com/cn-hangzhou/instances/mirrors?accounttraceid=70cf815f11ef4542966deadf1d419595ifpb


使用Docker来安装MQ

下载镜像

方式一:在线拉取

docker pull rabbitmq:3.8-management

方式二:从本地加载(先从官网下载https://packagecloud.io/rabbitmq/rabbitmq-server),在一个目录下输入一下命令

docker load -i xxx.tar(软件包的名字)


执行下面的命令来运行MQ容器:

docker run \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=rabbitmq \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=rabbitmq \
 -v mq-plugins:/plugins \
 --name mq \
 --hostname mq \
 -p 15672:15672 \
 -p 5672:5672 \
 -d \
 rabbitmq:3.8-managemen


控制台的端口号是15672,安装完成则可以访问http://服务器地址:15672

MQ前言

微服务间通讯有同步和异步两种方式:同步通讯:就像打电话,需要实时响应;异步通讯:就像发邮件,不需要马上回复。

Feign调用就属于同步方式,虽然调用可以实时得到结果,但存在下面的问题:

耦合度高:每次加入新的需求,都要修改原来的代码

性能和吞吐能力下降:调用者需要等待服务提供者响应,如果调用链过长则响应时间等于每次调用的时间之和。

有额外的资源消耗:调用链中的每个服务在等待响应过程中,不能释放请求占用的资源,高并发场景下会极度浪费系统资源

有级联失败问题:如果服务提供者出现问题,所有调用方都会跟着出问题,迅速导致整个微服务群故障异步调用则可以避免上述问题:吞吐量提升:无需等待订阅者处理完成,响应更快速;故障隔离:服务没有直接调用,不存在级联失败问题;调用间没有阻塞,不会造成无效的资源占用;耦合度极低,每个服务都可以灵活插拔,可替换;流量削峰:不管发布事件的流量波动多大,都由Broker接收,订阅者可以按照自己的速度去处理事件。

MQ,中文是消息队列(MessageQueue),比较常见的MQ实现:ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ、Kafka


追求可用性:Kafka、 RocketMQ 、RabbitMQ

追求可靠性:RabbitMQ、RocketMQ

追求吞吐能力:RocketMQ、Kafka

追求消息低延迟:RabbitMQ、Kafka

RabbitMQ中的一些角色:publisher生产者;consumer消费者;exchange交换机,负责消息路由;queue队列,存储消息;virtualHost:虚拟主机,隔离不同用户的exchange、queue、消息的隔离

RabbitMQ消息模型

RabbitMQ官方提供了5个不同不同的消息模型:https://www.rabbitmq.com/

基本消息队列BasicQueue,工作消息队列WorkQueue。

发布订阅( Publish、Subscribe),又根据交换机类型不同分为三种:

广播Fanout Exchange,路由Direct Exchange,主题Topic Exchange

mq-demo:父工程,管理项目依赖

publisher:消息的发送者

consumer:消息的消费者

最基础的消息队列

官方的HelloWorld是基于最基础的消息队列模型来实现的,只包括三个角色:

publisher:消息发布者,将消息发送到队列queue

queue:消息队列,负责接受并缓存消息

consumer:订阅队列,处理队列中的消息

SpringAMQP

SpringAmqp的官方地址:https://spring.io/projects/spring-amqp

SpringAMQP是基于RabbitMQ封装的一套模板,并且还利用SpringBoot对其实现了自动装配,使用起来非常方便。

SpringAMQP提供了三个功能:自动声明队列、交换机及其绑定关系;基于注解的监听器模式,异步接收消息;封装了RabbitTemplate工具,用于发送消息 。

基本消息队列BasicQueue

在父工程中引入依赖:

<!--AMQP依赖,包含RabbitMQ-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>


在publisher服务中编写测试类SpringAmqpTest,并利用RabbitTemplate实现消息发送:


在consumer服务的application.yml中添加配置:

spring:
  rabbitmq:
    host: xxx.xxx.xxx.xxx # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: xxxx # 用户名
    password: xxxx # 密码


在consumer服务的包中新建一个类,代码如下:

启动consumer服务,然后在publisher服务中运行测试代码,发送MQ消息


工作消息队列WorkQueue

工作消息队列就是让多个消费者绑定到一个队列,共同消费队列中的消息。

当消息处理比较耗时的时候,可能生产消息的速度会远远大于消息的消费速度。长此以往,消息就会堆积越来越多,无法及时处理。此时就可以使用work 模型,多个消费者共同处理消息处理,速度就能大大提高了。

在publisher服务中的类中添加一个测试方法:

要模拟多个消费者绑定同一个队列,我们在consumer服务的方法中添加2个新的方法:


在默认情况下,消息是平均分配给每个消费者(轮询),并没有考虑到消费者的处理能力。这样显然是有问题的。修改consumer服务的application.yml文件,添加配置:

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        prefetch: 1 # 每次只能获取一条消息,处理完成才能获取下一个消息


发布/订阅(Publish/Subscribe)

在订阅模型中,多了一个exchange角色,而且消息发送过程略有变化:

Publisher:生产者,也就是要发送消息的程序,但是不再发送到队列中,而是发给exchange(交换机)

Exchange:交换机。一方面,接收生产者发送的消息。另一方面,知道如何处理消息,Exchange有以下3种类型:

Fanout:广播,将消息交给所有绑定到交换机的队列

Direct:定向,把消息交给符合指定routing key 的队列

Topic:通配符,把消息交给符合routing pattern(路由模式) 的队列

Consumer:消费者,与以前一样,订阅队列,没有变化

Queue:消息队列也与以前一样,接收消息、缓存消息。

Exchange(交换机)只负责转发消息,不具备存储消息的能力,因此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。

Fanout

Fanout模式下,消息发送流程是这样的:可以有多个队列;每个队列都要绑定到Exchange(交换机);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;交换机把消息发送给绑定过的所有队列;订阅队列的消费者都能拿到消息。

在consumer中创建一个类,声明队列和交换机:

@Configuration
public class FanoutConfig {
    /**
     * 声明交换机
     * @return Fanout类型交换机
     */
    @Bean
    public FanoutExchange fanoutExchange(){
        return new FanoutExchange("itcast.fanout");
    }
    /**
     * 第1个队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue1(){
        return new Queue("fanout.queue1");
    }
    /**
     * 绑定队列和交换机
     */
    @Bean
    public Binding bindingQueue1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange);
    }
    /**
     * 第2个队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue2(){
        return new Queue("fanout.queue2");
    }
    /**
     * 绑定队列和交换机
     */
    @Bean
    public Binding bindingQueue2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange);
    }
}


在publisher服务的类中添加测试方法:

在consumer服务中添加两个方法,作为消费者:


交换机的作用就是接收publisher发送的消息,将消息按照规则路由到与之绑定的队列,交换机不能缓存消息,路由失败,消息丢失,FanoutExchange的会将消息路由到每个绑定的队列。声明队列、交换机、绑定关系的Bean分布是Queue,FanoutExchange,Binding。


Direct

在Fanout模式中,一条消息,会被所有订阅的队列都消费。但是,在某些场景下,我们希望不同的消息被不同的队列消费。这时就要用到Direct类型的Exchange。

在Direct模型下:队列与交换机的绑定,不能是任意绑定了,而是要指定一个RoutingKey(路由key);消息的发送方在 向 Exchange发送消息时,也必须指定消息的 RoutingKey;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Routingkey与消息的 Routing key完全一致,才会接收到消息。

在consumer中添加两个消费者,同时基于注解来声明队列和交换机:

在publisher服务的类中添加测试方法:


通过上面的代码,只有配置了blue的key,才能收到消息。


Direct交换机与Fanout交换机的差异是:Fanout交换机将消息路由给每一个与之绑定的队列,而Direct交换机根据RoutingKey判断路由给哪个队列,如果多个队列具有相同的RoutingKey,则与Fanout功能类似。基于@RabbitListener注解声明队列和交换机的常见注解有@Queue和@Exchange。

Topic

Topic类型的Exchange与Direct相比,都是可以根据RoutingKey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。

Routingkey 一般都是有一个或多个单词组成,多个单词之间以”.”分割,通配符规则:

#:匹配一个或多个词

*:匹配不多不少恰好1个词

举例:

Queue1:绑定的是china.# ,因此凡是以 china.开头的routing key 都会被匹配到。包括china.news和china.weather

Queue2:绑定的是#.news ,因此凡是以 .news结尾的 routing key 都会被匹配。包括china.news和japan.news

在publisher服务的类中添加测试方法:

在consumer服务中添加方法:


消息转换器

Spring会把你发送的消息序列化为字节发送给MQ,接收消息的时候,还会把字节反序列化为Java对象。默认情况下Spring采用的序列化方式是JDK序列化。众所周知,JDK序列化存在下列问题:数据体积过大,有安全漏洞,可读性差。


配置JSON转换器

希望消息体的体积更小、可读性更高,因此可以使用JSON方式来做序列化和反序列化。

在publisher和consumer两个服务中都引入依赖:

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


配置消息转换器,在publisher和consumer的启动类中添加一个Bean即可:

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


测试:

先申明一个队列

然后接受消息


发送消息


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