【愚公系列】2023年11月 Java教学课程 203-RabbitMQ（SpringAMQP）

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文章目录

🚀前言
🚀一、SpringAMQP
- 🔎1.Basic Queue 简单队列模型
- - 🦋1.1 消息发送
  - 🦋1.2 消息接收
  - 🦋1.3 测试
- 🔎2.WorkQueue
- - 🦋2.1 消息发送
  - 🦋2.2 消息接收
  - 🦋2.3 测试
  - 🦋2.4 能者多劳
- 🔎3.发布/订阅
- 🔎4.Fanout
- - 🦋4.1 声明队列和交换机
  - 🦋4.2 消息发送
  - 🦋4.3 消息接收
- 🔎5.Direct
- - 🦋5.1 基于注解声明队列和交换机
  - 🦋5.2 消息发送
- 🔎6.Topic
- - 🦋6.1 说明
  - 🦋6.2 消息发送
  - 🦋6.3 消息接收
- 🔎7.消息转换器
- - 🦋7.1 测试默认转换器
  - 🦋7.2 配置JSON转换器
🚀感谢：给读者的一封信

🚀前言

消息队列（Message Queue）是一种在软件系统中应用广泛的通信机制，用于在不同的模块或系统之间传递消息。消息队列的基本思想是将消息按照一定的规则存放在一个队列中，然后由接收方从队列中取走消息进行处理。

消息队列类型：

消息队列	介绍	语言支持	应用
ActiveMQ	开源的消息队列解决方案，支持多种协议和语言	Java	JMS、Spring等
RabbitMQ	基于AMQP协议的开源消息队列，支持多种语言编写的客户端	Erlang	Celery、Django等
Kafka	分布式流处理平台，也可以用作消息队列，适用于海量数据传输	Java/Scala	LinkedIn、Netflix等
RocketMQ	阿里巴巴开源的分布式消息队列，支持高可用、高性能	Java	云通信、支付宝等
ZeroMQ	轻量级高性能的消息队列，适用于内部通信和进程间通信等场景	C/C++/Java/Python/Ruby/Perl等	大多数语言和平台
NSQ	云服务公司Bitly开源的分布式消息队列，支持多种语言客户端	Go	聚美优品、58同城等

🚀一、SpringAMQP

Spring AMQP是一个基于Spring Framework的AMQP客户端库。它提供了一个简洁的Spring样式的编程模型，可以用于与AMQP代理交互。它实现了AMQP 0-9-1协议，并支持传输和确认模式，并提供了高级特性，例如发布/订阅、路由、事务、客户端流控制等。它与各种AMQP代理兼容，包括RabbitMQ和Apache Qpid等。Spring AMQP还提供了用于集成Spring应用程序的多个模板和适配器，以简化与AMQP代理的交互。

SpringAmqp的官方地址：https://spring.io/projects/spring-amqp

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

🔎1.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>

🦋1.1 消息发送

首先配置MQ地址，在publisher服务的application.yml中添加配置：

spring:
  rabbitmq:
    host: 127.0.0.1 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: guest # 用户名
    password: guest # 密码

然后在publisher服务中编写测试类SpringAmqpTest，并利用RabbitTemplate实现消息发送：

package cn.itcast.mq.helloworld;

import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringAmqpTest {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public 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);
    }
}

🦋1.2 消息接收

首先配置MQ地址，在consumer服务的application.yml中添加配置：

spring:
  rabbitmq:
    host: 127.0.0.1 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: guest # 用户名
    password: guest # 密码

然后在consumer服务的cn.itcast.mq.listener包中新建一个类SpringRabbitListener，代码如下：

package cn.itcast.mq.helloworld;

import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

@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 + "】");
    }
}

🦋1.3 测试

启动consumer服务，然后在publisher服务中运行测试代码，发送MQ消息

🔎2.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。

🦋2.1 消息发送

在publisher服务中的SpringAmqpTest类中添加一个测试方法：

/**
     * workQueue
     * 向队列中不停发送消息，模拟消息堆积。
     */
@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);
    }
}

🦋2.2 消息接收

要模拟多个消费者绑定同一个队列，我们在consumer服务的SpringRabbitListener中添加2个新的方法：

@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);
}

注意到这个消费者sleep了1000秒，模拟任务耗时。

🦋2.3 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。

🦋2.4 能者多劳

在spring中有一个简单的配置，可以解决这个问题。我们修改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

🔎3.发布/订阅

发布订阅的模型如图：

可以看到，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！

🔎4.Fanout

Spring AMQP的Fanout模式是一种发布/订阅模式，其中消息将被广播到多个绑定的队列中。在Fanout模式中，消息生产者将消息发送到一个交换机，该交换机将消息广播到所有与其绑定的队列。每个队列都可以使用自己的消费者来处理消息。

在Spring AMQP中，使用FanoutExchange类来实现Fanout模式。将队列与FanoutExchange绑定即可实现消息的广播。

在广播模式下，消息发送流程是这样的：

首先，生产者发送消息到FanoutExchange交换机。这个交换机是FanoutExchange类型的，也就是我们上面代码中配置的那个 “fanoutExchange”。
FanoutExchange交换机会将消息广播到和它绑定的所有队列。
所有绑定到该交换机的队列都会收到消息副本。
接下来，消费者会从各个队列中获取消息。
当一个消费者从其中一个队列中获取到消息后，该消息就会被从队列中移除。
如果队列中没有消息，那么消费者将阻塞，等待新的消息。

Fanout模式就是消息广播，消息发送到交换机后，所有与该交换机绑定的队列都会收到一份消息副本，每个队列都有自己的消费者来处理消息。这样就可以实现一个消息同时被多个消费者处理的效果。

🦋4.1 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：

package cn.itcast.mq.config;

import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.FanoutExchange;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class FanoutConfig {
    /**
     * 声明交换机
     * @return Fanout类型交换机
     */
    @Bean
    public FanoutExchange fanoutExchange(){
        return new FanoutExchange("itcast.fanout");
    }

    /**
     * 第1个队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue1(){
        return new Queue("fanout.queue1");
    }

    /**
     * 绑定队列和交换机
     */
    @Bean
    public Binding bindingQueue1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange);
    }

    /**
     * 第2个队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue2(){
        return new Queue("fanout.queue2");
    }

    /**
     * 绑定队列和交换机
     */
    @Bean
    public Binding bindingQueue2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange);
    }
}

🦋4.2 消息发送

在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法：

@Test
public void testFanoutExchange() {
    // 队列名称
    String exchangeName = "itcast.fanout";
    // 消息
    String message = "hello, everyone!";
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
}

🦋4.3 消息接收

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 + "】");
}

🔎5.Direct

Direct模式是指消息会被发送到对应的Exchange后，根据RoutingKey直接路由到对应的队列中。在Spring AMQP中，需要创建一个DirectExchange和对应的Queue，然后将Queue绑定到DirectExchange上，同时指定RoutingKey，即可完成Direct模式的配置。

在Direct模型消息发送流程如下：

创建RabbitTemplate对象，并设置连接工厂和消息转换器。
调用RabbitTemplate对象的convertAndSend方法，将消息发送到交换机。
在convertAndSend方法中指定交换机名称、路由键和消息对象。
RabbitTemplate对象将消息转换为字节数组，发送到指定的交换机。
交换机接收到消息后，会根据路由键将消息发送到相应的队列。
消息被队列接收后，等待消费者进行消费。
消费者从队列中取出消息，并进行处理。

Direct模式是一种简单的消息模式，它将消息直接发送到指定的队列，适合于一对一的消息交互场景。在发送消息时需要指定队列名称和路由键，接收者需要监听相应的队列和路由键。

🦋5.1 基于注解声明队列和交换机

基于@Bean的方式声明队列和交换机比较麻烦，Spring还提供了基于注解方式来声明。

在consumer的SpringRabbitListener中添加两个消费者，同时基于注解来声明队列和交换机：

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "direct.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.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 = "itcast.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 + "】");
}

🦋5.2 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 = "itcast.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);
}

🔎6.Topic

🦋6.1 说明

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

图示：

解释：

Queue1：绑定的是china.# ，因此凡是以 china.开头的routing key 都会被匹配到。包括china.news和china.weather
Queue2：绑定的是#.news ，因此凡是以 .news结尾的 routing key 都会被匹配。包括china.news和japan.news

🦋6.2 消息发送

在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法：

/**
     * topicExchange
     */
@Test
public void testSendTopicExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "itcast.topic";
    // 消息
    String message = "喜报！孙悟空大战哥斯拉，胜!";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message);
}

🦋6.3 消息接收

在consumer服务的SpringRabbitListener中添加方法：

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "china.#"
))
public void listenTopicQueue1(String msg){
    System.out.println("消费者接收到topic.queue1的消息：【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue2"),
    exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "#.news"
))
public void listenTopicQueue2(String msg){
    System.out.println("消费者接收到topic.queue2的消息：【" + msg + "】");
}

🔎7.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。众所周知，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

🦋7.1 测试默认转换器

我们修改消息发送的代码，发送一个Map对象：

@Test
public void testSendMap() throws InterruptedException {
    // 准备消息
    Map<String,Object> msg = new HashMap<>();
    msg.put("name", "Jack");
    msg.put("age", 21);
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("simple.queue", msg);
}

停止consumer服务

发送消息后查看控制台：

🦋7.2 配置JSON转换器

显然，JDK序列化方式并不合适。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>

配置消息转换器。

在启动类中添加一个Bean即可：

@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){
    return new Jackson2JsonMessageConverter();
}

每个工程启动类均增加

创建一个新的queue：object.queue

消息发送

@RabbitListener(queues = "object.queue")
public void listenObjectQueueMessage(Map<String, Object> obj) throws InterruptedException {
    System.err.println("消费者.......接收到对象消息：【" + obj + "】" + LocalDateTime.now());
    Thread.sleep(200);
}

消息接收

@RabbitListener(queues = "object.queue")
public void listenObjectQueueMessage(Map<String, Object> obj) throws InterruptedException {
    System.err.println("消费者.......接收到对象消息：【" + obj + "】" + LocalDateTime.now());
    Thread.sleep(200);
}

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🔎1.Basic Queue 简单队列模型

🦋1.1 消息发送

🦋1.2 消息接收

🦋1.3 测试

🔎2.WorkQueue

🦋2.1 消息发送

🦋2.2 消息接收

🦋2.3 测试

🦋2.4 能者多劳

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🦋6.3 消息接收

🔎7.消息转换器

🦋7.1 测试默认转换器

🦋7.2 配置JSON转换器

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