手记

Spring Boot（十三）RabbitMQ安装与集成

王磊
2018-11-13 09:12:11浏览 2461

一、前言

RabbitMQ是一个开源的消息代理软件（面向消息的中间件），它的核心作用就是创建消息队列，异步接收和发送消息，MQ的全程是：Message Queue中文的意思是消息队列。

1.1 使用场景

  • 削峰填谷：用于应对间歇性流量提升对于系统的“破坏”，比如秒杀活动，可以把请求先发送到消息队列在平滑的交由系统去处理，当访问量大于一定数量的时候，还可以直接屏蔽后续操作，给前台的用户友好的显示；

  • 延迟处理：可以进行事件后置，比如订单超时业务，用户下单30分钟未支付取消订单；

  • 系统解耦：消息队列也可以帮开发人员完成业务的解耦，比如用户上传头像的功能，最初的设计是用户上传完之后才能发帖，后面有增加了经验系统，需要在上传头像之后增加经验值，到后来又上线了金币系统，上传头像之后可以增加金币，像这种需求的不断升级，如果在业务代码里面写死每次该业务代码是很不优雅的，这个时候如果使用消息队列，那么只需要增加一个订阅器用于介绍用户上传头像的消息，再执行经验的增加和金币的增加是非常简单的，并且在不改动业务模块业务代码的基础上可以轻松实现，如果后期需要撤销某个模块了，只需要删除订阅器即可，就这样就降低了系统开发的耦合性；

1.2 为什么使用RabbitMQ？

现在市面上比较主流的消息队列还有Kafka、RocketMQ、RabbitMQ，它们的介绍和区别如下：

  • Kafka是LinkedIn开源的分布式发布-订阅消息系统，目前归属于Apache定级项目。Kafka主要特点是基于Pull的模式来处理消息消费，追求高吞吐量，一开始的目的就是用于日志收集和传输。0.8版本开始支持复制，对消息的重复、丢失、错误没有严格要求，适合产生大量数据的互联网服务的数据收集业务。

  • RabbitMQ是使用Erlang语言开发的开源消息队列系统，基于AMQP协议来实现。AMQP的主要特征是面向消息、队列、路由（包括点对点和发布/订阅）、可靠性、安全。AMQP协议更多用在企业系统内，对数据一致性、稳定性和可靠性要求很高的场景，对性能和吞吐量的要求还在其次。

  • RocketMQ是阿里开源的消息中间件，它是纯Java开发，具有高吞吐量、高可用性、适合大规模分布式系统应用的特点。RocketMQ思路起源于Kafka，但并不是Kafka的一个Copy，它对消息的可靠传输及事务性做了优化，目前在阿里集团被广泛应用于交易、充值、流计算、消息推送、日志流式处理、binglog分发等场景。

简单总结： Kafka的性能最好，适用于对消息吞吐量达，对消息丢失不敏感的系统；RocketMQ借鉴了Kafka并提高了消息的可靠性，修复了Kafka的不足；RabbitMQ性能略低于Kafka，并实现了AMQP（Advanced Message Queuing Protocol）高级消息队列协议的标准，有非常好的稳定性。

支持语言对比

  • RocketMQ 支持语言：Java、C++、Golang
  • Kafka 支持语言：Java、Scala
  • RabbitMQ 支持语言：C#、Java、Js/NodeJs、Python、Ruby、Erlang、Perl、Clojure、Golang

1.3 RabbitMQ特点

RabbitMQ的特点是易用、扩展性好（集群访问）、高可用，具体如下：

  • 可靠性：持久化、消息确认、事务等保证了消息的可靠性；
  • 伸缩性：集群服务，可以很方便的添加服务器来提高系统的负载；
  • 高可用：集群状态下部分节点出现问题依然可以运行；
  • 多语言支持：RabbitMQ几乎支持了所有的语言，比如Java、.Net、Nodejs、Golang等；
  • 易用的管理页面：RabbitMQ提供了易用了网页版的管理监控系统，可以很方便的完成RabbitMQ的控制和查看；
  • 插件机制：RabbitMQ提供了许多插件，可以丰富和扩展Rabbit的功能，用户也可编写自己的插件；

1.4 RabbitMQ基础知识

在了解消息通讯之前首先要了解3个概念：生产者、消费者和代理。

生产者：消息的创建者，负责创建和推送数据到消息服务器；

消费者：消息的接收方，用于处理数据和确认消息；

代理：就是RabbitMQ本身，用于扮演“快递”的角色，本身不生产消息，只是扮演“快递”的角色。

（一）消息发送原理

首先你必须连接到Rabbit才能发布和消费消息，那怎么连接和发送消息的呢？

你的应用程序和Rabbit Server之间会创建一个TCP连接，一旦TCP打开，并通过了认证，认证就是你试图连接Rabbit之前发送的Rabbit服务器连接信息和用户名和密码，有点像程序连接数据库，使用Java有两种连接认证的方式，后面代码会详细介绍，一旦认证通过你的应用程序和Rabbit就创建了一条AMQP信道（Channel）。

信道是创建在“真实”TCP上的虚拟连接，AMQP命令都是通过信道发送出去的，每个信道都会有一个唯一的ID，不论是发布消息，订阅队列或者接收消息都是通过信道完成的。

（二）为什么不通过TCP直接发送命令？

对于操作系统来说创建和销毁TCP会话是非常昂贵的开销，假设高峰期每秒有成千上万条连接，每个连接都要创建一条TCP会话，这就造成了TCP连接的巨大浪费，而且操作系统每秒能创建的TCP也是有限的，因此很快就会遇到系统瓶颈。

如果我们每个请求都使用一条TCP连接，既满足了性能的需要，又能确保每个连接的私密性，这就是引入信道概念的原因。

（三）RabbitMQ名称解释

ConnectionFactory（连接管理器）： 应用程序与Rabbit之间建立连接的管理器，程序代码中使用；

Channel（信道）： 消息推送使用的通道；

Exchange（交换器）： 用于接受、分配消息；

Queue（队列）： 用于存储生产者的消息；

RoutingKey（路由键）： 用于把生成者的数据分配到交换器上；

BindingKey（绑定键）： 用于把交换器的消息绑定到队列上；

看到上面的解释，最难理解的路由键和绑定键了，那么他们具体怎么发挥作用的，请看下图：

1.5 交换器分类

RabbitMQ的Exchange（交换器）分为四类：

  • direct（默认）
  • headers
  • fanout
  • topic

其中headers交换器允许你匹配AMQP消息的header而非路由键，除此之外headers交换器和direct交换器完全一致，但性能却很差，几乎用不到，所以我们这里不做解释。

1.5.1 direct交换器

direct为默认的交换器类型，也非常的简单，如果路由键匹配的话，消息就投递到相应的队列，如下图：

1.5.2 fanout交换器

fanout有别于direct交换器，fanout是一种发布/订阅模式的交换器，当你发送一条消息的时候，交换器会把消息广播到所有附加到这个交换器的队列上。

注意： 对于fanout交换器来说routingKey（路由键）是无效的，这个参数是被忽略的。

1.5.3 topic交换器

topic交换器运行和fanout类似，但是可以更灵活的匹配自己想要订阅的信息，这个时候routingKey路由键就排上用场了，使用路由键进行消息（规则）匹配。

topic路由器的关键在于定义路由键，定义routingKey名称不能超过255字节，使用“.”作为分隔符，例如：com.mq.rabbit.error。

匹配规则

匹配表达式可以用“*”和“#”匹配任何字符，具体规则如下：

  • “*”匹配一个分段(用“.”分割)的内容；
  • “#”匹配所有字符；

例如发布了一个“cn.mq.rabbit.error”的消息：

能匹配上的路由键：

  • cn.mq.rabbit.*
  • cn.mq.rabbit.#
  • #.error
  • cn.mq.#
  • #

不能匹配上的路由键：

  • cn.mq.*
  • *.error
  • *

1.6 消息持久化

RabbitMQ队列和交换器有一个不可告人的秘密，就是默认情况下重启服务器会导致消息丢失，那么怎么保证Rabbit在重启的时候不丢失呢？答案就是消息持久化。

当你把消息发送到Rabbit服务器的时候，你需要选择你是否要进行持久化，但这并不能保证Rabbit能从崩溃中恢复，想要Rabbit消息能恢复必须满足3个条件：

  1. 投递消息的时候durable设置为true，消息持久化，代码：channel.queueDeclare(x, true, false, false, null)，参数2设置为true持久化；
  2. 设置投递模式deliveryMode设置为2（持久），代码：channel.basicPublish(x, x, MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN,x)，参数3设置为存储纯文本到磁盘；
  3. 消息已经到达持久化交换器上；
  4. 消息已经到达持久化的队列；

持久化工作原理

Rabbit会将你的持久化消息写入磁盘上的持久化日志文件，等消息被消费之后，Rabbit会把这条消息标识为等待垃圾回收。

持久化的缺点

消息持久化的优点显而易见，但缺点也很明显，那就是性能，因为要写入硬盘要比写入内存性能较低很多，从而降低了服务器的吞吐量，尽管使用SSD硬盘可以使事情得到缓解，但他仍然吸干了Rabbit的性能，当消息成千上万条要写入磁盘的时候，性能是很低的。

所以使用者要根据自己的情况，选择适合自己的方式。

学习更多RabbitMQ知识，访问：https://gitbook.cn/gitchat/activity/5b558d54c28306099b47ae9c

二、在Docker中安装RabbitMQ

（1）下载镜像

https://hub.docker.com/r/library/rabbitmq/tags/

  • alpine 轻量版
  • management 带插件的版本

从镜像的大小也可以很直观的看出来alpine是轻量版。

使用命令：

docker pull rabbitmq:3.7.7-management

下载带management插件的版本。

（2）运行RabbitMQ

使用命令：

docker run -d --hostname myrabbit --name rabbit -p 15672:15672 -p 5672:5672 rabbitmq:3.7.7-management

  • -d 后台运行
  • –hostname 主机名称
  • –name 容器名称
  • -p 15672:15672 http访问端口，映射本地端口到容器端口
  • -p 5672:5672 amqp端口，映射本地端口到容器端口

正常启动之后，访问：http://localhost:15672/

登录网页管理页面，用户名密码：guest/guest，登录成功如下图：

三、RabbitMQ集成

3.1 添加依赖

如果用Idea创建新项目，可以直接在创建Spring Boot的时候，点击“Integration”面板，选择RabbitMQ集成，如下图：

如果是老Maven项目，直接在pom.xml添加如下代码：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>

3.2 配置RabbitMQ信息

在application.properties设置如下信息：

spring.rabbitmq.host=localhost
spring.rabbitmq.port=5672
spring.rabbitmq.username=test
spring.rabbitmq.password=test

3.3 代码

3.3 代码实现

本节分别来看三种交换器：direct、fanout、topic的实现代码。

3.3.1 Direct Exchange

3.3.1.1 配置队列

创建DirectConfig.java代码如下：

package com.example.rabbitmq.mq;
import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.DirectExchange;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class DirectConfig {
    final static String QUEUE_NAME = "direct"; //队列名称
    final static String EXCHANGE_NAME = "mydirect"; //交换器名称
    @Bean
    public Queue queue() {
        // 声明队列 参数一：队列名称；参数二：是否持久化
        return new Queue(DirectConfig.QUEUE_NAME, false);
    }
    // 配置默认的交换机，以下部分都可以不配置，不设置使用默认交换器（AMQP default）
    @Bean
    DirectExchange directExchange() {
        // 参数一：交换器名称；参数二：是否持久化；参数三：是否自动删除消息
        return new DirectExchange(DirectConfig.EXCHANGE_NAME, false, false);
    }
    // 绑定“direct”队列到上面配置的“mydirect”路由器
    @Bean
    Binding bindingExchangeDirectQueue(Queue directQueue, DirectExchange directExchange) {
        return BindingBuilder.bind(directQueue).to(directExchange).with(DirectConfig.QUEUE_NAME);
    }
}

3.3.1.2 发送消息

创建Sender.java代码如下：

package com.example.rabbitmq.mq;
import org.springframework.amqp.core.AmqpTemplate;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.Date;
/**
 * 消息发送者-生产消息
 */
@Component
public class Sender {
    @Autowired
    private AmqpTemplate rabbitTemplate;
    public void driectSend(String message) {
        System.out.println("Direct 发送消息：" + message);
        //参数一：交换器名称，可以省略（省略存储到AMQP default交换器）；参数二：路由键名称（direct模式下路由键=队列名称）；参数三：存储消息
        this.rabbitTemplate.convertAndSend("direct", message);
    }
}

注意：

  • 在direct交换器中，路由键名称就是队列的名称；
  • 发送消息“convertAndSend”的时候，第一个参数为交换器的名称，非必填可以忽略，如果忽略则会把消息发送到默认交换器“AMQP default”；

3.3.1.3 消费消息

创建Receiver.java代码如下：

package com.example.rabbitmq.mq;
import org.springframework.amqp.core.AmqpTemplate;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitHandler;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 消息接收者-消费消息
 */
@Component
@RabbitListener(queues = "direct")
public class Receiver {
    @Autowired
    private AmqpTemplate rabbitTemplate;
    @RabbitHandler
    /**
     * 监听消费消息
     */
    public void process(String message) {
        System.out.println("Direct 消费消息：" + message);
    }
}

3.3.1.4 测试代码

使用Spring Boot中的默认测试框架JUnit进行单元测试，不了解JUnit的可以参考我的上一篇文章，创建MQTest.java代码如下：

package com.example.rabbitmq.mq;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import static org.junit.Assert.*;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class MQTest {
    @Autowired
    private Sender sender;
    @Test
    public void driectTest() {
        SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        sender.driectSend("Driect Data：" + sf.format(new Date()));
    }
}

执行之后，效果如下图：

表示消息已经被发送并被消费了。

3.3.2 Fanout Exchange

3.3.2.1 配置队列

创建FanoutConfig.java代码如下：

package com.example.rabbitmq.mq;
import org.springframework.amqp.core.*;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class FanoutConfig {
    final static String QUEUE_NAME = "fanout"; //队列名称
    final static String QUEUE_NAME2 = "fanout2"; //队列名称
    final static String EXCHANGE_NAME = "myfanout"; //交换器名称
    @Bean
    public Queue queueFanout() {
        return new Queue(FanoutConfig.QUEUE_NAME);
    }
    @Bean
    public Queue queueFanout2() {
        return new Queue(FanoutConfig.QUEUE_NAME2);
    }
    //配置交换器
    @Bean
    FanoutExchange fanoutExchange() {
        return new FanoutExchange(FanoutConfig.EXCHANGE_NAME);
    }
    // 绑定队列到交换器
    @Bean
    Binding bindingFanoutExchangeQueue(Queue queueFanout, FanoutExchange fanoutExchange) {
        return BindingBuilder.bind(queueFanout).to(fanoutExchange);
    }
    // 绑定队列到交换器
    @Bean
    Binding bindingFanoutExchangeQueue2(Queue queueFanout2, FanoutExchange fanoutExchange) {
        return BindingBuilder.bind(queueFanout2).to(fanoutExchange);
    }
}

3.3.2.2 发送消息

创建FanoutSender.java代码如下：

package com.example.rabbitmq.mq;
import org.springframework.amqp.core.AmqpTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class FanoutSender {
    @Autowired
    private AmqpTemplate rabbitTemplate;
    public void send(String message) {
        System.out.println("发送消息：" + message); this.rabbitTemplate.convertAndSend(FanoutConfig.EXCHANGE_NAME,FanoutConfig.QUEUE_NAME, message);
    }
    public void send2(String message) {
        System.out.println("发送消息2：" + message); this.rabbitTemplate.convertAndSend(FanoutConfig.EXCHANGE_NAME,FanoutConfig.QUEUE_NAME2, message);
    }
}

3.3.2.3 消费消息

创建两个监听类，第一个FanoutReceiver.java代码如下：

package com.example.rabbitmq.mq;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import org.springframework.amqp.core.Message;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitHandler;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.io.IOException;

@Component
@RabbitListener(queues = "fanout")
public class FanoutReceiver {
    @RabbitHandler
    public void process(String msg) {
        System.out.println("Fanout（FanoutReceiver）消费消息：" + msg);
    }
}

第二个FanoutReceiver2.java代码如下：

package com.example.rabbitmq.mq;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitHandler;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
@RabbitListener(queues = "fanout2")
public class FanoutReceiver2 {
    @RabbitHandler
    public void process(String message) {
        System.out.println("Fanout（FanoutReceiver2）消费消息：" + message);
    }
}

3.3.2.4 测试代码

创建FanoutTest.java代码如下：

package com.example.rabbitmq.mq;
import com.example.rabbitmq.RabbitmqApplication;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.amqp.core.AmqpTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = RabbitmqApplication.class)
public class FanoutTest {
    @Autowired
    private FanoutSender sender;

    @Test
    public void Test() throws InterruptedException {
        SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        sender.send("Time1 => " + sf.format(new Date()));
        sender.send2("Date2 => " + sf.format(new Date()));
    }
}

运行测试代码，输出结果如下：

发送消息：Time1 => 2018-09-11
发送消息2：Date2 => 2018-09-11
Fanout（FanoutReceiver2）消费消息：Time1 => 2018-09-11
Fanout（FanoutReceiver2）消费消息：Date2 => 2018-09-11
Fanout（FanoutReceiver）消费消息：Time1 => 2018-09-11
Fanout（FanoutReceiver）消费消息：Date2 => 2018-09-11

总结： 可以看出fanout会把消息分发到所有订阅到该交换器的队列，fanout模式是忽略路由键的。

3.3.3 Topic Exchange

3.3.3.1 配置队列

@Configuration
public class TopicConfig {
    final static String QUEUE_NAME = "log";
    final static String QUEUE_NAME2 = "log.all";
    final static String QUEUE_NAME3 = "log.all.error";
    final static String EXCHANGE_NAME = "topicExchange"; //交换器名称
    @Bean
    public Queue queuetopic() {
        return new Queue(TopicConfig.QUEUE_NAME);
    }
    @Bean
    public Queue queuetopic2() {
        return new Queue(TopicConfig.QUEUE_NAME2);
    }
    @Bean
    public Queue queuetopic3() {
        return new Queue(TopicConfig.QUEUE_NAME3);
    }
    // 配置交换器
    @Bean
    TopicExchange topicExchange() {
        return new TopicExchange(TopicConfig.EXCHANGE_NAME);
    }
    // 绑定队列到交换器，并设置路由键（log.#）
    @Bean
    Binding bindingtopicExchangeQueue(Queue queuetopic, TopicExchange topicExchange) {
        return BindingBuilder.bind(queuetopic).to(topicExchange).with("log.#");
    }
    // 绑定队列到交换器，并设置路由键（log.*）
    @Bean
    Binding bindingtopicExchangeQueue2(Queue queuetopic2, TopicExchange topicExchange) {
        return BindingBuilder.bind(queuetopic2).to(topicExchange).with("log.*");
    }
    // 绑定队列到交换器，并设置路由键（log.*.error）
    @Bean
    Binding bindingtopicExchangeQueue3(Queue queuetopic3, TopicExchange topicExchange) {
        return BindingBuilder.bind(queuetopic3).to(topicExchange).with("log.*.error");
    }
}

3.3.3.2 发布消息

@Component
public class TopicSender {
    @Autowired
    private AmqpTemplate rabbitTemplate;
    public void topicSender(String message) {
        String routingKey = "log.all.error";
        System.out.println(routingKey + " 发送消息：" + message);
        this.rabbitTemplate.convertAndSend(TopicConfig.EXCHANGE_NAME, routingKey, message);
    }
}

3.3.3.3 消费消息

@Component
@RabbitListener(queues = "log")
public class TopicReceiver {
    @RabbitHandler
    public void process(String msg) {
        System.out.println("log.# 消费消息：" + msg);
    }
}

@Component
@RabbitListener(queues = "log.all")
public class TopicReceiver2 {
    @RabbitHandler
    public void process(String msg) {
        System.out.println("log.* 消费消息：" + msg);
    }
}

@Component
@RabbitListener(queues = "log.all.error")
public class TopicReceiver3 {
    @RabbitHandler
    public void process(String msg) {
        System.out.println("log.*.error 消费消息：" + msg);
    }
}

3.3.3.4 测试代码

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = RabbitmqApplication.class)
public class FanoutTest {
    @Autowired
    private FanoutSender fanoutSender;
    @Test
    public void Test() {
        SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        fanoutSender.send("Time1 => " + sf.format(new Date()));
        fanoutSender.send2("Date2 => " + sf.format(new Date()));
    }
}

输出结果：

log.all.error 发送消息：time => 2018-09-11
log.# 消费消息：time => 2018-09-11
log.*.error 消费消息：time => 2018-09-11

总结： 在Topic Exchange中“#”可以匹配所有内容，而“*”则是匹配一个字符段的内容。

以上示例代码Github地址：https://github.com/vipstone/springboot-example/tree/master/springboot-rabbitmq

参考文档

阿里 RocketMQ 优势对比：https://juejin.im/entry/5a0abfb5f265da43062a4a91

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