微服务【用SpringAMQP技术实现RabbitMq的六种消息队列】第4章

简介: 本文主要介绍,用SpringAMQP技术进行实现消息队列模型,包括:简单队列模型,Work Queue,发布/订阅:Fanout&Direct&Topic,以及消息转换器

 1,SpringAMQP

什么是SpringAMQP

上文介绍了RabbitMq的六种消息队列模型,但是发现官方Api写起来非常的麻烦,因此咱们学习一个新的技术SpringAMQP它可以大大的简化消息发送和消息接收

SpringAmqp的官方地址:Spring AMQP

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SpringAMQP提供了三个功能:

    • 自动声明队列、交换机及其绑定关系(这个功能就是代替了之前手动创建队列等,非常的方便)
    • 基于注解的监听器模式,异步接收消息(也就是说我就在这监听着,消息来了我就处理)
    • 封装了RabbitTemplate工具,用于发送消息(利用RabbitTemplate很方便进行发送接收消息)

    1.1:Basic Queue 简单队列模型

    1.1.1:消息发送

    在项目中导入依赖:

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

    image.gif

    首先配置MQ地址,在publisher服务的application.yml中添加配置:

    spring:
      rabbitmq:
        host: localhost  #主机
        port: 5672 # 端口
        virtual-host: / # 虚拟主机
        username: guest  # 用户名
        password: guest  # 密码

    image.gif

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

    @RunWith(SpringRunner.class)
    @SpringBootTest
    public class SpringAmqpTest {
        @Resource
        private RabbitTemplate rabbitTemplate;
        @Test
        public void testSimpleQueue(){
            String queueName = "queue";
            String message="爱吃豆的土豆~!";
            System.out.println("发送成功");
            rabbitTemplate.convertAndSend(queueName,message);
        }
    }

    image.gif

    1.1.2:消息接收

    首先配置MQ地址,在consumer服务的application.yml中添加配置:

    spring:
      rabbitmq:
        host: localhost  #主机
        port: 5672 # 端口
        virtual-host: / # 虚拟主机
        username: guest  # 用户名
        password: guest  # 密码

    image.gif

    然后在consumer服务新建一个类SpringRabbitListener,代码如下:

    @Component
    public class SpringRabbitListener {
        @RabbitListener(queues = "simple.queue")
        public void listenSimpleQueueMessage(String msg) throws InterruptedException {
            System.out.println("spring 消费者接收到消息:【" + msg + "】");
        }
    }

    image.gif

    1.1.3:测试

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

    1.2:WorkQueue

    Work queues,也被称为(Task queues),任务模型。简单来说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

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    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。  

    1.2.1:消息发送

    这次我们循环发送,模拟大量消息堆积现象。

    在publisher服务中的SpringAmqpTest类中添加一个测试方法:

    /**
         * workQueue
         * 向队列中不停发送消息,模拟消息堆积。
         */
    @Test
    public void testWorkQueue() throws InterruptedException {
        // 队列名称
        String queueName = "simple.queue";
        // 消息
        String message = "hello, message_";
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            // 发送消息
            rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message + i);
            Thread.sleep(20);
        }
    }

    image.gif

    1.2.2:消息接收

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

    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenWorkQueue1(String msg) throws InterruptedException {
        System.out.println("消费者1接收到消息:【" + msg + "】" + LocalTime.now());
        Thread.sleep(20);
    }
    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenWorkQueue2(String msg) throws InterruptedException {
        System.err.println("消费者2........接收到消息:【" + msg + "】" + LocalTime.now());
        Thread.sleep(200);
    }

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    注意到这个消费者sleep了1000秒,模拟任务耗时。  

    1.2.3:测试

    启动ConsumerApplication后,在执行publisher服务中刚刚编写的发送测试方法testWorkQueue。

    可以看到消费者1很快完成了自己的25条消息。消费者2却在缓慢的处理自己的25条消息。

    也就是说消息是平均分配给每个消费者,并没有考虑到消费者的处理能力。这样显然是有问题的。

    1.2.4:能者多劳

    在spring中有一个简单的配置,可以解决这个问题。我们修改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

    1.2.5:总结

    Work模型的使用:

      • 多个消费者绑定到一个队列,同一条消息只会被一个消费者处理
      • 通过设置prefetch来控制消费者预取的消息数量

      1.3:发布/订阅

      发布订阅的模型如图:

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      可以看到,在订阅模型中,多了一个exchange角色,而且过程略有变化:

        • 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X(交换机)
        • Exchange:交换机,图中的X。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,例如递交给某个特别队列、递交给所有队列、或是将消息丢弃。到底如何操作,取决于Exchange的类型。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!  

            1.4:Fanout

            Fanout,英文翻译是扇出,我觉得在MQ中叫广播更合适。

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            在广播模式下,消息发送流程是这样的:

              • 1) 可以有多个队列
              • 2) 每个队列都要绑定到Exchange(交换机)
              • 3) 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
              • 4) 交换机把消息发送给绑定过的所有队列
              • 5) 订阅队列的消费者都能拿到消息

              我们的计划是这样的:

                • 创建一个交换机 itcast.fanout,类型是Fanout
                • 创建两个队列fanout.queue1和fanout.queue2,绑定到交换机itcast.fanout

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                1.4.1:声明队列和交换机

                Spring提供了一个接口Exchange,来表示所有不同类型的交换机:

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                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);
                    }
                }

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                1.4.2:消息发送

                在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法:

                @Test
                public void testFanoutExchange() {
                    // 队列名称
                    String exchangeName = "itcast.fanout";
                    // 消息
                    String message = "hello, everyone!";
                    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
                }

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                1.4.3:消息接收

                在consumer服务的SpringRabbitListener中添加两个方法,作为消费者:

                @RabbitListener(queues = "fanout.queue1")
                public void listenFanoutQueue1(String msg) {
                    System.out.println("消费者1接收到Fanout消息:【" + msg + "】");
                }
                @RabbitListener(queues = "fanout.queue2")
                public void listenFanoutQueue2(String msg) {
                    System.out.println("消费者2接收到Fanout消息:【" + msg + "】");
                }

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                1.4.4:总结

                  • 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
                  • 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是什么?

                    • Queue
                    • FanoutExchange
                    • Binding

                    1.5: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。

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                    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  

                      1.5.1:基于注解声明队列和交换机

                      于@Bean的方式声明队列和交换机比较麻烦,Spring还提供了基于注解方式来声明。

                      在consumer的SpringRabbitListener中添加两个消费者,同时基于注解来声明队列和交换机:

                      @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
                          value = @Queue(name = "direct.queue1"),
                          exchange = @Exchange(name = "itcast.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
                          key = {"red", "blue"}
                      ))
                      public void listenDirectQueue1(String msg){
                          System.out.println("消费者接收到direct.queue1的消息:【" + msg + "】");
                      }
                      @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
                          value = @Queue(name = "direct.queue2"),
                          exchange = @Exchange(name = "itcast.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
                          key = {"red", "yellow"}
                      ))
                      public void listenDirectQueue2(String msg){
                          System.out.println("消费者接收到direct.queue2的消息:【" + msg + "】");
                      }

                      image.gif

                      1.5.2:消息发送

                      在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法:

                      @Test
                      public void testSendDirectExchange() {
                          // 交换机名称
                          String exchangeName = "itcast.direct";
                          // 消息
                          String message = "红色警报!日本乱排核废水,导致海洋生物变异,惊现哥斯拉!";
                          // 发送消息
                          rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message);
                      }

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                      1.5.3:总结

                      描述下Direct交换机与Fanout交换机的差异?

                        • Fanout交换机将消息路由给每一个与之绑定的队列
                        • 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有哪些常见注解?

                          • @Queue
                          • @Exchange

                          1.6:Topic

                          1.6.1:说明

                          Topic类型的ExchangeDirect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,例如: item.insert

                          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:

                          item.#:能够匹配item.spu.insert 或者 item.spu

                          item.*:只能匹配item.spu

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                          解释:

                            • 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

                            案例需求:

                            实现思路如下:

                              1. 并利用@RabbitListener声明Exchange、Queue、RoutingKey
                              2. 在consumer服务中,编写两个消费者方法,分别监听topic.queue1和topic.queue2
                              3. 在publisher中编写测试方法,向itcast. topic发送消息

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                              1.6.2:消息发送

                              在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法:

                              @Test
                              public void testSendTopicExchange() {
                                  // 交换机名称
                                  String exchangeName = "itcast.topic";
                                  // 消息
                                  String message = "喜报!孙悟空大战哥斯拉,胜!";
                                  // 发送消息
                                  rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message);
                              }

                              image.gif

                              1.6.3:消息接收

                              在consumer服务的SpringRabbitListener中添加方法:

                              @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
                                  value = @Queue(name = "topic.queue1"),
                                  exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
                                  key = "china.#"
                              ))
                              public void listenTopicQueue1(String msg){
                                  System.out.println("消费者接收到topic.queue1的消息:【" + msg + "】");
                              }
                              @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
                                  value = @Queue(name = "topic.queue2"),
                                  exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
                                  key = "#.news"
                              ))
                              public void listenTopicQueue2(String msg){
                                  System.out.println("消费者接收到topic.queue2的消息:【" + msg + "】");
                              }

                              image.gif

                              1.6.4:总结

                              描述下Direct交换机与Topic交换机的差异?

                                • Topic交换机接收的消息RoutingKey必须是多个单词,以 **.** 分割
                                • Topic交换机与队列绑定时的bindingKey可以指定通配符
                                • #:代表0个或多个词
                                • *:代表1个词

                                1.7:消息转换器

                                之前说过,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。

                                image.gif编辑

                                只不过,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

                                  我们来测试一下。  

                                  1.7.1:测试默认转换器

                                  我们修改消息发送的代码,发送一个Map对象:

                                  @Test
                                  public void testSendMap() throws InterruptedException {
                                      // 准备消息
                                      Map<String,Object> msg = new HashMap<>();
                                      msg.put("name", "Jack");
                                      msg.put("age", 21);
                                      // 发送消息
                                      rabbitTemplate.convertAndSend("simple.queue","", msg);
                                  }

                                  image.gif

                                  停止consumer服务

                                  发送消息后查看控制台:

                                  image.gif编辑

                                  1.7.2:配置JSON转换器

                                  显然,JDK序列化方式并不合适。我们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>

                                  image.gif

                                  配置消息转换器。

                                  在启动类中添加一个Bean即可:

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

                                  image.gif


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