RabbitMQ消息模型详解
目录
一、消息队列
什么是消息队列
消息队列,即MQ,Message Queue。
消息队列是典型的:生产者、消费者模型。生产者不断向消息队列中生产消息,消费者不断的从队列中获取消息。因为消息的生产和消费都是异步的,而且只关心消息的发送和接收,没有业务逻辑的侵入,这样就实现了生产者和消费者的解耦
AMQP和JMS
MQ是消息通信的模型,并不是具体实现。现在实现MQ的有两种主流方式:AMQP、JMS。
两者间的区别和联系:
- JMS是定义了统一的接口,来对消息操作进行统一;AMQP是通过规定协议来统一数据交互的格式
- JMS限定了必须使用Java语言;AMQP只是协议,不规定实现方式,因此是跨语言的。
- JMS规定了两种消息模型;而AMQP的消息模型更加丰富
常见MQ产品
ActiveMQ:基于JMS
- RabbitMQ:基于AMQP协议,erlang语言开发,稳定性好
- RocketMQ:基于JMS,阿里巴巴产品,目前交由Apache基金会
- Kafka:分布式消息系统,高吞吐量
二、RabbitMQ
RabbitMQ是基于AMQP的一款消息管理系统
官网:
官方教程:
安装教程:
RabbitMQ 基本概念
Message
消息,消息是不具名的,它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。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。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。Binding
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。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。Connection
网络连接,比如一个TCP连接。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连接内地虚拟连接,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,这些动作都是通过信道完成。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,以复用一条 TCP 连接。Consumer
消息的消费者,表示一个从消息队列中取得消息的客户端应用程序。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,必须在连接时指定,RabbitMQ 默认的 vhost 是 / 。Broker
表示消息队列服务器实体。
三、五种消息模型
RabbitMQ提供了6种消息模型,但是第6种其实是RPC,并不是MQ,因此不予学习。那么也就剩下5种。
但是其实3、4、5这三种都属于订阅模型,只不过进行路由的方式不同。
四、简单消息模型
RabbitMQ是一个消息代理:它接受和转发消息。 你可以把它想象成一个邮局:当你把邮件放在邮箱里时,你可以确定邮差先生最终会把邮件发送给你的收件人。 在这个比喻中,RabbitMQ是邮政信箱,邮局和邮递员。
RabbitMQ与邮局的主要区别是它不处理纸张,而是接受,存储和转发数据消息的二进制数据块。
P(producer/ publisher):生产者,一个发送消息的用户应用程序。
C(consumer):消费者,消费和接收有类似的意思,消费者是一个主要用来等待接收消息的用户应用程序
队列(红色区域):rabbitmq内部类似于邮箱的一个概念。虽然消息流经rabbitmq和你的应用程序,但是它们只能存储在队列中。队列只受主机的内存和磁盘限制,实质上是一个大的消息缓冲区。许多生产者可以发送消息到一个队列,许多消费者可以尝试从一个队列接收数据。
总之:生产者将消息发送到队列,消费者从队列中获取消息,队列是存储消息的缓冲区。
代码演示
引入依赖
配置文件
获取连接
生产者
消费者
上述代码中:消息一旦被消费者接收,队列中的消息就会被删除。
如果消费者领取消息后,还没执行操作就挂掉了呢?或者抛出了异常?消息消费失败,但是RabbitMQ无从得知,这样消息就丢失了!
因此,RabbitMQ有一个ACK机制。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
手动ACK
五、工作模式
工作队列或者竞争消费者模式
工作队列,又称任务队列。主要思想就是避免执行资源密集型任务时,必须等待它执行完成。相反我们稍后完成任务,我们将任务封装为消息并将其发送到队列。 在后台运行的工作进程将获取任务并最终执行作业。当你运行许多消费者时,任务将在他们之间共享,但是一个消息只能被一个消费者获取。
这个概念在Web应用程序中特别有用,因为在短的HTTP请求窗口中无法处理复杂的任务。
接下来我们来模拟这个流程:
P:生产者:任务的发布者
C1:消费者,领取任务并且完成任务,假设完成速度较快
C2:消费者2:领取任务并完成任务,假设完成速度慢
我们可以使用basicQos方法和prefetchCount = 1设置。 这告诉RabbitMQ一次不要向工作人员发送多于一条消息。 或者换句话说,不要向工作人员发送新消息,直到它处理并确认了前一个消息。 相反,它会将其分派给不是仍然忙碌的下一个工作人员。
代码演示:
生产者
消费者1和消费者2
面试题:避免消息堆积?
1)采用workqueue,多个消费者监听同一队列。
2)接收到消息以后,而是通过线程池,异步消费。
六、发布订阅模式
解读:
1、1个生产者,多个消费者
2、每一个消费者都有自己的一个队列
3、生产者没有将消息直接发送到队列,而是发送到了交换机
4、每个队列都要绑定到交换机
5、生产者发送的消息,经过交换机到达队列,实现一个消息被多个消费者获取的目的
X(Exchanges):交换机一方面: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(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!
Exchange类型有以下几种:
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
七、订阅模型-Fanout
Fanout,也称为广播。
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
演示代码:
生产者
-
1) 声明Exchange,不再声明Queue
-
2) 发送消息到Exchange,不再发送到Queue
消费者1和消费者2
八、订阅模型-Direct
在广播模式中,生产者发布消息,所有消费者都可以获取所有消息。
在路由模式中,我们将添加一个功能 - 我们将只能订阅一部分消息。
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routing key。
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
代码演示:
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
消费者1和消费者2
九、订阅模型-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
代码演示
生产者
消费者1和消费者2
十、如何避免消息丢失?---持久化
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。
是可以将消息进行持久化
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
队列持久化
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