SpringBoot和消息

1 概述

  • 大多数应用中，可以通过消息中间件来提升系统异步通信、扩展解耦能力。

  • 消息服务中两个重要概念：

    • 消息代理（message broker）和目的地（destination）。
    • 由消息发送者发送消息以后，将由消息代理接管，消息代理保证消息传递到指定的目的地。

  • 消息队列主要有两种形式的目的地：

    • 队列（queue）：点对点消息通信（point-to-point）。消息发送者发送消息，消息代理将其放入一个队列中，消息接收者从队列中获取消息内容，消息读取后被移出队列。消息只有唯一的发送者和接受者，但并不是说只能有一个接收者。
    • 主题（Topic）：发布/订阅消息通信（publish/subscribe）。发送者（发布者）发送消息到主题，多个接收者（订阅者）监听（订阅）这个主题，那么就会在消息到达的时候同时收到消息。

  • 消息队列的主要场景：

    • 1️⃣异步处理。

    异步处理

    • 2️⃣应用解耦。

    应用解耦

    • 3️⃣流量削峰。

    流量削峰

  • JMS和AMQP

    • JMS：Java消息服务，基于JVM消息代理的规范。ActiveMQ是JMS的实现。
    • AMQP：高级消息队列协议，也是一个消息代理的规范，兼容JMS。RabbitMQ是AMQP的实现。
JMS AMQP
定义 Java api 网络级协议
跨语言 否 是
跨平台 否 是
Model 提供两种消息模型： （1）、Peer-2-Peer （2）、Pub/sub 提供了五种消息模型： （1）、direct exchange （2）、fanout exchange （3）、topic change （4）、headers exchange （5）、system exchange 本质来讲，后四种和JMS的pub/sub模型没有太大差别，仅是在路由机制上做了更详细的划分；
支持消息类型 多种消息类型： TextMessage MapMessage BytesMessage StreamMessage ObjectMessage Message （只有消息头和属性） byte[] 当实际应用时，有复杂的消息，可以将消息序列化后发送。
综合评价 JMS 定义了JAVA API层面的标准；在java体系中，多个client均可以通过JMS进行交互，不需要应用修改代码，但是其对跨平台的支持较差； AMQP定义了wire-level层的协议标准；天然具有跨平台、跨语言特性。
  • Spring对消息队列的支持：
    • spring-jms提供了对JMS的支持。
    • spring-rabbit提供了对AMQP的支持。
    • 需要ConnectionFactory的实现来连接消息队列。
    • 提供JmsTemplate、RabbitTemplate来发送消息。
    • @JmsListener（JMS）、@RabbitListener（AMQP）注解在方法上监听消息队列发送的消息。
    • @EnableJms、@EnableRabbit开启支持。
  • SpringBoot自动配置消息队列：
    • JmsAutoConfiguration：自动配置JMS。
    • RabbitAutoConfiguration：自动配置Rabbit。

2 RabbitMQ简介

2.1 概述

  • RabbitMQ是一个由Erlang开发的AMQP的开源实现。

2.2 核心概念

2.2.1 Message

  • 消息是由消息头和消息体组成。消息体是不透明的，而消息头则由一系列的可选属性组成，这些属性包括routing-key（路由键）、priority（相对于其他消息的优先权）、delivery-mode（指出该消息可能需要持久性存储）等。

2.2.2 Publisher

  • 消息的生产者，也是一个向交换器发布消息的客户端应用程序。

2.2.3 Exchange

  • 交换器，用来接收生产者发送的消息并将这些消息路由给服务器中的队列。Exchange由4中类型：direct（默认）、fanout、topic和headers，不同类型的Exchange转发消息的策略有所区别。

2.2.4 Queue

  • 消息队列，用来保存消息直到发送给消费者。它是消息的容器，也是消息的终点。一个消息可以投入一个或多个队列。消息一直在队列里面，等待消费者连接到这个队列将其取走。

2.2.5 Binging

  • 绑定，用于消息队列和交换器之间的关联。一个绑定就是基于路由键将交换器和消息队列连接起来的路由规则，所以可以将交换器理解成一个由绑定构成的路由表。Exchange和Queue的绑定可以是多对多的关系。

2.2.6 Connection

  • 网络连接，比如一个TCP的连接。

2.2.7 Channel

  • 信道，多路复用连接中的一条独立的双向数据流通道。信道是建立在真实的TCP连接内的虚拟连接，AMQP命令都是通过信道发出去的，不管是发布消息、订阅队列还是接收消息，这些动作都是在信道中完成的。因为对于操作系统来说建立和销毁TCP都是非常昂贵的开销，所以引入了信道的概念，以便复用一条TCP的连接。

2.2.8 Consumer

  • 消息的消费者，表示从一个消息队列中取得消息的客户端应用程序。

2.2.9 Virtual Host

  • 虚拟主机，表示一批交换器、消息队列和相关对象。虚拟主机是共享相同的身份认证和加密环境的独立服务器域。每个vhost本质上就是一个mini版的RabbitMQ服务器，拥有自己的队列、交换器、绑定和权限机制。vhost是AMQP概念的基础，必须在连接的时候指定，RabbitMQ默认的vhost是/。

2.2.10 Broker

  • 表示消息队列服务器实体。

RabbitMQ概念

3 RabbitMQ的运行机制

3.1 AMQP中的消息路由

  • AMQP中的消息路由过程和Java开发者熟悉的JMS存在一些差别，AMQP中增加了Exchange和Binding的角色。生产者把消息发布到Exchange上，消息最终到达队列并被消费者接收，而Binding决定交换器的消息应该发送到那个队列。

AMQP中的消息路由

3.2 Exchange类型

  • Exchange分发消息时根据消息类型的不同分发策略有区别，目前共有四种类型：direct、fanout、topic和headers。headers匹配AMQP消息的header而不是路由键，headers交换器和direct交换器完全一致，但是性能差很多，目前几乎用不到，所以直接看另外的三种类型。
  • Direct Exchange：消息中的路由键如果和Binding中的binging key一致，交换器就将消息发到对应的队列中。路由键和队列名完全匹配，如果一个队列绑定到交换器要求路由键为"dog"，则只转发路由键标记为"dog"的消息，不会转发到"dog.putty"等待。它是完全匹配、单播的模式。

Direct Exchange

  • Fanout Exchange：每个发到 fanout 类型交换器的消息都会分到所有绑定的队列上去。fanout 交换器不处理路由键，只是简单的将队列绑定到交换器上，每个发送到交换器的消息都会被转发到与该交换器绑定的所有队列上。很像子网广播，每台子网内的主机都获得了一份复制的消息。fanout 类型转发消息是最快的的。

Fanout Exchange

  • Topic Exchange：topic 交换器通过模式匹配分配消息的路由键属性，将路由键和某个模式进行匹配，此时队列需要绑定到一个模式上。它将路由键和绑定键的字符串切分成单词，这些单词之间用点隔开。它同样也会识别两个通配符：符号#和符号*。#匹配0个或多个单词，*匹配一个单词。

Topic Exchange

4 RabbitMQ的安装测试

4.1 Docker安装RabbitMQ

# 用户名和密码均为guest
docker run -d --name rabbit -p 15672:15672 -p 5672:5672 rabbitmq:management

4.2 SpringBoot整合RabbitMQ

4.2.1 准备环境

  • 引入spring-boot-starter-amqp的Maven坐标：
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>
  • application.yml
spring: 
  # rabbitmq的配置    
  rabbitmq:
    host: 192.168.1.57
    port: 5672
    username: guest
    password: guest
  • 编写RabbitmqConfig.java
package com.sunxiaping.springboot.config;

import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.amqp.support.converter.Jackson2JsonMessageConverter;
import org.springframework.amqp.support.converter.MessageConverter;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;


/**
 * @author 许威威
 * @version 1.0
 */
@Configuration
public class RabbitmqConfig {


    public static final String QUEUE_TEST = "test";

    @Bean
    public Queue testQueue() {
        return new Queue(RabbitmqConfig.QUEUE_TEST, true);
    }

    /**
     * 如果配置了MessageConverter，就按照自己指定的MessageConverter，否则按照默认的SimpleMessageConverter
     *
     * @return
     */
    @Bean
    public MessageConverter messageConverter() {
        return new Jackson2JsonMessageConverter();
    }

}

4.2.2 测试点对点消息

package com.sunxiaping.springboot;

import com.sunxiaping.springboot.config.RabbitmqConfig;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class SpringbootApplicationTests2 {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    /**
     * 手动方式：点对点消息发送
     */
    @Test
    public void testQueueSend() {

        Map<String,Object> map = new HashMap<>();
        map.put("hello","你好");
        map.put("world","世界");


        //只要传入要发送的对象，自动序列化发送
        rabbitTemplate.convertAndSend(RabbitmqConfig.QUEUE_TEST, map);
    }

    /**
     * 手动方式：点对点消息接收
     */
    @Test
    public void testQueueReceive() {
        Object o = rabbitTemplate.receiveAndConvert(RabbitmqConfig.QUEUE_TEST);
        System.out.println("o = " + o);
    }
}

4.2.3 监听场景

  • 在启动类上开启基于注解的RabbitMq：
package com.sunxiaping.springboot;

import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.EnableRabbit;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;

@SpringBootApplication
@MapperScan(basePackages = "com.sunxiaping.springboot.mapper")
@EnableCaching
@EnableRabbit
public class SpringbootApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringbootApplication.class, args);
    }

}
  • 在需要监听的方法上使用@RabbitListener监听指定的队列：
package com.sunxiaping.springboot.listener;

import com.sunxiaping.springboot.config.RabbitmqConfig;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.Map;

/**
 * @author 许威威
 * @version 1.0
 */
@Component
public class RabbitBusinessServiceListener {

    @RabbitListener(queues = RabbitmqConfig.QUEUE_TEST)
    public void receive(Map<String,Object> map){
        System.out.println("map = " + map);
    }

}

4.2.4 使用AmqpAdmin管理组件管理Exchange、Queue、Binding等

  • 示例：
package com.sunxiaping.springboot;

import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.amqp.core.AmqpAdmin;
import org.springframework.amqp.core.DirectExchange;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class SpringbootApplicationTests2 {

    @Autowired
    private AmqpAdmin amqpAdmin;

    @Test
    public void createExchange(){
        amqpAdmin.declareExchange(new DirectExchange("ampq.exchange"));

        amqpAdmin.declareQueue(new Queue("quest.abc"));
    }

}
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