RabbitMQ系列（三）RabbitMQ交換器Exchange介紹與實踐

王磊的部落格發表於2018-07-11
MQ

導讀

有了Rabbit的基礎知識之後（基礎知識詳見：深入解讀RabbitMQ工作原理及簡單使用），本章我們重點學習一下Rabbit裡面的exchange（交換器）的知識。

交換器分類

RabbitMQ的Exchange（交換器）分為四類：

  • direct（預設）
  • headers
  • fanout
  • topic

其中headers交換器允許你匹配AMQP訊息的header而非路由鍵，除此之外headers交換器和direct交換器完全一致，但效能卻很差，幾乎用不到，所以我們本文也不做講解。

注意： fanout、topic交換器是沒有歷史資料的，也就是說對於中途建立的佇列，獲取不到之前的訊息。

1、direct交換器

direct為預設的交換器型別，也非常的簡單，如果路由鍵匹配的話，訊息就投遞到相應的佇列，如圖：

RabbitMQ系列（三）RabbitMQ交換器Exchange介紹與實踐

使用程式碼：channel.basicPublish("", QueueName, null, message)推送direct交換器訊息到對於的佇列，空字元為預設的direct交換器，用佇列名稱當做路由鍵。

direct交換器程式碼示例

傳送端：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
// 宣告佇列【引數說明：引數一：佇列名稱，引數二：是否持久化；引數三：是否獨佔模式；引數四：消費者斷開連線時是否刪除佇列；引數五：訊息其他引數】
channel.queueDeclare(config.QueueName, false, false, false, null);
String message = String.format("當前時間：%s", new Date().getTime());
// 推送內容【引數說明：引數一：交換機名稱；引數二：佇列名稱，引數三：訊息的其他屬性-路由的headers資訊；引數四：訊息主體】
channel.basicPublish("", config.QueueName, null, message.getBytes("UTF-8"));
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接收端，持續接收訊息：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
// 宣告佇列【引數說明：引數一：佇列名稱，引數二：是否持久化；引數三：是否獨佔模式；引數四：消費者斷開連線時是否刪除佇列；引數五：訊息其他引數】
channel.queueDeclare(config.QueueName, false, false, false, null);
Consumer defaultConsumer = new DefaultConsumer(channel) {
	@Override
	public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties,
			byte[] body) throws IOException {
		String message = new String(body, "utf-8"); // 訊息正文
		System.out.println("收到訊息 => " + message);
		channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false); // 手動確認訊息【引數說明：引數一：該訊息的index；引數二：是否批量應答，true批量確認小於當前id的訊息】
	}
};
channel.basicConsume(config.QueueName, false, "", defaultConsumer);
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接收端，獲取單條訊息

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.queueDeclare(config.QueueName, false, false, false, null);
GetResponse resp = channel.basicGet(config.QueueName, false);
String message = new String(resp.getBody(), "UTF-8");
channel.basicAck(resp.getEnvelope().getDeliveryTag(), false); // 訊息確認
複製程式碼

持續訊息獲取使用：basic.consume；單個訊息獲取使用：basic.get。

注意： 不能使用for迴圈單個訊息消費來替代持續訊息消費，因為這樣效能很低；

公平排程

當接收端訂閱者有多個的時候，direct會輪詢公平的分發給每個訂閱者（訂閱者訊息確認正常），如圖：

RabbitMQ系列（三）RabbitMQ交換器Exchange介紹與實踐

訊息的發後既忘特性

發後既忘模式是指接受者不知道訊息的來源，如果想要指定訊息的傳送者，需要包含在傳送內容裡面，這點就像我們在信件裡面註明自己的姓名一樣，只有這樣才能知道傳送者是誰。

訊息確認

看了上面的程式碼我們可以知道，訊息接收到之後必須使用channel.basicAck()方法手動確認（非自動確認刪除模式下），那麼問題來了。

訊息收到未確認會怎麼樣？

如果應用程式接收了訊息，因為bug忘記確認接收的話，訊息在佇列的狀態會從“Ready”變為“Unacked”，如圖：

RabbitMQ系列（三）RabbitMQ交換器Exchange介紹與實踐

如果訊息收到卻未確認，Rabbit將不會再給這個應用程式傳送更多的訊息了，這是因為Rabbit認為你沒有準備好接收下一條訊息。

此條訊息會一直保持Unacked的狀態，直到你確認了訊息，或者斷開與Rabbit的連線，Rabbit會自動把訊息改完Ready狀態，分發給其他訂閱者。

當然你可以利用這一點，讓你的程式延遲確認該訊息，直到你的程式處理完相應的業務邏輯，這樣可以有效的防治Rabbit給你過多的訊息，導致程式崩潰。

訊息確認Demo：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.queueDeclare(config.QueueName, false, false, false, null);
GetResponse resp = channel.basicGet(config.QueueName, false);
String message = new String(resp.getBody(), "UTF-8");
channel.basicAck(resp.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);
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channel.basicAck(long deliveryTag, boolean multiple)為訊息確認，引數1：訊息的id；引數2：是否批量應答，true批量確認小於次id的訊息。

總結：消費者消費的每條訊息都必須確認。

訊息拒絕

訊息在確認之前，可以有兩個選擇：

選擇1：斷開與Rabbit的連線，這樣Rabbit會重新把訊息分派給另一個消費者；

選擇2：拒絕Rabbit傳送的訊息使用channel.basicReject(long deliveryTag, boolean requeue)，引數1：訊息的id；引數2：處理訊息的方式，如果是true，Rabbib會重新分配這個訊息給其他訂閱者，如果設定成false的話，Rabbit會把訊息傳送到一個特殊的“死信”佇列，用來存放被拒絕而不重新放入佇列的訊息。

訊息拒絕Demo：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.queueDeclare(config.QueueName, false, false, false, null);
GetResponse resp = channel.basicGet(config.QueueName, false);
String message = new String(resp.getBody(), "UTF-8");
channel.basicReject(resp.getEnvelope().getDeliveryTag(), true); //訊息拒絕
複製程式碼

2、fanout交換器——釋出/訂閱模式

fanout有別於direct交換器，fanout是一種釋出/訂閱模式的交換器，當你傳送一條訊息的時候，交換器會把訊息廣播到所有附加到這個交換器的佇列上。

比如使用者上傳了自己的頭像，這個時候圖片需要清除快取，同時使用者應該得到積分獎勵，你可以把這兩個佇列繫結到圖片上傳的交換器上，這樣當有第三個、第四個上傳完圖片需要處理的需求的時候，原來的程式碼可以不變，只需要新增一個訂閱訊息即可，這樣傳送方和消費者的程式碼完全解耦，並可以輕而易舉的新增新功能了。

和direct交換器不同，我們在傳送訊息的時候新增channel.exchangeDeclare(ExchangeName, "fanout")，這行程式碼宣告fanout交換器。

傳送端：

final String ExchangeName = "fanoutec"; // 交換器名稱
Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.exchangeDeclare(ExchangeName, "fanout"); // 宣告fanout交換器
String message = "時間：" + new Date().getTime();
channel.basicPublish(ExchangeName, "", null, message.getBytes("UTF-8"));
複製程式碼

接受訊息不同於direct，我們需要宣告fanout路由器，並使用預設的佇列繫結到fanout交換器上。

接收端：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.exchangeDeclare(ExchangeName, "fanout"); // 宣告fanout交換器
String queueName = channel.queueDeclare().getQueue(); // 宣告佇列
channel.queueBind(queueName, ExchangeName, "");
Consumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
	@Override
	public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties,
			byte[] body) throws IOException {
		String message = new String(body, "UTF-8");
	}
};
channel.basicConsume(queueName, true, consumer);
複製程式碼

fanout和direct的區別最多的在接收端，fanout需要繫結佇列到對應的交換器用於訂閱訊息。

其中channel.queueDeclare().getQueue()為隨機佇列，Rabbit會隨機生成佇列名稱，一旦消費者斷開連線，該佇列會自動刪除。

注意： 對於fanout交換器來說routingKey（路由鍵）是無效的，這個引數是被忽略的。

3、topic交換器——匹配訂閱模式

最後介紹的是topic交換器，topic交換器執行和fanout類似，但是可以更靈活的匹配自己想要訂閱的資訊，這個時候routingKey路由鍵就排上用場了，使用路由鍵進行訊息（規則）匹配。

假設我們現在有一個日誌系統，會把所有日誌級別的日誌傳送到交換器，warning、log、error、fatal，但我們只想處理error以上的日誌，要怎麼處理？這就需要使用topic路由器了。

topic路由器的關鍵在於定義路由鍵，定義routingKey名稱不能超過255位元組，使用“.”作為分隔符，例如：com.mq.rabbit.error。

消費訊息的時候routingKey可以使用下面字元匹配訊息：

  • "*"匹配一個分段(用“.”分割)的內容；
  • "#"匹配0和多個字元；

例如釋出了一個“com.mq.rabbit.error”的訊息：

能匹配上的路由鍵：

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

不能匹配上的路由鍵：

所以如果想要訂閱所有訊息，可以使用“#”匹配。

注意： fanout、topic交換器是沒有歷史資料的，也就是說對於中途建立的佇列，獲取不到之前的訊息。

釋出端：

String routingKey = "com.mq.rabbit.error";
Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.exchangeDeclare(ExchangeName, "topic"); // 宣告topic交換器
String message = "時間：" + new Date().getTime();
channel.basicPublish(ExchangeName, routingKey, null, message.getBytes("UTF-8"));
複製程式碼

接收端：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.exchangeDeclare(ExchangeName, "topic"); // 宣告topic交換器
String queueName = channel.queueDeclare().getQueue(); // 宣告佇列
String routingKey = "#.error";
channel.queueBind(queueName, ExchangeName, routingKey);
Consumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
	@Override
	public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties,
			byte[] body) throws IOException {
		String message = new String(body, "UTF-8");
		System.out.println(routingKey + "|接收訊息 => " + message);
	}
};
channel.basicConsume(queueName, true, consumer);
複製程式碼

擴充套件部分—自定義執行緒池

如果需要更大的控制連線，使用者可自己設定執行緒池，程式碼如下：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(20);
Connection conn = factory.newConnection(es);
複製程式碼

其實看過原始碼的同學可能知道，factory.newConnection本身預設也有執行緒池的機制，ConnectionFactory.class部分原始碼如下：

private ExecutorService sharedExecutor;
public Connection newConnection() throws IOException, TimeoutException {
		return newConnection(this.sharedExecutor, Collections.singletonList(new Address(getHost(), getPort())));
}
public void setSharedExecutor(ExecutorService executor) {
		this.sharedExecutor = executor;
}
複製程式碼

其中this.sharedExecutor就是預設的執行緒池，可以通過setSharedExecutor()方法設定ConnectionFactory的執行緒池，如果不設定則為null。

使用者如果自己設定了執行緒池，像本小節第一段程式碼寫的那樣，那麼當連線關閉的時候，不會自動關閉使用者自定義的執行緒池，所以使用者必須自己手動關閉，通過呼叫shutdown()方法，否則可能會阻止JVM的終止。

官方的建議是隻有在程式出現嚴重效能瓶頸的時候，才應該考慮使用此功能。

專案地址

GitHub：github.com/vipstone/ra…

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