一.消息队列

1.1. MQ 的相关概念

1.1.1 什么是MQ

  • MQ(message queue),从字面意思上看,本质是个队列,FIFO 先入先出,只不过队列中存放的内容是 message 而已,还是一种跨进程的通信机制,用于上下游传递消息。在互联网架构中,MQ 是一种非常常 见的上下游“逻辑解耦+物理解耦”的消息通信服务。使用了 MQ 之后,消息发送上游只需要依赖 MQ,不 用依赖其他服务。

1.1.2. 为什么要用MQ

  1. 流量消峰

​ 举个例子,如果订单系统最多能处理一万次订单,这个处理能力应付正常时段的下单时绰绰有余,正 常时段我们下单一秒后就能返回结果。但是在高峰期,如果有两万次下单操作系统是处理不了的,只能限 制订单超过一万后不允许用户下单。使用消息队列做缓冲,我们可以取消这个限制,把一秒内下的订单分 散成一段时间来处理,这时有些用户可能在下单十几秒后才能收到下单成功的操作,但是比不能下单的体 验要好。

  1. 应用解耦

​ 以电商应用为例,应用中有订单系统、库存系统、物流系统、支付系统。用户创建订单后,如果耦合 调用库存系统、物流系统、支付系统,任何一个子系统出了故障,都会造成下单操作异常。当转变成基于 消息队列的方式后,系统间调用的问题会减少很多,比如物流系统因为发生故障,需要几分钟来修复。在 这几分钟的时间里,物流系统要处理的内存被缓存在消息队列中,用户的下单操作可以正常完成。当物流 系统恢复后,继续处理订单信息即可,中单用户感受不到物流系统的故障,提升系统的可用性。

  1. 异步处理

有些服务间调用是异步的,例如 A调用 , A需要知道 A过一段时间去调用 api查询。或者 callback apiB api A A B B B MQMQ A服务。这样 B的查询 ,也不用提供 。同样 A服务还能及时的得到异步处理成功的消息

1.1.3. MQ 的分类

ActiveMQ

  • 优点:单机吞吐量万级,时效性 ms 级,可用性高,基于主从架构实现高可用性,消息可靠性较 低的概率丢失数据

  • 缺点:官方社区现在对 ActiveMQ 5.x 维护越来越少,高吞吐量场景较少使用

  • 尚硅谷官网视频: http://www.gulixueyuan.com/course/322

Kafka

  • 大数据的杀手锏,谈到大数据领域内的消息传输,则绕不开 Kafka,这款为大数据而生的消息中间件, 以其百万级 TPS 的吞吐量名声大噪,迅速成为大数据领域的宠儿,在数据采集、传输、存储的过程中发挥 着举足轻重的作用。目前已经被 LinkedIn,Uber, Twitter, Netflix 等大公司所采纳。
  • 优点: 性能卓越,单机写入 TPS 约在百万条/秒,最大的优点,就是吞吐量高。时效性 ms 级可用性非 常高,kafka 是分布式的,一个数据多个副本,少数机器宕机,不会丢失数据,不会导致不可用,消费者采 用 Pull 方式获取消息, 消息有序, 通过控制能够保证所有消息被消费且仅被消费一次;有优秀的第三方Kafka Web 管理界面 Kafka-Manager;在日志领域比较成熟,被多家公司和多个开源项目使用;功能支持: 功能 较为简单,主要支持简单的 MQ 功能,在大数据领域的实时计算以及日志采集被大规模使用
  • 缺点:Kafka 单机超过 64 个队列/分区,Load 会发生明显的飙高现象,队列越多,load 越高,发送消 息响应时间变长,使用短轮询方式,实时性取决于轮询间隔时间,消费失败不支持重试;支持消息顺序, 但是一台代理宕机后,就会产生消息乱序,社区更新较慢

RocketMQ

  • RocketMQ 出自阿里巴巴的开源产品,用 Java 语言实现,在设计时参考了 Kafka,并做出了自己的一 些改进。被阿里巴巴广泛应用在订单,交易,充值,流计算,消息推送,日志流式处理,binglog 分发等场 景。

  • 优点:单机吞吐量十万级,可用性非常高,分布式架构,消息可以做到 0 丢失**,**MQ 功能较为完善,还是分 布式的,扩展性好,支持 10 亿级别的消息堆积,不会因为堆积导致性能下降,源码是 java 我们可以自己阅 读源码,定制自己公司的 MQ

  • 缺点:支持的客户端语言不多,目前是 java 及 c++,其中 c++不成熟;社区活跃度一般,没有在MQ 核心中去实现 JMS 等接口,有些系统要迁移需要修改大量代码

RabbitMQ

  • 2007 年发布,是一个在AMQP(高级消息队列协议)基础上完成的,可复用的企业消息系统,是当前最 主流的消息中间件之一

  • 优点:由于 erlang 语言的高并发特性,性能较好;吞吐量到万级,MQ 功能比较完备,健壮、稳定、易 用、跨平台、支持多种语言 如:Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP等,支持 AJAX 文档齐全;开源提供的管理界面非常棒,用起来很好用,社区活跃度高;更新频率相当高https://www.rabbitmq.com/news.html](http://www.rabbitmq.com/news.html)

  • 缺点:商业版需要收费,学习成本较高

1.1.4. MQ 的选择

  1. Kafka
  • Kafka 主要特点是基于Pull 的模式来处理消息消费,追求高吞吐量,一开始的目的就是用于日志收集 和传输,适合产生大量数据的互联网服务的数据收集业务。大型公司建议可以选用,如果有日志采集功能, 肯定是首选 kafka 了。尚硅谷官网 kafka 视频连接http://www.gulixueyuan.com/course/330/tasks

2.RocketMQ

  • 天生为金融互联网领域而生,对于可靠性要求很高的场景,尤其是电商里面的订单扣款,以及业务削 峰,在大量交易涌入时,后端可能无法及时处理的情况。RoketMQ 在稳定性上可能更值得信赖,这些业务 场景在阿里双 11 已经经历了多次考验,如果你的业务有上述并发场景,建议可以选择 RocketMQ。

3.RabbitMQ

  • 结合 erlang 语言本身的并发优势,性能好时效性微秒级社区活跃度也比较高,管理界面用起来十分 方便,如果你的数据量没有那么大,中小型公司优先选择功能比较完备的 RabbitMQ。

1.2. RabbitMQ

1.2.1. RabbitMQ 的概念

RabbitMQ 是一个消息中间件:它接受并转发消息。你可以把它当做一个快递站点,当你要发送一个包 裹时,你把你的包裹放到快递站,快递员最终会把你的快递送到收件人那里,按照这种逻辑 RabbitMQ 是 一个快递站,一个快递员帮你传递快件。RabbitMQ 与快递站的主要区别在于,它不处理快件而是接收, 存储和转发消息数据。

1.2.2. 四大核心概念

生产者

  • 产生数据发送消息的程序是生产者

交换机

  • 交换机是 RabbitMQ 非常重要的一个部件,一方面它接收来自生产者的消息,另一方面它将消息 推送到队列中。交换机必须确切知道如何处理它接收到的消息,是将这些消息推送到特定队列还是推 送到多个队列,亦或者是把消息丢弃,这个得有交换机类型决定

队列

  • 队列是 RabbitMQ 内部使用的一种数据结构,尽管消息流经 RabbitMQ 和应用程序,但它们只能存 储在队列中。队列仅受主机的内存和磁盘限制的约束,本质上是一个大的消息缓冲区。许多生产者可 以将消息发送到一个队列,许多消费者可以尝试从一个队列接收数据。这就是我们使用队列的方式

消费者

  • 消费与接收具有相似的含义。消费者大多时候是一个等待接收消息的程序。请注意生产者,消费 者和消息中间件很多时候并不在同一机器上。同一个应用程序既可以是生产者又是可以是消费者。

1.2.3. RabbitMQ 核心部分

1.2.4. 各个名词介绍

Broker

  • 接收和分发消息的应用,RabbitMQ Server 就是 Message Broker

Virtual host:

  • 出于多租户和安全因素设计的,把 AMQP 的基本组件划分到一个虚拟的分组中,类似 于网络中的 namespace 概念。当多个不同的用户使用同一个 RabbitMQ server 提供的服务时,可以划分出 多个 vhost,每个用户在自己的 vhost 创建 exchange/queue 等

Connection

  • publisher/consumer 和 broker 之间的 TCP 连接

Channel:如果每一次访问 RabbitMQ 都建立一个 Connection,在消息量大的时候建立 TCP Connection 的开销将是巨大的,效率也较低。Channel 是在 connection 内部建立的逻辑连接,如果应用程 序支持多线程,通常每个 thread 创建单独的 channel 进行通讯,AMQP method 包含了 channel id 帮助客 户端和 message broker 识别 channel,所以 channel 之间是完全隔离的。Channel 作为轻量级的

Connection

  • 极大减少了操作系统建立 TCP connection 的开销

Excange

  • message 到达 broker 的第一站,根据分发规则,匹配查询表中的 routing key,分发 消息到 queue 中去。常用的类型有:direct (point-to-point), topic (publish-subscribe) and fanout (multicast)

Queue

  • 消息最终被送到这里等待 consumer 取走

Binding

  • exchange 和 queue 之间的虚拟连接,binding 中可以包含 routing key,Binding 信息被保 存到 exchange 中的查询表中,用于 message 的分发依据

1.2.5. 安装

1.官网地址

  • https://www.rabbitmq.com/download.html

2.文件上传

上传到/usr/local/software 目录下(如果没有 software 需要自己创建)

  1. 安装文件(分别按照以下顺序安装)
  • rpm -ivh erlang-21.3-1.el7.x86_64.rpm

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  • yum install socat -y

  • rpm -ivh rabbitmq-server-3.8.8-1.el7.noarch.rpm

3.常用命令(按照以下顺序执行)

  • 添加开机启动 RabbitMQ 服务 chkconfig rabbitmq-server on

启动服务

  • /sbin/service rabbitmq-server start

查看服务状态

  • /sbin/service rabbitmq-server status

停止服务(选择执行)

  • /sbin/service rabbitmq-server stop

开启 web 管理插件

  • rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management

1.3. 添加一个新的用户

创建账号

  • rabbitmqctl add_user admin 123

设置用户角色

  • rabbitmqctl set_user_tags admin administrator

设置用户权限

  • set_permissions [-p ]

  • 用户 user_admin 具有/vhost1 这个 virtual host 中所有资源的配置、写、读权限

当前用户和角色

  • rabbitmqctl list_users

1.4.再次利用 admin 用户登录

1.5.重置命令

关闭应用的命令为 :

  • rabbitmqctl stop_app

清除的命令为 :

  • rabbitmqctl reset

重新启动命令为:

  • rabbitmqctl start_app

2. Hello World

在本教程的这一部分中,我们将用 Java 编写两个程序。发送单个消息的生产者和接收消息并打印 出来的消费者。我们将介绍 Java API 中的一些细节。

在下图中,“ P”是我们的生产者,“ C”是我们的消费者。中间的框是一个队列-RabbitMQ 代 表使用者保留的消息缓冲区

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-r9Kcwt0w-1661047180395)(D:\JavaLearningMaterials\RabbitMq\图片\6.jpg)]

2.1. 依赖

<!--指定 jdk 编译版本--><build><plugins><plugin> <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId> <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId> <configuration><source>8</source> <target>8</target></configuration> </plugin></plugins>
</build><dependencies>
<!--rabbitmq 依赖客户端--><dependency> <groupId>com.rabbitmq</groupId> <artifactId>amqp-client</artifactId> <version>5.8.0</version></dependency>
<!--操作文件流的一个依赖-->
<dependency> <groupId>commons-io</groupId> <artifactId>commons-io</artifactId> <version>2.6</version>
</dependency>
</dependencies>

2.2 消息生产者

public class Producer {private final static String QUEUE_NAME = "hello";public static void main(String[] args) throws Exception {//创建一个连接工厂ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();factory.setHost("182.92.234.71");factory.setUsername("admin");factory.setPassword("123");//channel 实现了自动 close 接口 自动关闭 不需要显示关闭try (Connection connection = factory.newConnection(); Channel channel = connection.createChannel()) {/***  生成一个队列* 1.队列名称* 2.队列里面的消息是否持久化 默认消息存储在内存中*  3.该队列是否只供一个消费者进行消费 是否进行共享 true 可以多个消费者消费*   4.是否自动删除 最后一个消费者端开连接以后 该队列是否自动删除 true 自动删除* 5.其他参数*/channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);String message = "hello world";
/***    发送一个消息* 1.发送到那个交换机* 2.路由的 key 是哪个*  3.其他的参数信息*  4.发送消息的消息体*/channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());System.out.println("消息发送完毕");}}
}

2.3. 消息消费者

package com.huaqing.homework2;/*** @author zhb* @description:* @date 2022/7/14 15:11*/
public class Consumer {private final static String QUEUE_NAME = "hello";public static void main(String[] args) throws Exception {ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();factory.setHost("182.92.234.71");factory.setUsername("admin");factory.setPassword("123");Connection connection = factory.newConnection();Channel channel = connection.createChannel();System.out.println("等待接收消息 ......... ");//推送的消息如何进行消费的接口回调DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {String message = new String(delivery.getBody());System.out.println(message);};
//取消消费的一个回调接口 如在消费的时候队列被删除掉了CancelCallback cancelCallback = (consumerTag) -> {System.out.println("消息消费被中断");};/***    消费者消费消息*    1.消费哪个队列*   2.消费成功之后是否要自动应答 true 代表自动应答 false 手动应答* 3.消费者未成功消费的回调*/channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, deliverCallback, cancelCallback);}
}

3. Work Queues

​ 工作队列(又称任务队列)的主要思想是避免立即执行资源密集型任务,而不得不等待它完成。 相反我们安排任务在之后执行。我们把任务封装为消息并将其发送到队列。在后台运行的工作进 程将弹出任务并最终执行作业。当有多个工作线程时,这些工作线程将一起处理这些任务 。

3.1. 轮训分发消息

  • 在这个案例中我们会启动两个工作线程,一个消息发送线程,我们来看看他们两个工作线程 是如何工作的

3.1.1. 抽取工具类

public class RabbitMqUtils {//得到一个连接的 channelpublic static Channel getChannel() throws Exception {//创建一个连接工厂ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();factory.setHost("182.92.234.71");factory.setUsername("admin");factory.setPassword("123");Connection connection = factory.newConnection();Channel channel = connection.createChannel();return channel;}}

3.1.2. 启动两个工作线程

public class Worker01 {private static final String QUEUE_NAME = "hello";public static void main(String[] args) throws Exception {Channel channel = RabbitMqUtils.getChannel();DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {String receivedMessage = new String(delivery.getBody());System.out.println("接收到消息:" + receivedMessage);};CancelCallback cancelCallback = (consumerTag) -> {System.out.println(consumerTag + "消费者取消消费接口回调逻辑");};System.out.println("C2 消费者启动等待消费.................. ");channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, deliverCallback, cancelCallback);}
}

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-nhYf61YQ-1661047180396)(D:\JavaLearningMaterials\RabbitMq\图片\7.jpg)]

3.1.3. 启动一个发送线程

public class Task01 {//队列名称public static final String QUEUE_NAME = "hello";//发送大量消息public static void main(String[] args) throws Exception {Channel channel = RabbitMqUtils.getChannel();//队列的声明/**  生成一个队列* 1.队列名称* 2.队列里面的消息是否持久化 默认消息存储在内存中*  3.该队列是否只供一个消费者进行消费 是否进行共享 true 可以多个消费者消费*   4.是否自动删除 最后一个消费者端开连接以后 该队列是否自动删除 true 自动删除* 5.其他参数*/channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);//从控制台中接受消息Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (scanner.hasNext()) {String message = scanner.next();/**    发送一个消息* 1.发送到那个交换机* 2.路由的 key 是哪个*  3.其他的参数信息*  4.发送消息的消息体*/channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());System.out.println("发送消息完成" + message);}}
}

3.1.4. 结果展示

​ 通过程序执行发现生产者总共发送 4 个消息,消费者 1 和消费者 2 分别分得两个消息,并且 是按照有序的一个接收一次消息。

3.2. 消息应答

3.2.1. 概念

​ 消费者完成一个任务可能需要一段时间,如果其中一个消费者处理一个长的任务并仅只完成 了部分突然它挂掉了,会发生什么情况。RabbitMQ 一旦向消费者传递了一条消息,便立即将该消 息标记为删除。在这种情况下,突然有个消费者挂掉了,我们将丢失正在处理的消息。以及后续 发送给该消费这的消息,因为它无法接收到。

​ 为了保证消息在发送过程中不丢失,rabbitmq 引入消息应答机制,消息应答就是:消费者在接收 到消息并且处理该消息之后,告诉 rabbitmq 它已经处理了,rabbitmq 可以把该消息删除了。

3.2.2. 自动应答

​ 消息发送后立即被认为已经传送成功,这种模式需要在高吞吐量和数据传输安全性方面做权 衡,因为这种模式如果消息在接收到之前,消费者那边出现连接或者 channel 关闭,那么消息就丢失 了,当然另一方面这种模式消费者那边可以传递过载的消息,没有对传递的消息数量进行限制, 当 然这样有可能使得消费者这边由于接收太多还来不及处理的消息,导致这些消息的积压,最终使 得内存耗尽,最终这些消费者线程被操作系统杀死,所以这种模式仅适用在消费者可以高效并以 某种速率能够处理这些消息的情况下使用。

3.2.3. 消息应答的方法

A.Channel.basicAck(用于肯定确认)

  • RabbitMQ 已知道该消息并且成功的处理消息,可以将其丢弃了

B.Channel.basicNack(用于否定确认)

C.Channel.basicReject(用于否定确认)

  • 与 Channel.basicNack 相比少一个参数 不处理该消息了直接拒绝,可以将其丢弃了

3.2.4 Multiple 的解释 手动应答的好处是可以批量应答并且减少网络拥堵

multiple 的 true 和 false 代表不同意思

  • true 代表批量应答 channel 上未应答的消息
比如说 channel 上有传送 tag 的消息 5,6,7,8 当前 tag 是 8 那么此时5-8 的这些还未应答的消息都会被确认收到消息应答 false 同上面相比只会应答 tag=8 的消息 5,6,7 这三个消息依然不会被确认收到消息应答

3.2.5. 消息自动重新入队

​ 如果消费者由于某些原因失去连接(其通道已关闭,连接已关闭或 TCP 连接丢失),导致消息 未发送 ACK 确认,RabbitMQ 将了解到消息未完全处理,并将对其重新排队。如果此时其他消费者 可以处理,它将很快将其重新分发给另一个消费者。这样,即使某个消费者偶尔死亡,也可以确 保不会丢失任何消息。

3.2.6. 消息手动应答代码

​ 默认消息采用的是自动应答,所以我们要想实现消息消费过程中不丢失,需要把自动应答改 为手动应答,消费者在上面代码的基础上增加下面画红色部分代码。

消息生产者

public class Task02 {public static final String ACK_QUEUE_NAME = "ack_queue";public static void main(String[] args) throws Exception {Channel channel = RabbitMqUtils.getChannel();channel.queueDeclare(ACK_QUEUE_NAME, false, false, false, null);Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (scanner.hasNext()) {String message = scanner.next();channel.basicPublish("", ACK_QUEUE_NAME, null, message.getBytes("UTF-8"));System.out.println("发送消息完成" + message);}}
}

消费者 01

public class Worker01 {public static final String ACK_QUEUE_NAME = "ack_queue";public static void main(String[] args) throws Exception {Channel channel = RabbitMqUtils.getChannel();System.out.println("c1等待接收消息处理时间较短");//消息回调接口DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {SleepUtils.sleep(1);String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");System.out.println("接收的消息是:" + message);//手动应答/*** 1.消息的标记* 2.是否批量应答*/channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);};//取消消费的一个回调接口 如在消费的时候队列被删除掉了CancelCallback cancelCallback = (consumerTag) -> {System.out.println("消息消费被中断");};//采用手动应答//消息在手动应答时是不丢失,放回队列中重新消费boolean autoAck = false;channel.basicConsume(ACK_QUEUE_NAME, autoAck, deliverCallback, cancelCallback);}
}

消费者 01

public class Worker02 {public static final String ACK_QUEUE_NAME = "ack_queue";public static void main(String[] args) throws Exception {Channel channel = RabbitMqUtils.getChannel();System.out.println("c2等待接收消息处理时间较长");//消息回调接口DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {SleepUtils.sleep(30);String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");System.out.println("接收的消息是:" + message);//手动应答/*** 1.消息的标记* 2.是否批量应答*/channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);};//取消消费的一个回调接口 如在消费的时候队列被删除掉了CancelCallback cancelCallback = (consumerTag) -> {System.out.println("消息消费被中断");};//采用手动应答//消息在手动应答时是不丢失,放回队列中重新消费boolean autoAck = false;channel.basicConsume(ACK_QUEUE_NAME, autoAck, deliverCallback, cancelCallback);}
}

3.2.7. 手动应答效果演示

正常情况下消息发送方发送两个消息 C1 和 C2 分别接收到消息并进行处理

在发送者发送消息 dd,发出消息之后的把 C2 消费者停掉,按理说该 C2 来处理该消息,但是 由于它处理时间较长,在还未处理完,也就是说 C2 还没有执行 ack 代码的时候,C2 被停掉了, 此时会看到消息被 C1 接收到了,说明消息 dd 被重新入队,然后分配给能处理消息的 C1 处理了

3.3. RabbitMQ 持久化

3.3.1. 概念

​ 刚刚我们已经看到了如何处理任务不丢失的情况,但是如何保障当 RabbitMQ 服务停掉以后消 息生产者发送过来的消息不丢失。默认情况下 RabbitMQ 退出或由于某种原因崩溃时,它忽视队列 和消息,除非告知它不要这样做。确保消息不会丢失需要做两件事:我们需要将队列和消息都标 记为持久化。

3.3.2. 队列如何实现持久化

​ 之前我们创建的队列都是非持久化的,rabbitmq 如果重启的化,该队列就会被删除掉,如果 要队列实现持久化 需要在声明队列的时候把 durable 参数设置为持久化



### 3.2.7.   手动应答效果演示正常情况下消息发送方发送两个消息 C1 和 C2 分别接收到消息并进行处理在发送者发送消息 dd,发出消息之后的把 C2 消费者停掉,按理说该 C2 来处理该消息,但是 由于它处理时间较长,在还未处理完,也就是说 C2 还没有执行 ack 代码的时候,C2 被停掉了, 此时会看到消息被 C1 接收到了,说明消息 dd 被重新入队,然后分配给能处理消息的 C1 处理了##  ## **3.3.**   **RabbitMQ** 持久化### 3.3.1.   概念​      刚刚我们已经看到了如何处理任务不丢失的情况,但是如何保障当 RabbitMQ 服务停掉以后消 息生产者发送过来的消息不丢失。默认情况下 RabbitMQ 退出或由于某种原因崩溃时,它忽视队列 和消息,除非告知它不要这样做。确保消息不会丢失需要做两件事:我们需要将队列和消息都标 记为持久化。### 3.3.2.   队列如何实现持久化​    之前我们创建的队列都是非持久化的,rabbitmq 如果重启的化,该队列就会被删除掉,如果 要队列实现持久化 需要在声明队列的时候把 durable 参数设置为持久化

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