深入解读RabbitMQ工作原理及简单使用

怼烎@ 2023-10-17 22:18 64阅读 0赞

### RabbitMQ系列目录 ###

1.  [RabbitMQ在Ubuntu上的环境搭建][RabbitMQ_Ubuntu]
2.  深入解读RabbitMQ工作原理及简单使用
3.  Rabbit的几种工作模式介绍与实践
4.  Rabbit事务与消息确认
5.  Rabbit集群搭建
6.  使用HAProxy为RabbitMQ搭建负载均衡
7.  REST API控制Rabbit

### RabbitMQ简介 ###

在介绍RabbitMQ之前实现要介绍一下MQ，MQ是什么？

MQ全称是Message Queue，可以理解为消息队列的意思，简单来说就是消息以管道的方式进行传递。

RabbitMQ是一个实现了AMQP（Advanced Message Queuing Protocol）高级消息队列协议的消息队列服务，用Erlang语言的。

### 使用场景 ###

在我们秒杀抢购商品的时候，系统会提醒我们稍等排队中，而不是像几年前一样页面卡死或报错给用户。

像这种排队结算就用到了消息队列机制，放入通道里面一个一个结算处理，而不是某个时间断突然涌入大批量的查询新增把数据库给搞宕机，所以RabbitMQ本质上起到的作用就是削峰填谷，为业务保驾护航。

### 为什么选择RabbitMQ ###

现在的市面上有很多MQ可以选择，比如ActiveMQ、ZeroMQ、Appche Qpid，那问题来了为什么要选择RabbitMQ？

1.  除了Qpid，RabbitMQ是唯一一个实现了AMQP标准的消息服务器；
2.  可靠性，RabbitMQ的持久化支持，保证了消息的稳定性；
3.  高并发，RabbitMQ使用了Erlang开发语言，Erlang是为电话交换机开发的语言，天生自带高并发光环，和高可用特性；
4.  集群部署简单，正是应为Erlang使得RabbitMQ集群部署变的超级简单；
5.  社区活跃度高，根据网上资料来看，RabbitMQ也是首选；

### 工作机制 ###

##### 生产者、消费者和代理 #####

在了解消息通讯之前首先要了解3个概念：生产者、消费者和代理。

生产者：消息的创建者，负责创建和推送数据到消息服务器；

消费者：消息的接收方，用于处理数据和确认消息；

代理：就是RabbitMQ本身，用于扮演“快递”的角色，本身不生产消息，只是扮演“快递”的角色。

##### 消息发送原理 #####

首先你必须连接到Rabbit才能发布和消费消息，那怎么连接和发送消息的呢？

你的应用程序和Rabbit Server之间会创建一个TCP连接，一旦TCP打开，并通过了认证，认证就是你试图连接Rabbit之前发送的Rabbit服务器连接信息和用户名和密码，有点像程序连接数据库，使用Java有两种连接认证的方式，后面代码会详细介绍，一旦认证通过你的应用程序和Rabbit就创建了一条AMQP信道（Channel）。

信道是创建在“真实”TCP上的虚拟连接，AMQP命令都是通过信道发送出去的，每个信道都会有一个唯一的ID，不论是发布消息，订阅队列或者介绍消息都是通过信道完成的。

###### 为什么不通过TCP直接发送命令？ ######

对于操作系统来说创建和销毁TCP会话是非常昂贵的开销，假设高峰期每秒有成千上万条连接，每个连接都要创建一条TCP会话，这就造成了TCP连接的巨大浪费，而且操作系统每秒能创建的TCP也是有限的，因此很快就会遇到系统瓶颈。

如果我们每个请求都使用一条TCP连接，既满足了性能的需要，又能确保每个连接的私密性，这就是引入信道概念的原因。

![rabbit_channel.png][]

### 你必须知道的Rabbit ###

想要真正的了解Rabbit有些名词是你必须知道的。

包括：ConnectionFactory（连接管理器）、Channel（信道）、Exchange（交换器）、Queue（队列）、RoutingKey（路由键）、BindingKey（绑定键）。

**ConnectionFactory（连接管理器）：**应用程序与Rabbit之间建立连接的管理器，程序代码中使用；

**Channel（信道）：**消息推送使用的通道；

**Exchange（交换器）：**用于接受、分配消息；

**Queue（队列）**：用于存储生产者的消息；

**RoutingKey（路由键）**：用于把生成者的数据分配到交换器上；

**BindingKey（绑定键）**：用于把交换器的消息绑定到队列上；

看到上面的解释，最难理解的路由键和绑定键了，那么他们具体怎么发挥作用的，请看下图：

##### ![rabbit-producer.gif][] #####

关于更多交换器的信息，我们在后面再讲。

### 消息持久化 ###

Rabbit队列和交换器有一个不可告人的秘密，就是默认情况下重启服务器会导致消息丢失，那么怎么保证Rabbit在重启的时候不丢失呢？答案就是消息持久化。

当你把消息发送到Rabbit服务器的时候，你需要选择你是否要进行持久化，但这并不能保证Rabbit能从崩溃中恢复，想要Rabbit消息能恢复必须满足3个条件：

1.  投递消息的时候durable设置为true，消息持久化；
2.  消息已经到达持久化交换器上；
3.  消息已经到达持久化的队列；

**持久化工作原理**

Rabbit会将你的持久化消息写入磁盘上的持久化日志文件，等消息被消费之后，Rabbit会把这条消息标识为等待垃圾回收。

**持久化的缺点**

消息持久化的优点显而易见，但缺点也很明显，那就是性能，因为要写入硬盘要比写入内存性能较低很多，从而降低了服务器的吞吐量，尽管使用SSD硬盘可以使事情得到缓解，但他仍然吸干了Rabbit的性能，当消息成千上万条要写入磁盘的时候，性能是很低的。

所以使用者要根据自己的情况，选择适合自己的方式。

### 虚拟主机 ###

每个Rabbit都能创建很多vhost，我们称之为虚拟主机，每个虚拟主机其实都是mini版的RabbitMQ，拥有自己的队列，交换器和绑定，拥有自己的权限机制。

### 环境搭建 ###

前文我们已经介绍了Ubuntu搭建RabbitMQ的步骤：[RabbitMQ在Ubuntu上的环境搭建][RabbitMQ_Ubuntu]

如果你是在Windows10上去安装那就更简单了，先放下载地址：

Erlang/Rabbit Server百度网盘链接：[https://pan.baidu.com/s/1TnKDV-ZuXLiIgyK8c8f9dg][https_pan.baidu.com_s_1TnKDV-ZuXLiIgyK8c8f9dg] 密码：wct9

当然也可去Erlang和Rabbit官网去下，就是速度比较慢。我的百度云Rabbit最新版本：3.7.6，Erlang版本：20.2，注意：不要下载最新的Erlang，在Windows10上打开扩展插件有问题，打不开。

1.  安装Erlang；
2.  安装Rabbit Server；
3.  进入安装目录\\sbin下，使用命令“rabbitmq-plugins enable rabbitmq\_management”启动网页管理插件；
4.  重启Rabbit服务；

使用：[http://localhost:15672][http_localhost_15672]进行测试，默认的登陆账号为：guest，密码为：guest

#### 重复安装Rabbit Server的坑 ####

如果不是第一次在Windows上安装Rabbit Server一定要把Rabbit和Erlang卸载干净之后，找到注册表：HKEY\_LOCAL\_MACHINE\\SOFTWARE\\Ericsson\\Erlang\\ErlSrv 删除其下的所有项。

不然会出现Rabbit安装之后启动不了的情况，理论上卸载的顺序也是先Rabbit在Erlang。

### 代码实现 ###

java版实现，使用maven项目，创建可以查看：[MyEclipse2017破解设置与maven项目搭建][MyEclipse2017_maven]

项目创建成功之后，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>4.7.0</version>
    </dependency>

java实现代码分为两个类，第一个是创建Rabbit连接，第二是应用类使用最简单的方式发布和消费消息。

**Rabbit的连接，两种方式：**

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();
        // 连接格式：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：应用类，使用最简单的方式发布和消费消息**

public static void main(String[] args) {
        Publisher(); // 推送消息
    
        Consumer(); // 消费消息
    }
    
    /**
     * 推送消息
     */
    public static void Publisher() {
        // 创建一个连接
        Connection conn = ConnectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
        if (conn != null) {
            try {
                // 创建通道
                Channel channel = conn.createChannel();
                // 声明队列【参数说明：参数一：队列名称，参数二：是否持久化；参数三：是否独占模式；参数四：消费者断开连接时是否删除队列；参数五：消息其他参数】
                channel.queueDeclare(Config.QueueName, false, false, false, null);
                String content = String.format("当前时间：%s", new Date().getTime());
                // 发送内容【参数说明：参数一：交换机名称；参数二：队列名称，参数三：消息的其他属性；参数四：消息主体】
                channel.basicPublish("", Config.QueueName, null, content.getBytes("UTF-8"));
                System.out.println("已发送消息：" + content);
                // 关闭连接
                channel.close();
                conn.close();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    /**
     * 消费消息
     */
    public static void Consumer() {
        // 创建一个连接
        Connection conn = ConnectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
        if (conn != null) {
            try {
                // 创建通道
                Channel channel = conn.createChannel();
                // 声明队列【参数说明：参数一：队列名称，参数二：是否持久化；参数三：是否独占模式；参数四：消费者断开连接时是否删除队列；参数五：消息其他参数】
                channel.queueDeclare(Config.QueueName, false, false, false, null);
    
                // 创建订阅器，并接受消息
                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(); // 队列名称
                        String contentType = properties.getContentType(); // 内容类型
                        String content = new String(body, "utf-8"); // 消息正文
                        System.out.println("消息正文：" + content);
                        channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false); // 手动确认消息【参数说明：参数一：该消息的index；参数二：是否批量应答，true批量确认小于index的消息】
                    }
                });
    
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

代码里面已经写了很详细的注释，在这里也不过多的介绍了。

执行效果，如图：

![rabbit-helloworld.png][]

[RabbitMQ_Ubuntu]: https://www.cnblogs.com/vipstone/p/9184314.html
[rabbit_channel.png]: http://icdn.apigo.cn/blog/rabbit_channel.png
[rabbit-producer.gif]: http://icdn.apigo.cn/blog/rabbit-producer.gif
[https_pan.baidu.com_s_1TnKDV-ZuXLiIgyK8c8f9dg]: https://pan.baidu.com/s/1TnKDV-ZuXLiIgyK8c8f9dg
[http_localhost_15672]: http://localhost:15672
[MyEclipse2017_maven]: https://www.cnblogs.com/vipstone/p/9270118.html
[rabbit-helloworld.png]: http://icdn.apigo.cn/blog/rabbit-helloworld.png