RabbitMQ系列（二）深入瞭解RabbitMQ工作原理及簡單使用

王磊的部落格發表於2018-07-06
MQ

RabbitMQ簡介

在介紹RabbitMQ之前實現要介紹一下MQ，MQ是什麼？

MQ全稱是Message Queue，可以理解為訊息佇列的意思，簡單來說就是訊息以管道的方式進行傳遞。

RabbitMQ是一個實現了AMQP（Advanced Message Queuing Protocol）高階訊息佇列協議的訊息佇列服務，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使用者。

像這種排隊結算就用到了訊息佇列機制，放入通道里面一個一個結算處理，而不是某個時間斷突然湧入大批量的查詢新增把資料庫給搞當機，所以RabbitMQ本質上起到的作用就是削峰填谷，為業務保駕護航。

為什麼選擇RabbitMQ

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

  1. 除了Qpid，RabbitMQ是唯一一個實現了AMQP標準的訊息伺服器；
  2. 可靠性，RabbitMQ的持久化支援，保證了訊息的穩定性；
  3. 高併發，RabbitMQ使用了Erlang開發語言，Erlang是為電話交換機開發的語言，天生自帶高併發光環，和高可用特性；
  4. 叢集部署簡單，正是應為Erlang使得RabbitMQ叢集部署變的超級簡單；
  5. 社群活躍度高，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

在瞭解訊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：訊息的建立者，負責建立和推送資料到訊息伺服器；

消費者：訊息的接收方，用於處理資料和確認訊息；

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

訊息傳送原理

首先你必須連線到Rabbit才能釋出和消費訊息，那怎麼連線和傳送訊息的呢？

你的應用程式和Rabbit Server之間會建立一個TCP連線，一旦TCP開啟，並通過了認證，認證就是你試圖連線Rabbit之前傳送的Rabbit伺服器連線資訊和使用者名稱和密碼，有點像程式連線資料庫，使用Java有兩種連線認證的方式，後面程式碼會詳細介紹，一旦認證通過你的應用程式和Rabbit就建立了一條AMQP通道（Channel）。

通道是建立在“真實”TCP上的虛擬連線，AMQP命令都是通過通道傳送出去的，每個通道都會有一個唯一的ID，不論是釋出訊息，訂閱佇列或者介紹訊息都是通過通道完成的。

為什麼不通過TCP直接傳送命令？

對於作業系統來說建立和銷燬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線，每個連線都要建立一條TCP會話，這就造成了TCP連線的巨大浪費，而且作業系統每秒能建立的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連線，既滿足了效能的需要，又能確保每個連線的私密性，這就是引入通道概念的原因。

RabbitMQ系列（二）深入瞭解RabbitMQ工作原理及簡單使用

你必須知道的Rabbit

想要真正的瞭解Rabbit有些名詞是你必須知道的。

包括：ConnectionFactory（連線管理器）、Channel（通道）、Exchange（交換器）、Queue（佇列）、RoutingKey（路由鍵）、BindingKey（繫結鍵）。

**ConnectionFactory（連線管理器）：**應用程式與Rabbit之間建立連線的管理器，程式程式碼中使用；

**Channel（通道）：**訊息推送使用的通道；

**Exchange（交換器）：**用於接受、分配訊息；

Queue（佇列）：用於儲存生產者的訊息；

RoutingKey（路由鍵）：用於把生成者的資料分配到交換器上；

BindingKey（繫結鍵）：用於把交換器的訊息繫結到佇列上；

看到上面的解釋，最難理解的路由鍵和繫結鍵了，那麼他們具體怎麼發揮作用的，請看下圖：

RabbitMQ系列（二）深入瞭解RabbitMQ工作原理及簡單使用

關於更多交換器的資訊，我們在後面再講。

訊息持久化

Rabbit佇列和交換器有一個不可告人的祕密，就是預設情況下重啟伺服器會導致訊息丟失，那麼怎麼保證Rabbit在重啟的時候不丟失呢？答案就是訊息持久化。

當你把訊息傳送到Rabbit伺服器的時候，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訊息能恢復必須滿足3個條件：

  1. 投遞訊息的時候durable設定為true，訊息持久化，程式碼：channel.queueDeclare(x, true, false, false, null)，引數2設定為true持久化；
  2. 設定投遞模式deliveryMode設定為2（持久），程式碼：channel.basicPublish(x, x, MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN,x)，引數3設定為儲存純文字到磁碟；
  3. 訊息已經到達持久化交換器上；
  4. 訊息已經到達持久化的佇列；

持久化工作原理

Rabbit會將你的持久化訊息寫入磁碟上的持久化日誌檔案，等訊息被消費之後，Rabbit會把這條訊息標識為等待垃圾回收。

持久化的缺點

訊息持久化的優點顯而易見，但缺點也很明顯，那就是效能，因為要寫入硬碟要比寫入記憶體效能較低很多，從而降低了伺服器的吞吐量，儘管使用SSD硬碟可以使事情得到緩解，但他仍然吸乾了Rabbit的效能，當訊息成千上萬條要寫入磁碟的時候，效能是很低的。

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都能建立很多vhost，我們稱之為虛擬主機，每個虛擬主機其實都是mini版的RabbitMQ，擁有自己的佇列，交換器和繫結，擁有自己的許可權機制。

vhost特性

  1. RabbitMQ預設的vhost是“/”開箱即用；

  2. 多個vhost是隔離的，多個vhost無法通訊，並且不用擔心命名衝突（佇列和交換器和繫結），實現了多層分離；

  3. 建立使用者的時候必須指定vhost；

vhost操作

可以通過rabbitmqctl工具命令建立：

rabbitmqctl add_vhost[vhost_name]

刪除vhost：

rabbitmqctl delete_vhost[vhost_name]

檢視所有的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百度網盤連結：pan.baidu.com/s/1TnKDV-Zu… 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上開啟擴充套件外掛有問題，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”啟動網頁管理外掛；

  4. 重啟Rabbit服務；

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

重複安裝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解除安裝乾淨之後，找到登錄檔：HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Ericsson\Erlang\ErlSrv 刪除其下的所有項。

不然會出現Rabbit安裝之後啟動不了的情況，理論上解除安裝的順序也是先Rabbit在Erlang。

程式碼實現

java版實現，使用maven專案，建立可以檢視：MyEclipse2017破解設定與maven專案搭建

專案建立成功之後，新增Rabbit Client jar包，只需要在pom.xml裡面配置，如下資訊：

 <dependency>
  <groupId>com.rabbitmq</groupId>
  <artifactId>amqp-client</artifactId>
  <version>5.2.0</version>
</dependency>
複製程式碼

java實現程式碼分為兩個類，第一個是建立Rabbit連線，第二是應用類使用最簡單的方式釋出和消費訊息。

Rabbit的連線，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;
}
複製程式碼

方式二：

public static Connection GetRabbitConnection2() {
	ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
	// 連線格式：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;
}
複製程式碼

第二部分：應用類，使用最簡單的方式釋出和消費訊息

public static void main(String[] args) {
	Publisher(); // 推送訊息

	Consumer(); // 消費訊息
}

/**
 * 推送訊息
 */
public static void Publisher() {
	// 建立一個連線
	Connection conn = ConnectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
	if (conn != null) {
		try {
			// 建立通道
			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 content = String.format("當前時間：%s", new Date().getTime());
			// 傳送內容【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-routing headers，此屬性為MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN用於設定純文字訊息儲存到硬碟；引數四：訊息主體】
			channel.basicPublish("", Config.QueueName, null, content.getBytes("UTF-8"));
			System.out.println("已傳送訊息：" + content);
			// 關閉連線
			channel.close();
			conn.close();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

/**
 * 消費訊息
 */
public static void Consumer() {
	// 建立一個連線
	Connection conn = ConnectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
	if (conn != null) {
		try {
			// 建立通道
			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);

			// 建立訂閱器，並接受訊息
			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(); // 佇列名稱
					String contentType = properties.getContentType(); // 內容型別
					String content = new String(body, "utf-8"); // 訊息正文
					System.out.println("訊息正文：" + content);
					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index的訊息】
				}
			});

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}
複製程式碼

程式碼裡面已經寫了很詳細的註釋，在這裡也不過多的介紹了。

執行效果，如圖：

RabbitMQ系列（二）深入瞭解RabbitMQ工作原理及簡單使用

RabbitMQ系列（二）深入瞭解RabbitMQ工作原理及簡單使用

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