文章目录
- RabbitMQ
- 初识MQ
- 同步和异步通讯
- 同步通讯
- 异步通讯
- 技术对比
- RabbitMq安装
- RabbitMQ架构
- RabbitMQ消息模型
- publisher实现
- consumer实现
- 总结
- SpringAMQP
- Basic Queue 简单队列模型
- WorkQueue
- 发布/订阅
- Fanout
- Direct
- Topic
- 消息转换器
RabbitMQ
初识MQ
同步和异步通讯
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。
同步通讯
Feign调用属于同步方式,能够实时得到结果
但也存在一些问题:
- 耦合度高:每次加入新的需求,就需要修改原来的代码
- 性能下降:服务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时间之和
- 资源浪费: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
- 级联失败:如果服务提供者出现问题,所有调用方都会跟着出问题,导致微服务群故障
异步通讯
异步调用能够避免上述同步通讯存在的问题
解除耦合:发布者与订阅者,两者间不直接通信,而是有一个中间人(Broker)。发布者发布事件到Broker,不关心谁来订阅事件。订阅者从Broker订阅事件,不关心谁发来的消息。Broker 是一个像数据总线一样的东西,所有的服务要接收数据和发送数据都发到这个总线上,这个总线就像协议一样,让服务间的通讯变得标准和可控。
好处:
- 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
缺点:
- 架构复杂了,业务没有明显的流程线,不好管理
- 需要依赖于Broker的可靠、安全、性能
技术对比
MQ,中文是消息队列(MessageQueue),字面来看就是存放消息的队列。也就是事件驱动架构中的Broker。
比较常见的MQ实现:
- ActiveMQ
- RabbitMQ
- RocketMQ
- Kafka
MQ对比 | RabbitMQ | ActiveMQ | RocketMQ | Kafka |
---|---|---|---|---|
公司/社区 | Rabbit | Apache | 阿里 | Apache |
开发语言 | Erlang | Java | Java | Scala&Java |
协议支持 | AMQP,XMPP,SMTP,STOMP | OpenWire,STOMP,REST,XMPP,AMQP | 自定义协议 | 自定义协议 |
可用性 | 高 | 一般 | 高 | 高 |
单机吞吐量 | 一般 | 差 | 高 | 非常高 |
消息延迟 | 微秒级 | 毫秒级 | 毫秒级 | 毫秒以内 |
消息可靠性 | 高 | 一般 | 高 | 一般 |
- 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安装
- 在线拉取
docker pull rabbitmq:3-management
- 将镜像运行为容器
docker run \-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=root \-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=root \--name mq \--hostname mq1 \-p 15672:15672 \-p 5672:5672 \-d \rabbitmq:3-management
这里-e配置环境变量,user和pass是用于配置用户id和密码
–name配置容器名称
–hostname配置主机名称
-p配置端口,绑定了15672和5672两个端口
- 5672 端口:这是 RabbitMQ 的主要端口,用于处理 AMQP 协议的传输和处理。因此,需要将容器中的 5672 端口映射到主机上的 5672 端口,以便可以通过主机访问 RabbitMQ。
- 15672 端口:这是 RabbitMQ 的管理控制台端口,用于提供 Web 界面,以便管理员可以监视和管理 RabbitMQ。因此,需要将容器中的 15672 端口映射到主机上的 15672 端口,以便可以通过浏览器访问 RabbitMQ 的管理控制台。
-d 设置容器后台运行,如果不设置的话,容器将占用终端在前台运行
- RabbitMQ集群部署
- 普通模式:普通模式集群不进行数据同步,每个MQ都有自己的队列、数据信息(其它元数据信息如交换机等会同步)。例如我们有2个MQ:mq1,和mq2,如果你的消息在mq1,而你连接到了mq2,那么mq2会去mq1拉取消息,然后返回给你。如果mq1宕机,消息就会丢失。
- 镜像模式:与普通模式不同,队列会在各个mq的镜像节点之间同步,因此你连接到任何一个镜像节点,均可获取到消息。而且如果一个节点宕机,并不会导致数据丢失。不过,这种方式增加了数据同步的带宽消耗。
RabbitMQ架构
RabbitMQ中的一些角色:
- publisher:生产者
- consumer:消费者
- exchange个:交换机,负责消息路由
- queue:队列,存储消息
- virtualHost:虚拟主机,隔离不同租户的exchange、queue、消息的隔离
RabbitMQ消息模型
RabbitMQ官方提供了5个不同的Demo示例,对应了不同的消息模型:
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
publisher实现
思路:
- 建立连接
- 创建Channel
- 声明队列
- 发送消息
- 关闭连接和channel
代码实现:
public class PublisherTest {@Testpublic void testSendMessage() throws IOException, TimeoutException {// 1.建立连接ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();// 1.1.设置连接参数,分别是:主机名、端口号、vhost、用户名、密码factory.setHost("192.168.133.128");factory.setPort(5672);factory.setVirtualHost("/");factory.setUsername("root");factory.setPassword("root");// 1.2.建立连接Connection connection = factory.newConnection();// 2.创建通道ChannelChannel channel = connection.createChannel();// 3.创建队列String queueName = "simple.queue";channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);// 4.发送消息String message = "hello, rabbitmq!";channel.basicPublish("", queueName, null, message.getBytes());System.out.println("发送消息成功:【" + message + "】");// 5.关闭通道和连接channel.close();connection.close();}
}
consumer实现
代码思路:
- 建立连接
- 创建Channel
- 声明队列
- 订阅消息
代码实现:
public class ConsumerTest {public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {// 1.建立连接ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();// 1.1.设置连接参数,分别是:主机名、端口号、vhost、用户名、密码factory.setHost("192.168.133.128");factory.setPort(5672);factory.setVirtualHost("/");factory.setUsername("root");factory.setPassword("root");// 1.2.建立连接Connection connection = factory.newConnection();// 2.创建通道ChannelChannel channel = connection.createChannel();// 3.创建队列String queueName = "simple.queue";channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);// 4.订阅消息,利用channel.basicConsume(queueName, true, new DefaultConsumer(channel){@Overridepublic void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {// 5.处理消息String message = new String(body);System.out.println("接收到消息:【" + message + "】");}});System.out.println("等待接收消息。。。。");}
}
总结
基本消息队列的消息发送流程:
-
建立connection
-
创建channel
-
利用channel声明队列
-
利用channel向队列发送消息
基本消息队列的消息接收流程:
-
建立connection
-
创建channel
-
利用channel声明队列
-
定义consumer的消费行为handleDelivery()
-
利用channel将消费者与队列绑定
SpringAMQP
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
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
Basic Queue 简单队列模型
- 在父工程mq-demo中引入依赖
<!--AMQP依赖,包含RabbitMQ-->
<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>
- 配置publisher的application.yml(配置MQ地址)
在publilsher服务的application.yml中配置:
spring:rabbitmq:host: 192.168.133.128 # 主机名port: 5672 # 端口virtual-host: / # 虚拟主机username: root # 用户名password: root # 密码
- 在publisher服务中编写测试类
利用RabbitTemplate实现消息发送:
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringAmqpTest {@Autowiredprivate RabbitTemplate rabbitTemplate;@Testpublic void testSimpleQueue() {// 队列名称String queueName = "simple.queue";// 消息String message = "hello, spring amqp!";// 发送消息rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message);}
}
- 配置consumer的application.yml
配置MQ地址,在consumer服务的application.yml中添加配置:
spring:rabbitmq:host: 192.168.133.128 # 主机名port: 5672 # 端口virtual-host: / # 虚拟主机username: root # 用户名password: root # 密码
- 在consumer服务中创建一个类SpringRabbitListener
@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 + "】");}
}
- 启动consumer服务,在publisher服务中运行测试代码,发送MQ消息
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。
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。
- 循环发送消息,模拟大量消息堆积现象
@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);}
}
- 在consumer的SpringRabbitListener中添加多个新方法,模拟多个消费者绑定同一队列
@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);
}
- 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。
- 能者多劳(优化)
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
即不提前从消息队列中获取消息,而是处理完这条消息后再去消息队列中获取下一条消息
发布/订阅
发布订阅的模型如图:
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!
Fanout
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
- 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:
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*/@Beanpublic FanoutExchange fanoutExchange(){return new FanoutExchange("itcast.fanout");}/*** 第1个队列*/@Beanpublic Queue fanoutQueue1(){return new Queue("fanout.queue1");}/*** 绑定队列和交换机*/@Beanpublic Binding bindingQueue1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange);}/*** 第2个队列*/@Beanpublic Queue fanoutQueue2(){return new Queue("fanout.queue2");}/*** 绑定队列和交换机*/@Beanpublic Binding bindingQueue2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange);}
}
- 在publisher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);
}
- 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 + "】");
}
- 总结
交换机的作用是什么?
- 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
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
- 声明队列和交换机
- 基于@Bean的方式声明队列和交换机(类似Fanout,但比较麻烦)
- 基于注解方式声明队列和交换机(直接在consumer的服务上对@RabbitListener进行扩展即可)
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(value = @Queue(name = "direct.queue1"),exchange = @Exchange(name = "rainbow.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 = "rainbow.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 + "】");
}
@RabbitListener中使用bindings = @QueueBinding(……)进行绑定
其中@QueueBinding中需要指定以下参数
- value指定@Queue,需要队列名称
- exchange指定@Exchange,需要交换机名称和交换机类型
- key指定RoutingKey,用字符串数组表示路由key
- 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 = "rainbow.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);
}
- 启动服务进行测试
只有当publisher指定routing key对应的queue才能接收消息
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,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
- publisher中添加测试方法
- consumer服务中添加RabbitListener方法
- 测试
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
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
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>
- 在启动类中添加@Bean
@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){return new Jackson2JsonMessageConverter();
}