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深入剖析 rabbitMQ

2021-03-11  Java高级架构师  
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一、关于 RabbitMQ

说到 RabbitMQ，相信大家都不会陌生，微服务开发中必不可少的中间件。

深入剖析 rabbitMQ

 

在上篇关于消息队列的文章中，我们了解到 RabbitMQ 本质其实是用 Erlang 开发的 AMQP（Advanced Message Queuing Protocol ）的具体实现，最初起源于金融系统，主要用于在分布式系统中存储转发消息，在易用性、扩展性、高可用性等方面有着不俗的表现。

2010年4月，RabbitMQ 科技公司被 VMware 旗下的 SpringSource 收购，在 2013 年 5 月被并入 Pivotal 。

其实 VMware，Pivotal 本质上是一家的。不同的是，VMware 是独立上市子公司，而 Pivotal 是整合了EMC的某些资源，现在并没有上市。其中我们现在使用的 Spring 系列框架，就是 Pivotal 公司热门的产品之一。

直到后来 Pivotal 将其开源，RabbitMQ 才逐渐走向大众！

RabbitMQ 发展到今天，已经被越来越多的人认可，尤其是互联网公司，已经有着大规模的场景应用，今天我们就一起来深入了解一下 RabbitMQ。

二、RabbitMQ 模型介绍

2.1、内部结构分析

上面我们有说到 RabbitMQ 本质是 AMQP 协议的一个开源实现，在详细介绍 RabbitMQ 之前，我们先来看一下 AMQP 的内部结构图！

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基本概念如下：

相比传统的 JMS 模型，AMQP 主要多了 Exchange、Binding 这个新概念。

在 AMQP 模型中，消息的生产者不是直接将消息发送到Queue队列，而是将消息发送到Exchange交换器，其中还新加了一个中间层Binding绑定，作用就是通过路由键Key将交换器和队列建立绑定关系。

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就好比类似用户表和角色表，中间通过用户角色表来将用户和角色建立关系，从而实现关系绑定，在 RabbitMQ 中，消息生产者不直接跟队列建立关系，而是将消息发送到交换器之后，由交换器通过已经建立好的绑定关系，将消息发送到对应的队列！

RabbitMQ 最终的架构模型，核心部分就变成如下图所示：

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从图中很容易看出，与 JMS 模型最明显的差别就是消息的生产者不直接将消息发送给队列，而是由Binding绑定决定交换器的消息应该发送到哪个队列，进一步实现了在消息的推送方面，更加灵活！

2.2、交换器分发策略

当消息的生产者将消息发送到交换器之后，是不会存储消息的，而是通过中间层绑定关系将消息分发到不同的队列上，其中交换器的分发策略分为四种：Direct、Topic、Headers、Fanout！

2.2.1、Direct

Direct 是 RabbitMQ 默认的交换机模式，也是最简单的模式，消息中的路由键（routing key）如果和 Binding 中的 binding key 一致， 交换器就将消息发到对应的队列中。

如果传入的 routing key 为 black，不会转发到black.green。Direct 类型交换器是完全匹配、单播的模式。

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2.2.2、Topic

Topic 类型交换器转发消息和 Direct 一样，不同的是：它支持通配符转发，相比 Direct 类型更加灵活！

两种通配符：*只能匹配一个单词，#可以匹配零个或多个。

如果传入的 routing key 为 black#，不仅会转发到black，也会转发到black.green。

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2.2.3、Headers

headers 也是根据规则匹配, 相比 direct 和 topic 固定地使用 routing_key , headers 则是通过一个自定义匹配规则的消息头部类进行匹配。

在队列与交换器绑定时，会设定一组键值对规则，消息中也包括一组键值对( headers 属性)，当这些键值对有一对, 或全部匹配时，消息被投送到对应队列。

此外 headers 交换器和 direct 交换器完全一致，但性能差很多，目前几乎用不到了。

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2.2.4、Fanout

Fanout 类型交换器与上面几个不同，不管路由键或者是路由模式，会把消息发给绑定给它的全部队列，如果配置了 routing_key 会被忽略，也被成为消息广播模式。很像子网广播，每台子网内的主机都获得了一份复制的消息

fanout 类型转发消息在四种类型中是最快的。

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三、RabbitMQ 安装

RabbitMQ 基于 erlang 进行通信，相比其它的软件，安装有些麻烦，为了跟生产环境保持一直，操作系统选择centos7，不过本例采用rpm方式安装，任何新手都可以完成安装，过程如下！

3.1、安装前命令准备

输入如下命令，完成安装前的环境准备。

yum install lsof  build-essential openssl openssl-devel unixODBC unixODBC-devel make gcc gcc-c++ kernel-devel m4 ncurses-devel tk tc xz wget vim

3.2、下载 RabbitMQ、erlang、socat 的安装包

本次下载的是RabbitMQ-3.6.5版本，采用rpm一键安装，适合新手直接上手。

先创建一个rabbitmq目录，本例的目录路径为/usr/App/rabbitmq，然后在目录下执行如下命令，下载安装包！

wget www.rabbitmq.com/releases/erlang/erlang-18.3-1.el7.centos.x86_64.rpm

wget http://repo.iotti.biz/CentOS/7/x86_64/socat-1.7.3.2-5.el7.lux.x86_64.rpm

wget www.rabbitmq.com/releases/rabbitmq-server/v3.6.5/rabbitmq-server-3.6.5-1.noarch.rpm

最终目录文件如下：

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3.3、安装软件包

下载完之后，按顺序依次安装软件包，这个很重要哦～

rpm -ivh erlang-18.3-1.el7.centos.x86_64.rpm

rpm -ivh socat-1.7.3.2-5.el7.lux.x86_64.rpm

rpm -ivh rabbitmq-server-3.6.5-1.noarch.rpm

安装完成之后，修改rabbitmq的配置，默认配置文件在
/usr/lib/rabbitmq/lib/rabbitmq_server-3.6.5/ebin目录下。

vim /usr/lib/rabbitmq/lib/rabbitmq_server-3.6.5/ebin/rabbit.app

修改loopback_users节点的值！

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最后只需通过如下命令，启动服务即可！

rabbitmq-server start &

运行脚本之后，如果报错，例如下图！

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解决办法如下：

vim /etc/rabbitmq/rabbitmq-env.conf

在文件里添加一行，如下配置！

NODENAME=rabbit@localhost

然后，再保存！再次以下命令启动服务！

rabbitmq-server start &

通过如下命令，查询服务是否启动成功！

lsof -i:5672

如果出现5672已经被监听，说明已经启动成功！

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3.4、启动可视化的管控台

输入如下命令，启动控制台！

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management

用浏览器打开http://ip:15672，这里的ip就是 CentOS 系统的 ip，结果如下：

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账号、密码，默认为guest，如果出现无法访问，检测防火墙是否开启，如果开启将其关闭即可！

登录之后的监控平台，界面如下：

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四、web界面使用

相比其他的消息队列，rabbitMQ 其中一个很明显的好处就是有 web 操作界面，而且简单易用。

进入 web 管理界面之后，可以很清晰的看到分了 6 个菜单目录，分别是：Overview、Connections、Channels、Exchanges、Queues、Admin。

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点击具体某个具体的信道，可以看到对应的消费队列等信息。

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下面，我们重点介绍一些如何通过 web 页面来操作 rabbitMQ！

4.1、交换器管理

点击进入 Exchanges 菜单，最下面有一个Add a new exchange标签。

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点击Add a new exchange，会展示如下信息！

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我们先新建一个名称为hello-exchange，类型为direct的交换器，结果如下。

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等会用于跟队列关联！

4.2、队列管理

点击进入 Queues 菜单，最下面也有一个Add a new queue标签。

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点击标签，即可进入添加队列操作界面！

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同样的，新建一个名称为hello-mq的消息队列，结果如下。

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队列新建好了之后，继续来建立绑定关系！

4.3、绑定管理

建立绑定关系，既可以从队列进入也可以从交换器进入。

如果是从交换器进入，那么被关联的对象就是队列。

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如果是从队列进入，那么被关联的对象就是交换器。

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我们选择从队列入手，被绑定的交换器是hello-exchange，因为类型是direct，所以还需要填写routing key。

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建立完成之后，在交换器那边也可以看到对应的绑定关系。

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4.4、发送消息

最后，我们从交换器入手，选择对应的交换器，点击Publish message标签，填写对应的路由键 key，发送一下数据，查看数据是否发送到对应的队列中。

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然后点击进入 Queues 菜单，查询消息队列基本情况。

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然后选择hello-mq消息队列，点击Get messages标签，获取队列中的消息。

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结果如下，可以很清晰的看到，消息写入到队列！

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五、JAVA客户端使用

RabbitMQ 支持多种语言访问，本次介绍 RabbitMQ Java Client 的一些简单的api使用，如声明 Exchange、Queue，发送消息，消费消息，一些高级 api 会在后面的文章中详细的说明。

5.1、引入 rabbitMQ 依赖包

<dependency>
    <groupId>com.rabbitmq</groupId>
    <artifactId>amqp-client</artifactId>
    <version>4.1.0</version>
</dependency>

5.2、连接服务器

使用给定的参数（host name，端口等等）连接AMQP的服务器。

ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setUsername(userName);
factory.setPassword(password);
factory.setVirtualHost(virtualHost);
factory.setHost(hostName);
factory.setPort(portNumber);
Connection conn = factory.newConnection();

也可以使用通过 URI 方式进行连接。

ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setUri("amqp://userName:password@hostName:portNumber/virtualHost");
Connection conn = factory.newConnection();

Connection（连接）接口可以被用作创建一个channel（管道），利用 channel（管道）可以进行发送和接收消息，在后面我们会频繁使用到它。

Channel channel = conn.createChannel();

注意，管道使用之后，需要进行关闭。

channel.close();
conn.close();

5.3、创建交换器

不仅可以通过 web页面进行创建交换器，还可以通过代码进行声明（创建的意思）交换器。

//创建exchange，类型是direct类型
channel.exchangeDeclare("ex-hello","direct");

//第三个参数表示是否持久化，同步操作，有返回值
AMQP.Exchange.DeclareOk ok = channel.exchangeDeclare("ex-hello","direct",true);
System.out.println(ok);

//创建带属性的交换器
Map<String,Object> argument = new HashMap<>();
argument.put("alternate-exchange","log");
channel.exchangeDeclare("ex-hello","direct",true,false,argument);

//异步创建exchange，没有返回值
channel.exchangeDeclareNoWait("ex-hello","direct",true,false,false,argument);

///判断exchange是否存在,存在的返回ok，不存在的exchange则报错
AMQP.Exchange.DeclareOk declareOk = channel.exchangeDeclarePassive("ex-hello");
System.out.println(declareOk);


//删除exchange(可重复执行），删除一个不存在的也不会报错
channel.exchangeDelete("ex-hello");

创建交换器参数解读：

5.4、创建队列

同样的，也可以通过代码进行声明队列。

//同步创建队列
channel.queueDeclare(queueName, true, false, false, null);

//异步创建队列没有返回值
channel.queueDeclareNoWait(queueName,true,false,false,null);

//判断queue是否存在，不存在会抛出异常
channel.exchangeDeclarePassive(queueName);

//删除队列
channel.queueDelete(queueName);

创建队列参数解读：

5.5、创建绑定

当交换器和队列都创建成功之后，就可以建立绑定关系。

//交换器和队列进行绑定（可重复执行，不会重复创建）
channel.queueBind(queueName, exchangeName, routingKey);

//异步进行绑定，最后一个参数表示可以带自定义参数
channel.queueBindNoWait(queueName,exchangeName,routingKey,null);

//exchange和queue进行解绑（可重复执行）
channel.queueUnbind(queueName, exchangeName, routingKey);

//exchange与exchange进行绑定(可重复执行，不会重复创建）
//第一个参数表示目标交换器
//第二个参数表示原地址交换器
//第三个参数表绑定路由key
channel.exchangeBind(destination,source,routingKey);

//exchange和exchange进行解绑（可重复执行）
channel.exchangeUnbind(destination,source,routingKey);

绑定关系参数解读：

5.6、发送消息

发送消息到交换器就会使用我们上文所提到的channel管道。

//发送的消息内容
byte[] messageBodyBytes = "Hello, world!".getBytes();
channel.basicPublish(exchangeName, routingKey, null, messageBodyBytes);

也可以在发送消息前设定一些消息属性。

//自己构建BasicProperties的对象
channel.basicPublish(exchangeName, routingKey,
             new AMQP.BasicProperties.Builder()
               .contentType("text/plain")
               .deliveryMode(2)
               .priority(1)
               .userId("zhangsan")
               .build()),
               messageBodyBytes);

发送指定头信息的消息。

Map<String, Object> headers = new HashMap<String, Object>();
headers.put("userName",  '"zhangsan');
headers.put("userCode", "123");

//发送消息到交换器
channel.basicPublish(exchangeName, routingKey,
             new AMQP.BasicProperties.Builder()
               .headers(headers)
               .build()),
               messageBodyBytes);

发送一个有过期时间的消息，单位：ms。

//设置消息过期时间，单位ms
channel.basicPublish(exchangeName, routingKey,
             new AMQP.BasicProperties.Builder()
               .expiration("6000")
               .build()),
               messageBodyBytes);

更多用法，可以参见官方 API

5.7、接受消息

从消息队列中接受消息也会使用我们上文所提到的channel管道。

//监听队列中的消息
channel.basicConsume(queueName,true,new SimpleConsumer(channel));

监听队列消息参数解读：

具体的消息处理类需要继承DefaultConsumer，并重写handleDelivery方法，代码如下：

public class SimpleConsumer extends DefaultConsumer{

    public SimpleConsumer(Channel channel){
        super(channel);
    }

    @Override
    public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
  //接受从队列中发送的消息
        System.out.println(consumerTag);
        System.out.println("-----收到消息了---------------");
        System.out.println("消息属性为："+properties);
        System.out.println("消息内容为："+new String(body));
    }
}

如果是手工确认消息，需要在handleDelivery方法中进行相关的确认，代码如下：

//手动确认
long deliveryTag = envelope.getDeliveryTag();
channel.basicAck(deliveryTag, false);

5.8、完整demo

5.8.1、发送消息

public class Producer {

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException, NoSuchAlgorithmException, KeyManagementException, URISyntaxException {
        //连接RabbitMQ服务器
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setUsername("guest");
        factory.setPassword("guest");
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setHost("197.168.24.206");
        factory.setPort(5672);
        //创建一个连接
        Connection conn = factory.newConnection();
        //获得信道
        Channel channel = conn.createChannel();
        //声明交换器
        channel.exchangeDeclare("ex-hello","direct");
        //发送的消息内容
        byte[] messageBodyBytes = "Hello, world!".getBytes();
        channel.basicPublish("ex-hello", "route-hello", null, messageBodyBytes);
        //关闭通道
        channel.close();
        conn.close();
    }
}

5.8.2、接受消息

public class Consumer {

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException, InterruptedException {
        //连接RabbitMQ服务器
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setUsername("guest");
        factory.setPassword("guest");
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setHost("197.168.24.206");
        factory.setPort(5672);
        //创建一个连接
        Connection conn = factory.newConnection();
        //获得信道
        Channel channel = conn.createChannel();
        //声明队列
        channel.queueDeclare("queue-hello", true, false, false, null);
        //声明绑定
        channel.queueBind("queue-hello", "ex-hello", "route-hello");

        //监听队列中的消息
        channel.basicConsume("queue-hello",true,new SimpleConsumer(channel));

        TimeUnit.SECONDS.sleep(10);

        channel.close();
        conn.close();
    }
}

消息处理类SimpleConsumer

public class SimpleConsumer extends DefaultConsumer {

    public SimpleConsumer(Channel channel) {
        super(channel);
    }

    @Override
    public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
        //接受从队列中发送的消息
        System.out.println(consumerTag);
        System.out.println("-----收到消息了---------------");
        System.out.println("消息属性为："+properties);
        System.out.println("消息内容为："+new String(body));
    }
}

消息发送成功之后，启动消费者，输出结果如下：

深入剖析 rabbitMQ

 

六、总结

整篇文章主要介绍了 RabbitMQ 内部结构、安装步骤、使用教程，以及 java 客户端使用等内容，内容比较长，限于笔者的才疏学浅，对本文内容可能还有理解不到位的地方，如有阐述不合理之处还望留言一起探讨。

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