RabbitMQ的队列模式你真的懂吗

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公众号JavaEdge 2024-09-11 23:29:09 博主文章分类：消息队列 ©著作权

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0 前言

官网描述六类工作队列模式：

简单队列模式：最简单的工作队列，一个消息生产者，一个消息消费者，一个队列。另称点对点模式
工作模式：一个消息生产者，一个交换器，一个消息队列，多个消费者。也称点对点模式
发布/订阅模式：无选择接收消息，一个消息生产者，一个交换器，多个消息队列，多个消费者
路由模式：基于发布/订阅模式，有选择的接收消息，即通过 routing 路由进行匹配条件是否满足接收消息
主题模式：同样是在发布/订阅模式的基础上，根据主题匹配进行筛选是否接收消息，比第四类更灵活
RPC模式：拥有请求/回复的。也就是有响应的，这是其它都没的

1 简单队列模式

1 实现功能

一个生产者 P 发送消息到队列 Q，一个消费者 C 接收：

Pro

Pro负责创建消息队列，并发送消息入列：

获取连接
创建通道
创建队列声明
发送消息
关闭队列

public class Producer {

    private static final String QUEUE_NAME = "test_queue";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Connection newConnection = MQConnectionUtils.newConnection();
        Channel channel = newConnection.createChannel();
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        String msg = "我是生产者生成的消息";
        System.out.println("生产者发送消息:" + msg);
        channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, msg.getBytes());
        channel.close();
        newConnection.close();
    }
}

Con

获取连接
获取通道
监听队列

public class Customer {

    private static final String QUEUE_NAME = "test_queue";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        System.out.println("002");
        Connection newConnection = MQConnectionUtils.newConnection();
        Channel channel = newConnection.createChannel();
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        DefaultConsumer defaultConsumer = new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body)
                    throws IOException {
                String msgString = new String(body, "UTF-8");
                System.out.println("消费者获取消息:" + msgString);
            }
        };
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, defaultConsumer);
    }
}

创建vhost

2 工作队列模式

将耗时的任务分发给多个消费者（工作者）。

主要解决：处理资源密集型任务，且还要等他完成。有了工作队列，就可将具体的工作放到后面去做，将工作封装为一个消息，发送到队列中，一个工作进程就可取出消息并完成工作。若启动了多个工作进程，则工作就可在多个进程间共享。

工作队列也称公平性队列模式，循环分发，若有两个消费者，默认RabbitMQ按序将每条消息发给下一个 Con，每个消费者获得相同数量的消息，即轮询。

Pro

创建50个消息

public class Producer2 {

    private static final String QUEUE_NAME = "test_queue";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Connection newConnection = MQConnectionUtils.newConnection();
        Channel channel = newConnection.createChannel();
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
         /**保证一次只分发一次 限制发送给同一个消费者 不得超过一条消息 */
        channel.basicQos(1);
        for (int i = 1; i <= 50; i++) {
            String msg = "生产者消息_" + i;
            System.out.println("生产者发送消息:" + msg);
            channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, msg.getBytes());
        }
        channel.close();
        newConnection.close();
    }
}

Con

public class Customer2_1 {

    private static final String QUEUE_NAME = "test_queue";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        System.out.println("001");
        Connection newConnection = MQConnectionUtils.newConnection();
        final Channel channel = newConnection.createChannel();
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        /** 保证一次只分发一次 限制发送给同一个消费者 不得超过一条消息 */
        channel.basicQos(1);
        DefaultConsumer defaultConsumer = new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body)
                    throws IOException {
                String msgString = new String(body, "UTF-8");
                System.out.println("消费者获取消息:" + msgString);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (Exception e) {
                } finally {
                    channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false);
                }
            }
        };
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, defaultConsumer);
    }
}

循环分发

启动生产者

启动两个消费者

Pro发送了50条消息进入队列，而上方消费者启动图里很明显的看到轮询的效果，就是每个消费者会分到相同的队列任务。

公平分发

由于上方模拟的是非常简单的消息队列的消费，假如有一些非常耗时的任务，某个消费者在缓慢地进行处理，而另一个消费者则空闲，显然是非常消耗资源的。如一个1年的程序员，跟一个3年的程序员，分配相同的任务量，明显3年的程序员处理起来更加得心应手，很快就无所事事了，但是3年的程序员拿着非常高的薪资！显然3年的程序员应该承担更多的责任，咋办？

发生上述问题的原因是 RabbitMQ 收到消息后就立即分发出去，而没有确认各个工作者未返回确认的消息数量，类似UDP，面向无连接。可用 basicQos，并将参数 prefetchCount 设为1，告诉 RabbitMQ 我每次值处理一条消息，你要等我处理完了再分给我下一个。这样 RabbitMQ 就不会轮流分发了，而是寻找空闲的工作者进行分发。

final Channel channel = newConnection.createChannel();
channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
/** 保证一次只分发一次 限制发送给同一个消费者 不得超过一条消息 */
channel.basicQos(1);

消息持久化

背景

上边我们提到的公平分发是由消费者收取消息时确认解决的，但是这里面又会出现被 kill 的情况。

当有多个消费者同时收取消息，且每个消费者在接收消息的同时，还要处理其它的事情，且会消耗很长的时间。在此过程中可能会出现一些意外，比如消息接收到一半的时候，一个消费者死掉了。

这种情况要使用消息接收确认机制，可以执行上次宕机的消费者没有完成的事情。

但是在默认情况下，我们程序创建的消息队列以及存放在队列里面的消息，都是非持久化的。当RabbitMQ死掉了或者重启了，上次创建的队列、消息都不会保存。咋办？

参数配置

参数配置一：生产者创建队列声明时，修改第二个参数为 true

/**3.创建队列声明 */
channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, null);

参数配置二：生产者发送消息时，修改第三个参数为MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN

for (int i = 1; i <= 50; i++) {
    String msg = "生产者消息_" + i;
    System.out.println("生产者发送消息:" + msg);
    channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN, msg.getBytes());
}

小结

循环分发：消费者端在信道上打开消息应答机制，并确保能返回接收消息的确认信息，这样可以保证消费者发生故障也不会丢失消息
消息持久化：服务器端和客户端都要指定队列的持久化和消息的持久化，这样可以保证RabbitMQ重启，队列和消息也不会丢失
公平分发：指定消费者接收的消息个数，避免出现消息均匀推送出现的资源不合理利用的问题

3 发布订阅模式

工作队列模式是直接在生产者与消费者里声明好一个队列，消息就只会对应同类型的消费者。这种只处理同种类型的消息有弊端。

3.1 案例

门户网站，用户注册完后一般都会发送消息通知用户注册结果。如在一个系统中，用户注册信息有邮箱、手机号，在注册完后会向邮箱和手机号都发送注册完成信息。

利用 MQ 实现业务异步处理，若用工作队列，就声明一个注册信息队列。注册完成后生产者向队列提交一条注册数据，消费者取出数据同时向邮箱以及手机号发送两条消息。但实际上邮箱和手机号信息发送实际上是不同的业务逻辑，不应放在一块处理。

这时就可利用发布/订阅模式将消息发送到转换机（EXCHANGE），声明两个不同的队列（邮箱、手机），并绑定到交换机。这样生产者只需要发布一次消息，两个队列都会接收到消息发给对应的消费者：

只需简单的将队列绑定到交换机。一个发送到交换机的消息都会被转发到与该交换机绑定的所有队列。就像子网广播，每台子网内的主机都获得一份复制的消息。

3.2 啥是发布订阅模式

可将消息发送给不同类型的消费者。即发布一次，消费多个：

X表示交换机、红色表示队列。

展示邮件、短信的例子，通过绑定到一个交换机，但是

3.3 实战

public class ProducerFanout {

    private static final String EXCHANGE_NAME = "fanout_exchange";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        /** 1.创建新的连接 */
        Connection connection = MQConnectionUtils.newConnection();
        /** 2.创建通道 */
        Channel channel = connection.createChannel();
        /** 3.绑定的交换机 参数1交互机名称 参数2 exchange类型 */
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "fanout");
        /** 4.发送消息 */
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            String message = "用户注册消息：" + i;
            System.out.println("[send]：" + message);
              // 第二个参数为空类似于表示全局广播，只要绑定到该队列上的消费者理论上是都可收到
            channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, "", null, message.getBytes("utf-8"));
            try {
                Thread.sleep(5 * i);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        /** 5.关闭通道、连接 */
        channel.close();
        connection.close();
        /** 注意：如果消费没有绑定交换机和队列，则消息会丢失 */
    }
}

邮件消费者

public class ConsumerEmailFanout {

    private static final String QUEUE_NAME = "consumerFanout_email";
    private static final String EXCHANGE_NAME = "fanout_exchange";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        System.out.println("邮件消费者启动");
        /* 1.创建新的连接 */
        Connection connection = MQConnectionUtils.newConnection();
        /* 2.创建通道 */
        Channel channel = connection.createChannel();
        /* 3.消费者关联队列 */
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        /* 4.消费者绑定交换机 参数1 队列 参数2交换机 参数3 routingKey */
          // 第三个参数置为空时，可以接收到生产者所有的消息（生产者 routingKey 参数为空时）
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "");
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body)
                    throws IOException {
                String msg = new String(body, "UTF-8");
                System.out.println("消费者获取生产者消息:" + msg);
            }
        };
        /* 5.消费者监听队列消息 */
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

短信消费者

public class ConsumerSMSFanout {

    private static final String QUEUE_NAME = "ConsumerFanout_sms";
    private static final String EXCHANGE_NAME = "fanout_exchange";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        System.out.println("短信消费者启动");
        /* 1.创建新的连接 */
        Connection connection = MQConnectionUtils.newConnection();
        /* 2.创建通道 */
        Channel channel = connection.createChannel();
        /* 3.消费者关联队列 */
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        /* 4.消费者绑定交换机 参数1 队列 参数2交换机 参数3 routingKey */
          // 第三个参数置为空时，可接收到生产者所有的消息（生产者 routingKey 参数为空时）
        channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "");
        DefaultConsumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body)
                    throws IOException {
                String msg = new String(body, "UTF-8");
                System.out.println("消费者获取生产者消息:" + msg);
            }
        };
        /* 5.消费者监听队列消息 */
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
    }
}

运行

先运行两个con，再运行pro。如没有提前将队列绑定到交换机，直接运行pro，消息是不会发到任何队列里的。

生产者

短信消费者

RabbitMQ的队列模式你真的懂吗_System

邮件消费者

小结

相比工作模式，发布订阅模式引入了交换机，类型上更灵活。

pro不是直接操作队列，而是将数据发给交换机，由交换机将数据发给与之绑定的队列。从不加特定参数的运行结果中可以看到，两种类型的消费者（email，sms）都收到相同数量消息。

必须声明交换机，并设置模式：channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "fanout")，fanout 指分发模式（将每一条消息都发送到与交换机绑定的队列）

队列必须绑定交换机：channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, "");

生产者发送消息到交换机，多个消费者声明多个队列，与交换机进行绑定，队列中的消息可以被所有消费者消费，类似QQ群消息

4 路由模式

就是发布订阅模式（Publish/Subscribe Pattern）中的直连交换机（Direct Exchange）。一种基于路由键（Routing Key）来路由消息的模式。在这种模式下，生产者发送消息时会指定一个路由键，交换机会根据这个路由键将消息路由到与之匹配的队列。

Pro

使用 channel.basicPublish 方法发送消息，并指定交换机名称和路由键。交换机会根据路由键将消息路由到与之匹配的队列。

Con

在消费者代码中，我们声明了一个直接交换机（direct 类型），并绑定了一个队列。在绑定队列时，我们使用 channel.queueBind 方法，并指定交换机名称、队列名称和路由键。交换机会根据路由键将消息路由到与之匹配的队列。

特点

路由键匹配：消息的路由键必须与队列绑定的路由键完全匹配，才能将消息路由到该队列。
直接交换机：直接交换机根据路由键进行精确匹配，适用于需要精确控制消息路由的场景。

通过这种方式，路由模式可以实现基于路由键的精确消息路由，适用于需要将消息发送到特定队列的场景。

5 主题模式

属于发布订阅模式的TopicExchange(主题交换机)。Queue 通过 routing key 绑定到 TopicExchange，当消息到达TopicExchange后，TopicEkchange 根据消息的 routing key 将消息路由到一个或者多个Queue。

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