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RabbitMQ系列（二）深入了解RabbitMQ工作原理及簡單使用

本文轉載自   查看原文   2018-07-06 19:19   74019    core-rabbitmq/ java/ mq/ core-java

深入了解RabbitMQ工作原理及簡單使用

RabbitMQ系列文章

  1. RabbitMQ在Ubuntu上的環境搭建
  2. 深入了解RabbitMQ工作原理及簡單使用
  3. RabbitMQ交換器Exchange介紹與實踐
  4. RabbitMQ事務和Confirm發送方消息確認——深入解讀
  5. 使用Docker部署RabbitMQ集群
  6. 你不知道的RabbitMQ集群架構全解

RabbitMQ簡介

在介紹RabbitMQ之前實現要介紹一下MQ，MQ是什么？

MQ全稱是Message Queue，可以理解為消息隊列的意思，簡單來說就是消息以管道的方式進行傳遞。

RabbitMQ是一個實現了AMQP（Advanced Message Queuing Protocol）高級消息隊列協議的消息隊列服務，用Erlang語言的。

使用場景

在我們秒殺搶購商品的時候，系統會提醒我們稍等排隊中，而不是像幾年前一樣頁面卡死或報錯給用戶。

像這種排隊結算就用到了消息隊列機制，放入通道里面一個一個結算處理，而不是某個時間斷突然涌入大批量的查詢新增把數據庫給搞宕機，所以RabbitMQ本質上起到的作用就是削峰填谷，為業務保駕護航。

為什么選擇RabbitMQ

現在的市面上有很多MQ可以選擇，比如ActiveMQ、ZeroMQ、Appche Qpid，那問題來了為什么要選擇RabbitMQ？

  1. 除了Qpid，RabbitMQ是唯一一個實現了AMQP標准的消息服務器；
  2. 可靠性，RabbitMQ的持久化支持，保證了消息的穩定性；
  3. 高並發，RabbitMQ使用了Erlang開發語言，Erlang是為電話交換機開發的語言，天生自帶高並發光環，和高可用特性；
  4. 集群部署簡單，正是應為Erlang使得RabbitMQ集群部署變的超級簡單；
  5. 社區活躍度高，根據網上資料來看，RabbitMQ也是首選；

工作機制

生產者、消費者和代理

在了解消息通訊之前首先要了解3個概念：生產者、消費者和代理。

生產者：消息的創建者，負責創建和推送數據到消息服務器；

消費者：消息的接收方，用於處理數據和確認消息；

代理：就是RabbitMQ本身，用於扮演“快遞”的角色，本身不生產消息，只是扮演“快遞”的角色。

消息發送原理

首先你必須連接到Rabbit才能發布和消費消息，那怎么連接和發送消息的呢？

你的應用程序和Rabbit Server之間會創建一個TCP連接，一旦TCP打開，並通過了認證，認證就是你試圖連接Rabbit之前發送的Rabbit服務器連接信息和用戶名和密碼，有點像程序連接數據庫，使用Java有兩種連接認證的方式，后面代碼會詳細介紹，一旦認證通過你的應用程序和Rabbit就創建了一條AMQP信道（Channel）。

信道是創建在“真實”TCP上的虛擬連接，AMQP命令都是通過信道發送出去的，每個信道都會有一個唯一的ID，不論是發布消息，訂閱隊列或者介紹消息都是通過信道完成的。

為什么不通過TCP直接發送命令？

對於操作系統來說創建和銷毀TCP會話是非常昂貴的開銷，假設高峰期每秒有成千上萬條連接，每個連接都要創建一條TCP會話，這就造成了TCP連接的巨大浪費，而且操作系統每秒能創建的TCP也是有限的，因此很快就會遇到系統瓶頸。

如果我們每個請求都使用一條TCP連接，既滿足了性能的需要，又能確保每個連接的私密性，這就是引入信道概念的原因。

你必須知道的Rabbit

想要真正的了解Rabbit有些名詞是你必須知道的。

包括：ConnectionFactory（連接管理器）、Channel（信道）、Exchange（交換器）、Queue（隊列）、RoutingKey（路由鍵）、BindingKey（綁定鍵）。

ConnectionFactory（連接管理器）：應用程序與Rabbit之間建立連接的管理器，程序代碼中使用；

Channel（信道）：消息推送使用的通道；

Exchange（交換器）：用於接受、分配消息；

Queue（隊列）：用於存儲生產者的消息；

RoutingKey（路由鍵）：用於把生成者的數據分配到交換器上；

BindingKey（綁定鍵）：用於把交換器的消息綁定到隊列上；

看到上面的解釋，最難理解的路由鍵和綁定鍵了，那么他們具體怎么發揮作用的，請看下圖：

關於更多交換器的信息，我們在后面再講。

消息持久化

Rabbit隊列和交換器有一個不可告人的秘密，就是默認情況下重啟服務器會導致消息丟失，那么怎么保證Rabbit在重啟的時候不丟失呢？答案就是消息持久化。

當你把消息發送到Rabbit服務器的時候，你需要選擇你是否要進行持久化，但這並不能保證Rabbit能從崩潰中恢復，想要Rabbit消息能恢復必須滿足3個條件：

  1. 投遞消息的時候durable設置為true，消息持久化，代碼：channel.queueDeclare(x, true, false, false, null)，參數2設置為true持久化；
  2. 設置投遞模式deliveryMode設置為2（持久），代碼：channel.basicPublish(x, x, MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN,x)，參數3設置為存儲純文本到磁盤；
  3. 消息已經到達持久化交換器上；
  4. 消息已經到達持久化的隊列；

持久化工作原理

Rabbit會將你的持久化消息寫入磁盤上的持久化日志文件，等消息被消費之后，Rabbit會把這條消息標識為等待垃圾回收。

持久化的缺點

消息持久化的優點顯而易見，但缺點也很明顯，那就是性能，因為要寫入硬盤要比寫入內存性能較低很多，從而降低了服務器的吞吐量，盡管使用SSD硬盤可以使事情得到緩解，但他仍然吸干了Rabbit的性能，當消息成千上萬條要寫入磁盤的時候，性能是很低的。

所以使用者要根據自己的情況，選擇適合自己的方式。

虛擬主機

每個Rabbit都能創建很多vhost，我們稱之為虛擬主機，每個虛擬主機其實都是mini版的RabbitMQ，擁有自己的隊列，交換器和綁定，擁有自己的權限機制。

vhost特性

  1. RabbitMQ默認的vhost是“/”開箱即用；

  2. 多個vhost是隔離的，多個vhost無法通訊，並且不用擔心命名沖突（隊列和交換器和綁定），實現了多層分離；

  3. 創建用戶的時候必須指定vhost；

vhost操作

可以通過rabbitmqctl工具命令創建：

rabbitmqctl add_vhost[vhost_name]

刪除vhost：

rabbitmqctl delete_vhost[vhost_name]

查看所有的vhost：

rabbitmqctl list_vhosts

環境搭建

前文我們已經介紹了Ubuntu搭建RabbitMQ的步驟：RabbitMQ在Ubuntu上的環境搭建

如果你是在Windows10上去安裝那就更簡單了，先放下載地址：

Erlang/Rabbit Server百度網盤鏈接：https://pan.baidu.com/s/1TnKDV-ZuXLiIgyK8c8f9dg 密碼：wct9

當然也可去Erlang和Rabbit官網去下，就是速度比較慢。我的百度雲Rabbit最新版本：3.7.6，Erlang版本：20.2，注意：不要下載最新的Erlang，在Windows10上打開擴展插件有問題，打不開。

  1. 安裝Erlang；

  2. 安裝Rabbit Server；

  3. 進入安裝目錄\sbin下，使用命令“rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management”啟動網頁管理插件；

  4. 重啟Rabbit服務；

使用：http://localhost:15672進行測試，默認的登陸賬號為：guest，密碼為：guest

重復安裝Rabbit Server的坑

如果不是第一次在Windows上安裝Rabbit Server一定要把Rabbit和Erlang卸載干凈之后，找到注冊表：HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Ericsson\Erlang\ErlSrv 刪除其下的所有項。

不然會出現Rabbit安裝之后啟動不了的情況，理論上卸載的順序也是先Rabbit在Erlang。

代碼實現

java版實現，使用maven項目，創建可以查看：MyEclipse2017破解設置與maven項目搭建

項目創建成功之后，添加Rabbit Client jar包，只需要在pom.xml里面配置，如下信息：

 <dependency>
  <groupId>com.rabbitmq</groupId>
  <artifactId>amqp-client</artifactId>
  <version>5.2.0</version>
</dependency>

java實現代碼分為兩個類，第一個是創建Rabbit連接，第二是應用類使用最簡單的方式發布和消費消息。

Rabbit的連接，兩種方式：

方式一：

public static Connection GetRabbitConnection() {
	ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
	factory.setUsername(Config.UserName);
	factory.setPassword(Config.Password);
	factory.setVirtualHost(Config.VHost);
	factory.setHost(Config.Host);
	factory.setPort(Config.Port);
	Connection conn = null;
	try {
		conn = factory.newConnection();
	} catch (Exception e) {
		e.printStackTrace();
	}
	return conn;
}

方式二：

public static Connection GetRabbitConnection2() {
	ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
	// 連接格式：amqp://userName:password@hostName:portNumber/virtualHost
	String uri = String.format("amqp://%s:%s@%s:%d%s", Config.UserName, Config.Password, Config.Host, Config.Port,
			Config.VHost);
	Connection conn = null;
	try {
		factory.setUri(uri);
		factory.setVirtualHost(Config.VHost);
		conn = factory.newConnection();
	} catch (Exception e) {
		e.printStackTrace();
	}
	return conn;
}

第二部分：應用類，使用最簡單的方式發布和消費消息

public static void main(String[] args) {
	Publisher(); // 推送消息

	Consumer(); // 消費消息
}

/**
 * 推送消息
 */
public static void Publisher() {
	// 創建一個連接
	Connection conn = ConnectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
	if (conn != null) {
		try {
			// 創建通道
			Channel channel = conn.createChannel();
			// 聲明隊列【參數說明：參數一：隊列名稱，參數二：是否持久化；參數三：是否獨占模式；參數四：消費者斷開連接時是否刪除隊列；參數五：消息其他參數】
			channel.queueDeclare(Config.QueueName, false, false, false, null);
			String content = String.format("當前時間：%s", new Date().getTime());
			// 發送內容【參數說明：參數一：交換機名稱；參數二：隊列名稱，參數三：消息的其他屬性-routing headers，此屬性為MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN用於設置純文本消息存儲到硬盤；參數四：消息主體】
			channel.basicPublish("", Config.QueueName, null, content.getBytes("UTF-8"));
			System.out.println("已發送消息：" + content);
			// 關閉連接
			channel.close();
			conn.close();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

/**
 * 消費消息
 */
public static void Consumer() {
	// 創建一個連接
	Connection conn = ConnectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
	if (conn != null) {
		try {
			// 創建通道
			Channel channel = conn.createChannel();
			// 聲明隊列【參數說明：參數一：隊列名稱，參數二：是否持久化；參數三：是否獨占模式；參數四：消費者斷開連接時是否刪除隊列；參數五：消息其他參數】
			channel.queueDeclare(Config.QueueName, false, false, false, null);

			// 創建訂閱器，並接受消息
			channel.basicConsume(Config.QueueName, false, "", new DefaultConsumer(channel) {
				@Override
				public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties,
						byte[] body) throws IOException {
					String routingKey = envelope.getRoutingKey(); // 隊列名稱
					String contentType = properties.getContentType(); // 內容類型
					String content = new String(body, "utf-8"); // 消息正文
					System.out.println("消息正文：" + content);
					channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false); // 手動確認消息【參數說明：參數一：該消息的index；參數二：是否批量應答，true批量確認小於index的消息】
				}
			});

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

代碼里面已經寫了很詳細的注釋，在這里也不過多的介紹了。

執行效果，如圖：


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