消息队列RabbitMQ初步认识总结

1.消息队列概述

MQ全称为Message Queue,消息队列是应用程序和应用程序之间的通信方法。

为什么使用MQ?
在项目中,可将一些无需即时返回且耗时的操作提取出来,进行异步处理,而这种异步处理的方式大大的节省了服务器的请求响应时间,从而提高了系统的吞吐量。

开发中消息队列通常有如下应用场景:
1、任务异步处理
将不需要同步处理的并且耗时长的操作由消息队列通知消息接收方进行异步处理。提高了应用程序的响应时间。
2、应用程序解耦合
MQ相当于一个中介,生产方通过MQ与消费方交互,它将应用程序进行解耦合。
3、削峰填谷
如订单系统,在下单的时候就会往数据库写数据。但是数据库只能支撑每秒1000左右的并发写入,并发量再高就容易宕机。低峰期的时候并发也就100多个,但是在高峰期时候,并发量会突然激增到5000以上,这个时候数据库肯定卡死了。
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消息被MQ保存起来了,然后系统就可以按照自己的消费能力来消费,比如每秒1000个数据,这样慢慢写入数据库,这样就不会卡死数据库了。
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但是使用了MQ之后,限制消费消息的速度为1000,但是这样一来,高峰期产生的数据势必会被积压在MQ中,高峰就被“削”掉了。但是因为消息积压,在高峰期过后的一段时间内,消费消息的速度还是会维持在1000QPS,直到消费完积压的消息,这就叫做“填谷”
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2.AMQP 和 JMS简介

MQ是消息通信的模型;实现MQ的大致有两种主流方式:AMQP、JMS。
AMQP
AMQP是一种协议,更准确的说是一种binary wire-level protocol(链接协议)。这是其和JMS的本质差别,AMQP不从API层进行限定,而是直接定义网络交换的数据格式。
JMS
JMS即Java消息服务(JavaMessage Service)应用程序接口,是一个Java平台中关于面向消息中间件(MOM)的API,用于在两个应用程序之间,或分布式系统中发送消息,进行异步通信。
AMQP 与 JMS 区别
JMS是定义了统一的接口,来对消息操作进行统一;AMQP是通过规定协议来统一数据交互的格式
JMS限定了必须使用Java语言;AMQP只是协议,不规定实现方式,因此是跨语言的。
JMS规定了两种消息模式;而AMQP的消息模式更加丰富

3.RabbitMQ简介

RabbitMQ是由erlang语言开发,基于AMQP(Advanced Message Queue 高级消息队列协议)协议实现的消息队列,它是一种应用程序之间的通信方法,消息队列在分布式系统开发中应用非常广泛。
RabbitMQ提供了6种模式:简单模式,work模式,Publish/Subscribe发布与订阅模式,Routing路由模式,Topics主题模式,RPC远程调用模式(远程调用,不太算MQ;暂不作介绍);

4.AMQP

AMQP 一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议,是应用层协议的一个开放标准,为面向消息的中间件设计。
AMQP是一个二进制协议,拥有一些现代化特点:多信道、协商式,异步,安全,扩平台,中立,高效。
RabbitMQ是AMQP协议的Erlang的实现。
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5.RabbitMQ运转流程

生产者发送消息
1.生产者创建连接(Connection),开启一个信道(Channel),连接到RabbitMQ Broker;

2.声明队列并设置属性;如是否排它,是否持久化,是否自动删除;

3.将路由键(空字符串)与队列绑定起来;

4.发送消息至RabbitMQ Broker;

5.关闭信道;

6.关闭连接;

消费者接收消息
1.消费者创建连接(Connection),开启一个信道(Channel),连接到RabbitMQ Broker

2.向Broker 请求消费相应队列中的消息,设置相应的回调函数;

3.等待Broker回应闭关投递响应队列中的消息,消费者接收消息;

4.确认(ack,自动确认)接收到的消息;

5.RabbitMQ从队列中删除相应已经被确认的消息;

6.关闭信道;

7.关闭连接;
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生产者流转过程说明
1.客户端与代理服务器Broker建立连接。会调用newConnection() 方法,这个方法会进一步封装Protocol Header 0-9-1 的报文头发送给Broker ,以此通知Broker 本次交互采用的是AMQPO-9-1 协议,紧接着Broker 返回Connection.Start 来建立连接,在连接的过程中涉及Connection.Start/.Start-OK 、Connection.Tune/.Tune-Ok ,Connection.Open/ .Open-Ok 这6 个命令的交互。

2.客户端调用connection.createChannel方法。此方法开启信道,其包装的channel.open命令发送给Broker,等待channel.basicPublish方法,对应的AMQP命令为Basic.Publish,这个命令包含了content Header 和content Body()。content Header 包含了消息体的属性,例如:投递模式,优先级等,content Body 包含了消息体本身。

3.客户端发送完消息需要关闭资源时,涉及到Channel.Close和Channl.Close-Ok 与Connetion.Close和Connection.Close-Ok的命令交互。
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消费者流转过程说明
1.消费者客户端与代理服务器Broker建立连接。会调用newConnection() 方法,这个方法会进一步封装Protocol Header 0-9-1 的报文头发送给Broker ,以此通知Broker 本次交互采用的是AMQPO-9-1 协议,紧接着Broker 返回Connection.Start 来建立连接,在连接的过程中涉及Connection.Start/.Start-OK 、Connection.Tune/.Tune-Ok ,Connection.Open/ .Open-Ok 这6 个命令的交互。

2.消费者客户端调用connection.createChannel方法。和生产者客户端一样,协议涉及Channel . Open/Open-Ok命令。

3.在真正消费之前,消费者客户端需要向Broker 发送Basic.Consume 命令(即调用channel.basicConsume 方法〉将Channel 置为接收模式,之后Broker 回执Basic . Consume - Ok 以告诉消费者客户端准备好消费消息。

4.Broker 向消费者客户端推送(Push) 消息,即Basic.Deliver 命令,这个命令和Basic.Publish 命令一样会携带Content Header 和Content Body。

5.消费者接收到消息并正确消费之后,向Broker 发送确认,即Basic.Ack 命令。

6.客户端发送完消息需要关闭资源时,涉及到Channel.Close和Channl.Close-Ok 与Connetion.Close和Connection.Close-Ok的命令交互。
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6.RabbitMQ工作模式

Work queues工作队列模式
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Work Queues与入门程序的简单模式相比,多了一个或一些消费端,多个消费端共同消费同一个队列中的消息。
应用场景:对于 任务过重或任务较多情况使用工作队列可以提高任务处理的速度。

在一个队列中如果有多个消费者,那么消费者之间对于同一个消息的关系是竞争的关系。

订阅模式
订阅模式示例图:
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前面2个案例中,只有3个角色:
P:生产者,也就是要发送消息的程序
C:消费者:消息的接受者,会一直等待消息到来。
queue:消息队列,图中红色部分
而在订阅模型中,多了一个exchange角色,而且过程略有变化:
P: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)
C:消费者,消息的接受者,会一直等待消息到来。
Queue:消息队列,接收消息、缓存消息。

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有常见以下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

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!

Publish/Subscribe发布与订阅模式
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发布订阅模式:
1、每个消费者监听自己的队列。
2、生产者将消息发给broker,由交换机将消息转发到绑定此交换机的每个队列,每个绑定交换机的队列都将接收到消息

交换机需要与队列进行绑定,绑定之后;一个消息可以被多个消费者都收到。

发布订阅模式与工作队列模式的区别
1、工作队列模式不用定义交换机,而发布/订阅模式需要定义交换机。
2、发布/订阅模式的生产方是面向交换机发送消息,工作队列模式的生产方是面向队列发送消息(底层使用默认交换机)。
3、发布/订阅模式需要设置队列和交换机的绑定,工作队列模式不需要设置,实际上工作队列模式会将队列绑 定到默认的交换机 。

Routing路由模式
模式说明
路由模式特点:
队列与交换机的绑定,不能是任意绑定了,而是要指定一个RoutingKey(路由key)
消息的发送方在 向 Exchange发送消息时,也必须指定消息的 RoutingKey。
Exchange不再把消息交给每一个绑定的队列,而是根据消息的Routing
Key进行判断,只有队列的Routingkey与消息的 Routing key完全一致,才会接收到消息
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图解:
P:生产者,向Exchange发送消息,发送消息时,会指定一个routing key。
X:Exchange(交换机),接收生产者的消息,然后把消息递交给 与routing key完全匹配的队列
C1:消费者,其所在队列指定了需要routing key 为 error 的消息
C2:消费者,其所在队列指定了需要routing key 为 info、error、warning 的消息

Routing模式要求队列在绑定交换机时要指定routing key,消息会转发到符合routing key的队列。

Topics通配符模式
模式说明
Topic类型与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.insert.abc 或者 item.insert
item.
:只能匹配item.insert
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Topic主题模式可以实现 Publish/Subscribe发布与订阅模式 和 Routing路由模式 的功能;只是Topic在配置routing key 的时候可以使用通配符,显得更加灵活。

模式总结
RabbitMQ工作模式:
1、简单模式 HelloWorld
一个生产者、一个消费者,不需要设置交换机(使用默认的交换机)

2、工作队列模式 Work Queue
一个生产者、多个消费者(竞争关系),不需要设置交换机(使用默认的交换机)

3、发布订阅模式 Publish/subscribe
需要设置类型为fanout的交换机,并且交换机和队列进行绑定,当发送消息到交换机后,交换机会将消息发送到绑定的队列

4、路由模式 Routing
需要设置类型为direct的交换机,交换机和队列进行绑定,并且指定routing key,当发送消息到交换机后,交换机会根据routing key将消息发送到对应的队列

5、通配符模式 Topic
需要设置类型为topic的交换机,交换机和队列进行绑定,并且指定通配符方式的routing key,当发送消息到交换机后,交换机会根据routing key将消息发送到对应的队列

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