RabbitMQ的五种工作方式详细

在了解之前得先有个RabbitMQ客户端.官网： https://www.rabbitmq.com/getstarted.html

connections：无论生产者还是消费者，都需要与RabbitMQ建立连接后才可以完成消息的生产和消费，在这里可以查看连接情况
channels[ˈtʃænlz]：通道，建立连接后，会形成通道，消息的投递获取依赖通道。
Exchanges：交换机，用来实现消息的路由
Queues：队列，即消息队列，消息存放在队列中，等待消费，消费后被移除队列。

一.基本消息模型

官方文档说明：

RabbitMQ是一个消息的代理者（Message Broker）：它接收消息并且传递消息。

你可以认为它是一个邮局：当你投递邮件到一个邮箱，你很肯定邮递员会终究会将邮件递交给你的收件人。与此类似，RabbitMQ 可以是一个邮箱、邮局、同时还有邮递员。

不同之处在于：RabbitMQ不是传递纸质邮件，而是二进制的数据

基本消息模型图：

在上图的模型中，有以下概念：

P：生产者，也就是要发送消息的程序
C：消费者：消息的接受者，会一直等待消息到来。
queue：消息队列，图中红色部分。类似一个邮箱，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

生产者

连接工具类：

public class ConnectionUtil {
    /**
     * 建立与RabbitMQ的连接
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Connection getConnection() throws Exception {
        //定义连接工厂
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        //设置服务地址
        factory.setHost("192.168.232.127");
        //端口
        factory.setPort(5672);
        //设置账号信息，用户名、密码、vhost
        factory.setVirtualHost("/leyou");
        factory.setUsername("leyou");
        factory.setPassword("leyou");
        // 通过工程获取连接
        Connection connection = factory.newConnection();
        return connection;
    }
}

application.yml

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.232.127
    username: leyou
    password: leyou
    virtual-host: /leyou

生产者发送消息：

public class Send {

    private final static String QUEUE_NAME = "simple_queue";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 从连接中创建通道，使用通道才能完成消息相关的操作
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明（创建）队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        // 消息内容
        String message = "Hello World!";
        // 向指定的队列中发送消息
        channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
        
        System.out.println(" [x] Sent '" + message + "'");

        //关闭通道和连接
        channel.close();
        connection.close();
    }
}

控制台：

web控制台查看消息

进入队列页面，可以看到新建了一个队列：simple_queue

点击队列名称，进入详情页，可以查看消息：

在控制台查看消息并不会将消息消费，所以消息还在。

消费者获取消息

public class Recv {
    private final static String QUEUE_NAME = "simple_queue";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 创建通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息，并且处理，这个方法类似事件监听，如果有消息的时候，会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [x] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列，第二个参数：是否自动进行消息确认。
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

这个时候，队列中的消息就没了：

消费者的消息确认机制

通过刚才的案例可以看出，消息一旦被消费者接收，队列中的消息就会被删除。

那么问题来了：RabbitMQ怎么知道消息被接收了呢？

这就要通过消息确认机制（Acknowlege）来实现了。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

大家觉得哪种更好呢？

这需要看消息的重要性：

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
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。

我们之前的测试都是自动ACK的，如果要手动ACK，需要改动我们的代码：

public class Recv2 {
    private final static String QUEUE_NAME = "simple_queue";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 创建通道
        final Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息，并且处理，这个方法类似事件监听，如果有消息的时候，会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [x] received : " + msg + "!");
                // 手动进行ACK
                channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false);
            }
        };
        // 监听队列，第二个参数false，手动进行ACK
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, consumer);
    }
}

注意到最后一行代码：

channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, consumer);

如果第二个参数为true，则会自动进行ACK；如果为false，则需要手动ACK。方法的声明：

二. work消息模型

说明

在刚才的基本模型中，一个生产者，一个消费者，生产的消息直接被消费者消费。比较简单。

Work queues，也被称为（Task queues），任务模型。

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：让多个消费者绑定到一个队列，共同消费队列中的消息。队列中的消息一旦消费，就会消失，因此任务是不会被重复执行的。

角色：

P：生产者：任务的发布者
C1：消费者，领取任务并且完成任务，假设完成速度较慢
C2：消费者2：领取任务并完成任务，假设完成速度快

生产者

生产者与案例1中的几乎一样：

public class Send {
    private final static String QUEUE_NAME = "test_work_queue";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        // 循环发布任务
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            // 消息内容
            String message = "task .. " + i;
            channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
            System.out.println(" [x] Sent '" + message + "'");

            Thread.sleep(i * 2);
        }
        // 关闭通道和连接
        channel.close();
        connection.close();
    }
}

不过这里我们是循环发送50条消息。

消费者1

消费者2

与消费者1基本类似，就是没有设置消费耗时时间。

这里是模拟有些消费者快，有些比较慢。

接下来，两个消费者一同启动，然后发送50条消息：

能者多劳

刚才的实现有问题吗？

消费者1比消费者2的效率要低，一次任务的耗时较长
然而两人最终消费的消息数量是一样的
消费者2大量时间处于空闲状态，消费者1一直忙碌

现在的状态属于是把任务平均分配，正确的做法应该是消费越快的人，消费的越多。

怎么实现呢？

我们可以修改设置，让消费者同一时间只接收一条消息，这样处理完成之前，就不会接收更多消息，就可以让处理快的人，接收更多消息：

再次测试：

三. 订阅模型分类

订阅模型示意图：

前面2个案例中，只有3个角色：

P：生产者，也就是要发送消息的程序
C：消费者：消息的接受者，会一直等待消息到来。
queue：消息队列，图中红色部分。类似一个邮箱，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。

而在订阅模型中，多了一个exchange角色，而且过程略有变化：

P：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）
C：消费者，消息的接受者，会一直等待消息到来。
Queue：消息队列，接收消息、缓存消息。
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

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！

订阅模型共有三种：Fanout，Direct，Topic

1.订阅模型-Fanout

Fanout，也称为广播。

流程说明

流程图：

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

生产者

两个变化：

1）声明Exchange，不再声明Queue
2）发送消息到Exchange，不再发送到Queue

public class Send {

    private final static String EXCHANGE_NAME = "fanout_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        
        // 声明exchange，指定类型为fanout
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "fanout");
        
        // 消息内容
        String message = "Hello everyone";
        // 发布消息到Exchange
        channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, "", null, message.getBytes());
        System.out.println(" [生产者] Sent '" + message + "'");

        channel.close();
        connection.close();
    }
}

消费者1

public class Recv {
    private final static String QUEUE_NAME = "fanout_exchange_queue_1";

    private final static String EXCHANGE_NAME = "fanout_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);

        // 绑定队列到交换机
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "");

        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息，并且处理，这个方法类似事件监听，如果有消息的时候，会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者1] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列，自动返回完成
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

要注意代码中：队列需要和交换机绑定

消费者2

public class Recv2 {
    private final static String QUEUE_NAME = "fanout_exchange_queue_2";

    private final static String EXCHANGE_NAME = "fanout_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);

        // 绑定队列到交换机
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "");
        
        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息，并且处理，这个方法类似事件监听，如果有消息的时候，会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者2] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列，手动返回完成
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

测试

我们运行两个消费者，然后发送1条消息：

2.订阅模型-Direct

说明

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

流程图：

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

生产者

此处我们模拟商品的增删改，发送消息的RoutingKey分别是：insert、update、delete

public class Send {
    private final static String EXCHANGE_NAME = "direct_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明exchange，指定类型为direct
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "direct");
        // 消息内容
        String message = "商品新增了， id = 1001";
        // 发送消息，并且指定routing key 为：insert ,代表新增商品
        channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, "insert", null, message.getBytes());
        System.out.println(" [商品服务：] Sent '" + message + "'");

        channel.close();
        connection.close();
    }
}

消费者1

我们此处假设消费者1只接收两种类型的消息：更新商品和删除商品。

public class Recv {
    private final static String QUEUE_NAME = "direct_exchange_queue_1";
    private final static String EXCHANGE_NAME = "direct_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        
        // 绑定队列到交换机，同时指定需要订阅的routing key。假设此处需要update和delete消息
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "update");
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "delete");

        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息，并且处理，这个方法类似事件监听，如果有消息的时候，会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者1] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列，自动ACK
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

消费者2

我们此处假设消费者2接收所有类型的消息：新增商品，更新商品和删除商品。

public class Recv2 {
    private final static String QUEUE_NAME = "direct_exchange_queue_2";
    private final static String EXCHANGE_NAME = "direct_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        
        // 绑定队列到交换机，同时指定需要订阅的routing key。订阅 insert、update、delete
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "insert");
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "update");
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "delete");

        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息，并且处理，这个方法类似事件监听，如果有消息的时候，会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者2] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列，自动ACK
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

测试

我们分别发送增、删、改的RoutingKey，发现结果：

3.订阅模型-Topic

说明

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，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

图示：

解释：

红色Queue：绑定的是usa.# ，因此凡是以 usa.开头的routing key 都会被匹配到
黄色Queue：绑定的是#.news ，因此凡是以 .news结尾的 routing key 都会被匹配

生产者

使用topic类型的Exchange，发送消息的routing key有3种： item.isnert、item.update、item.delete：

public class Send {
    private final static String EXCHANGE_NAME = "topic_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明exchange，指定类型为topic
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "topic");
        // 消息内容
        String message = "新增商品 : id = 1001";
        // 发送消息，并且指定routing key 为：insert ,代表新增商品
        channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, "item.insert", null, message.getBytes());
        System.out.println(" [商品服务：] Sent '" + message + "'");

        channel.close();
        connection.close();
    }
}

消费者1

我们此处假设消费者1只接收两种类型的消息：更新商品和删除商品

public class Recv {
    private final static String QUEUE_NAME = "topic_exchange_queue_1";
    private final static String EXCHANGE_NAME = "topic_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        
        // 绑定队列到交换机，同时指定需要订阅的routing key。需要 update、delete
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "item.update");
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "item.delete");

        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息，并且处理，这个方法类似事件监听，如果有消息的时候，会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者1] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列，自动ACK
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

消费者2

我们此处假设消费者2接收所有类型的消息：新增商品，更新商品和删除商品。

/**
 * 消费者2
 */
public class Recv2 {
    private final static String QUEUE_NAME = "topic_exchange_queue_2";
    private final static String EXCHANGE_NAME = "topic_exchange_test";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        // 获取到连接
        Connection connection = ConnectionUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = connection.createChannel();
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        
        // 绑定队列到交换机，同时指定需要订阅的routing key。订阅 insert、update、delete
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "item.*");

        // 定义队列的消费者
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            // 获取消息，并且处理，这个方法类似事件监听，如果有消息的时候，会被自动调用
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, BasicProperties properties,
                    byte[] body) throws IOException {
                // body 即消息体
                String msg = new String(body);
                System.out.println(" [消费者2] received : " + msg + "!");
            }
        };
        // 监听队列，自动ACK
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

四.持久化

如何避免消息丢失？

1）消费者的ACK机制。可以防止消费者丢失消息。

2）但是，如果在消费者消费之前，MQ就宕机了，消息就没了。

所以我们需要将消息持久化到硬盘，以防服务宕机。

要将消息持久化，前提是：队列、Exchange都持久化

交换机持久化

队列持久化

消息持久化

五.面试常见题目

总结：

面试题1：如何解决消息丢失？

ack（消费者确认）
持久化
生产者确认（publisher confirm）：生产者发送消息后，等待mq的ACK，如果没有收到或者收到失败信息，则重试。如果收到成功消息则业务结束。
可靠消息服务（可选）：对于部分不支持生产者确认的消息队列，可以发送消息前，将消息持久化到数据库，并记录消息状态，后续消息发送、消费等过程都依赖于数据库中消息状态的判断和修改。

面试题2：如何避免消息堆积

通过同一个队列多消费者监听，实现消息的争抢，加快消息消费速度。

面试题3：如何保证消息的有序性？

答：大部分业务对消息的有序性要求不高，如果遇到对时序要求较高的业务，分两种情况来处理：

业务同时对并发要求不高：
- 保证消息发送时有序同步发送
- 保证消息发送被同一个队列接收
- 保证一个队列只有一个消费者，可以有从机（待机状态），实现高可用。
- 实现主从（Zookeeper集群选主）
业务同时对并发要求较高：

满足上述第一个场景的条件
可以有多个队列
有时序要求的一组消息，通过hash方式分派到一个固定队列.

面试题4：如何避免消息重复消费？

保证接口幂等即可，那么如何保证接口幂等呢？
- 某些接口天生幂等，例如查询请求
- 某些接口天生不幂等，比如新增，还有某些接口的修改功能
  - 能根据具体的业务或状态来确定的，在消费端通过业务判断是否执行过

面试题五：RabbitMQ用途：

　　1.数据同步，比如说缓存,索引库，页面静态化它们都依赖于数据库，所以数据库一旦改变，都需要跟着变，可以利用MQ机制来做同步。

　　2.异步调用解耦合，同步指的是这个代码直接利用工具类来调用方法，耦合高，如果没执行完则需一直等待阻塞。异步调用指的是MQ，比如你需要某个服务的某个代码，这个服务只要发MQ，然后你从MQ接受它就行，解耦合，它们并发执行效率高。

　　3.流量削峰，比如说有许多人来发送复杂业务，执行耗时间长，这样服务调用并发差，我们可以MQ发送消息让复杂业务先执行，我先来接受大量并发请求。