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RabbitMQ 的七种消息传递形式

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Java

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今天这篇文章比较简单，来和小伙伴们分享一下 RabbitMQ 的七种消息传递形式。一起来看看。

大部分情况下，我们可能都是在 Spring Boot 或者 Spring Cloud 环境下使用 RabbitMQ，因此本文我也主要从这两个方面来和大家分享 RabbitMQ 的用法。

1. RabbitMQ 架构简介

一图胜千言，如下：

这张图中涉及到如下一些概念：

生产者（Publisher）：发布消息到 RabbitMQ 中的交换机（Exchange）上。
交换机（Exchange）：和生产者建立连接并接收生产者的消息。
消费者（Consumer）：监听 RabbitMQ 中的 Queue 中的消息。
队列（Queue）：Exchange 将消息分发到指定的 Queue，Queue 和消费者进行交互。
路由（Routes）：交换机转发消息到队列的规则。

2. 准备工作

大家知道，RabbitMQ 是 AMQP 阵营里的产品，Spring Boot 为 AMQP 提供了自动化配置依赖 spring-boot-starter-amqp，因此首先创建 Spring Boot 项目并添加该依赖，如下：

项目创建成功后，在 application.properties 中配置 RabbitMQ 的基本连接信息，如下：

spring.rabbitmq.host=localhost
spring.rabbitmq.username=guest
spring.rabbitmq.password=guest
spring.rabbitmq.port=5672

接下来进行 RabbitMQ 配置，在 RabbitMQ 中，所有的消息生产者提交的消息都会交由 Exchange 进行再分配，Exchange 会根据不同的策略将消息分发到不同的 Queue 中。

RabbitMQ 官网介绍了如下几种消息分发的形式：

所以这里我主要和大家介绍前六种消息收发方式。

3. 消息收发

3.1 Hello World

咦？这个咋没有交换机？这个其实是默认的交换机，我们需要提供一个生产者一个队列以及一个消费者。消息传播图如下：

来看看代码实现：

先来看看队列的定义：

@Configuration
public class HelloWorldConfig {

    public static final String HELLO_WORLD_QUEUE_NAME = "hello_world_queue";

    @Bean
    Queue queue1() {
        return new Queue(HELLO_WORLD_QUEUE_NAME);
    }
}

再来看看消息消费者的定义：

@Component
public class HelloWorldConsumer {
    @RabbitListener(queues = HelloWorldConfig.HELLO_WORLD_QUEUE_NAME)
    public void receive(String msg) {
        System.out.println("msg = " + msg);
    }
}

消息发送：

@SpringBootTest
class RabbitmqdemoApplicationTests {

    @Autowired
    RabbitTemplate rabbitTemplate;


    @Test
    void contextLoads() {
        rabbitTemplate.convertAndSend(HelloWorldConfig.HELLO_WORLD_QUEUE_NAME, "hello");
    }

}

这个时候使用的其实是默认的直连交换机（DirectExchange），DirectExchange 的路由策略是将消息队列绑定到一个 DirectExchange 上，当一条消息到达 DirectExchange 时会被转发到与该条消息 routing key 相同的 Queue 上，例如消息队列名为 “hello-queue”，则 routingkey 为 “hello-queue” 的消息会被该消息队列接收。

3.2 Work queues

这种情况是这样的：

一个生产者，一个默认的交换机（DirectExchange），一个队列，两个消费者，如下图：

一个队列对应了多个消费者，默认情况下，由队列对消息进行平均分配，消息会被分到不同的消费者手中。消费者可以配置各自的并发能力，进而提高消息的消费能力，也可以配置手动 ack，来决定是否要消费某一条消息。

先来看并发能力的配置，如下：

@Component
public class HelloWorldConsumer {
    @RabbitListener(queues = HelloWorldConfig.HELLO_WORLD_QUEUE_NAME)
    public void receive(String msg) {
        System.out.println("receive = " + msg);
    }
    @RabbitListener(queues = HelloWorldConfig.HELLO_WORLD_QUEUE_NAME,concurrency = "10")
    public void receive2(String msg) {
        System.out.println("receive2 = " + msg+"------->"+Thread.currentThread().getName());
    }
}

可以看到，第二个消费者我配置了 concurrency 为 10，此时，对于第二个消费者，将会同时存在 10 个子线程去消费消息。

启动项目，在 RabbitMQ 后台也可以看到一共有 11 个消费者。

此时，如果生产者发送 10 条消息，就会一下都被消费掉。

消息发送方式如下：

@SpringBootTest
class RabbitmqdemoApplicationTests {

    @Autowired
    RabbitTemplate rabbitTemplate;


    @Test
    void contextLoads() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            rabbitTemplate.convertAndSend(HelloWorldConfig.HELLO_WORLD_QUEUE_NAME, "hello");
        }
    }

}

消息消费日志如下：

可以看到，消息都被第一个消费者消费了。但是小伙伴们需要注意，事情并不总是这样（多试几次就可以看到差异），消息也有可能被第一个消费者消费（只是由于第二个消费者有十个线程一起开动，所以第二个消费者消费的消息占比更大）。

当然消息消费者也可以开启手动 ack，这样可以自行决定是否消费 RabbitMQ 发来的消息，配置手动 ack 的方式如下：

spring.rabbitmq.listener.simple.acknowledge-mode=manual

消费代码如下：

@Component
public class HelloWorldConsumer {
    @RabbitListener(queues = HelloWorldConfig.HELLO_WORLD_QUEUE_NAME)
    public void receive(Message message,Channel channel) throws IOException {
        System.out.println("receive="+message.getPayload());
        channel.basicAck(((Long) message.getHeaders().get(AmqpHeaders.DELIVERY_TAG)),true);
    }

    @RabbitListener(queues = HelloWorldConfig.HELLO_WORLD_QUEUE_NAME, concurrency = "10")
    public void receive2(Message message, Channel channel) throws IOException {
        System.out.println("receive2 = " + message.getPayload() + "------->" + Thread.currentThread().getName());
        channel.basicReject(((Long) message.getHeaders().get(AmqpHeaders.DELIVERY_TAG)), true);
    }
}

此时第二个消费者拒绝了所有消息，第一个消费者消费了所有消息。

这就是 Work queues 这种情况。

3.3 Publish/Subscrite

再来看发布订阅模式，这种情况是这样：

一个生产者，多个消费者，每一个消费者都有自己的一个队列，生产者没有将消息直接发送到队列，而是发送到了交换机，每个队列绑定交换机，生产者发送的消息经过交换机，到达队列，实现一个消息被多个消费者获取的目的。需要注意的是，如果将消息发送到一个没有队列绑定的 Exchange上面，那么该消息将会丢失，这是因为在 RabbitMQ 中 Exchange 不具备存储消息的能力，只有队列具备存储消息的能力，如下图：

这种情况下，我们有四种交换机可供选择，分别是：

Direct
Fanout
Topic
Header

我分别来给大家举一个简单例子看下。

3.3.1 Direct

DirectExchange 的路由策略是将消息队列绑定到一个 DirectExchange 上，当一条消息到达 DirectExchange 时会被转发到与该条消息 routing key 相同的 Queue 上，例如消息队列名为 “hello-queue”，则 routingkey 为 “hello-queue” 的消息会被该消息队列接收。DirectExchange 的配置如下：

@Configuration
public class RabbitDirectConfig {
    public final static String DIRECTNAME = "javaboy-direct";
    @Bean
    Queue queue() {
        return new Queue("hello-queue");
    }
    @Bean
DirectExchange directExchange() {
        return new DirectExchange(DIRECTNAME, true, false);
    }
    @Bean
    Binding binding() {
        return BindingBuilder.bind(queue())
                .to(directExchange()).with("direct");
    }
}

首先提供一个消息队列Queue，然后创建一个DirectExchange对象，三个参数分别是名字，重启后是否依然有效以及长期未用时是否删除。
创建一个Binding对象将Exchange和Queue绑定在一起。
DirectExchange和Binding两个Bean的配置可以省略掉，即如果使用DirectExchange，可以只配置一个Queue的实例即可。

再来看看消费者：

@Component
public class DirectReceiver {
    @RabbitListener(queues = "hello-queue")
    public void handler1(String msg) {
        System.out.println("DirectReceiver:" + msg);
    }
}

通过 @RabbitListener 注解指定一个方法是一个消息消费方法，方法参数就是所接收到的消息。然后在单元测试类中注入一个 RabbitTemplate 对象来进行消息发送，如下：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class RabbitmqApplicationTests {
    @Autowired
    RabbitTemplate rabbitTemplate;
    @Test
    public void directTest() {
        rabbitTemplate.convertAndSend("hello-queue", "hello direct!");
    }
}

最终执行结果如下：

3.3.2 Fanout

FanoutExchange 的数据交换策略是把所有到达 FanoutExchange 的消息转发给所有与它绑定的 Queue 上，在这种策略中，routingkey 将不起任何作用，FanoutExchange 配置方式如下：

@Configuration
public class RabbitFanoutConfig {
    public final static String FANOUTNAME = "sang-fanout";
    @Bean
    FanoutExchange fanoutExchange() {
        return new FanoutExchange(FANOUTNAME, true, false);
    }
    @Bean
    Queue queueOne() {
        return new Queue("queue-one");
    }
    @Bean
    Queue queueTwo() {
        return new Queue("queue-two");
    }
    @Bean
    Binding bindingOne() {
        return BindingBuilder.bind(queueOne()).to(fanoutExchange());
    }
    @Bean
    Binding bindingTwo() {
        return BindingBuilder.bind(queueTwo()).to(fanoutExchange());
    }
}

在这里首先创建 FanoutExchange，参数含义与创建 DirectExchange 参数含义一致，然后创建两个 Queue，再将这两个 Queue 都绑定到 FanoutExchange 上。接下来创建两个消费者，如下：

@Component
public class FanoutReceiver {
    @RabbitListener(queues = "queue-one")
    public void handler1(String message) {
        System.out.println("FanoutReceiver:handler1:" + message);
    }
    @RabbitListener(queues = "queue-two")
    public void handler2(String message) {
        System.out.println("FanoutReceiver:handler2:" + message);
    }
}

两个消费者分别消费两个消息队列中的消息，然后在单元测试中发送消息，如下：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class RabbitmqApplicationTests {
    @Autowired
    RabbitTemplate rabbitTemplate;
    @Test
    public void fanoutTest() {
        rabbitTemplate
        .convertAndSend(RabbitFanoutConfig.FANOUTNAME, 
                null, "hello fanout!");
    }
}

注意这里发送消息时不需要 routingkey，指定 exchange 即可，routingkey 可以直接传一个 null。

最终执行日志如下：

3.3.3 Topic

TopicExchange 是比较复杂但是也比较灵活的一种路由策略，在 TopicExchange 中，Queue 通过 routingkey 绑定到 TopicExchange 上，当消息到达 TopicExchange 后，TopicExchange 根据消息的 routingkey 将消息路由到一个或者多个 Queue 上。TopicExchange 配置如下：

@Configuration
public class RabbitTopicConfig {
    public final static String TOPICNAME = "sang-topic";
    @Bean
    TopicExchange topicExchange() {
        return new TopicExchange(TOPICNAME, true, false);
    }
    @Bean
    Queue xiaomi() {
        return new Queue("xiaomi");
    }
    @Bean
    Queue huawei() {
        return new Queue("huawei");
    }
    @Bean
    Queue phone() {
        return new Queue("phone");
    }
    @Bean
    Binding xiaomiBinding() {
        return BindingBuilder.bind(xiaomi()).to(topicExchange())
                .with("xiaomi.#");
    }
    @Bean
    Binding huaweiBinding() {
        return BindingBuilder.bind(huawei()).to(topicExchange())
                .with("huawei.#");
    }
    @Bean
    Binding phoneBinding() {
        return BindingBuilder.bind(phone()).to(topicExchange())
                .with("#.phone.#");
    }
}

首先创建 TopicExchange，参数和前面的一致。然后创建三个 Queue，第一个 Queue 用来存储和 “xiaomi” 有关的消息，第二个 Queue 用来存储和 “huawei” 有关的消息，第三个 Queue 用来存储和 “phone” 有关的消息。
将三个 Queue 分别绑定到 TopicExchange 上，第一个 Binding 中的 “xiaomi.#” 表示消息的 routingkey 凡是以 “xiaomi” 开头的，都将被路由到名称为 “xiaomi” 的 Queue 上，第二个 Binding 中的 “huawei.#” 表示消息的 routingkey 凡是以 “huawei” 开头的，都将被路由到名称为 “huawei” 的 Queue 上，第三个 Binding 中的 “#.phone.#” 则表示消息的 routingkey 中凡是包含 “phone” 的，都将被路由到名称为 “phone” 的 Queue 上。

接下来针对三个 Queue 创建三个消费者，如下：

@Component
public class TopicReceiver {
    @RabbitListener(queues = "phone")
    public void handler1(String message) {
        System.out.println("PhoneReceiver:" + message);
    }
    @RabbitListener(queues = "xiaomi")
    public void handler2(String message) {
        System.out.println("XiaoMiReceiver:"+message);
    }
    @RabbitListener(queues = "huawei")
    public void handler3(String message) {
        System.out.println("HuaWeiReceiver:"+message);
    }
}

然后在单元测试中进行消息的发送，如下：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class RabbitmqApplicationTests {
    @Autowired
    RabbitTemplate rabbitTemplate;
    @Test
    public void topicTest() {
        rabbitTemplate.convertAndSend(RabbitTopicConfig.TOPICNAME,
"xiaomi.news","小米新闻..");
        rabbitTemplate.convertAndSend(RabbitTopicConfig.TOPICNAME,
"huawei.news","华为新闻..");
        rabbitTemplate.convertAndSend(RabbitTopicConfig.TOPICNAME,
"xiaomi.phone","小米手机..");
        rabbitTemplate.convertAndSend(RabbitTopicConfig.TOPICNAME,
"huawei.phone","华为手机..");
        rabbitTemplate.convertAndSend(RabbitTopicConfig.TOPICNAME,
"phone.news","手机新闻..");
    }
}

根据 RabbitTopicConfig 中的配置，第一条消息将被路由到名称为 “xiaomi” 的 Queue 上，第二条消息将被路由到名为 “huawei” 的 Queue 上，第三条消息将被路由到名为 “xiaomi” 以及名为 “phone” 的 Queue 上，第四条消息将被路由到名为 “huawei” 以及名为 “phone” 的 Queue 上，最后一条消息则将被路由到名为 “phone” 的 Queue 上。

3.3.4 Header

HeadersExchange 是一种使用较少的路由策略，HeadersExchange 会根据消息的 Header 将消息路由到不同的 Queue 上，这种策略也和 routingkey无关，配置如下：

@Configuration
public class RabbitHeaderConfig {
    public final static String HEADERNAME = "javaboy-header";
    @Bean
    HeadersExchange headersExchange() {
        return new HeadersExchange(HEADERNAME, true, false);
    }
    @Bean
    Queue queueName() {
        return new Queue("name-queue");
    }
    @Bean
    Queue queueAge() {
        return new Queue("age-queue");
    }
    @Bean
    Binding bindingName() {
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("name", "sang");
        return BindingBuilder.bind(queueName())
                .to(headersExchange()).whereAny(map).match();
    }
    @Bean
    Binding bindingAge() {
        return BindingBuilder.bind(queueAge())
                .to(headersExchange()).where("age").exists();
    }
}

这里的配置大部分和前面介绍的一样，差别主要体现的 Binding 的配置上，第一个 bindingName 方法中，whereAny 表示消息的 Header 中只要有一个 Header 匹配上 map 中的 key/value，就把该消息路由到名为 “name-queue” 的 Queue 上，这里也可以使用 whereAll 方法，表示消息的所有 Header 都要匹配。whereAny 和 whereAll 实际上对应了一个名为 x-match 的属性。bindingAge 中的配置则表示只要消息的 Header 中包含 age，不管 age 的值是多少，都将消息路由到名为 “age-queue” 的 Queue 上。

接下来创建两个消息消费者：

@Component
public class HeaderReceiver {
    @RabbitListener(queues = "name-queue")
    public void handler1(byte[] msg) {
        System.out.println("HeaderReceiver:name:"
                + new String(msg, 0, msg.length));
    }
    @RabbitListener(queues = "age-queue")
    public void handler2(byte[] msg) {
        System.out.println("HeaderReceiver:age:"
                + new String(msg, 0, msg.length));
    }
}

注意这里的参数用 byte 数组接收。然后在单元测试中创建消息的发送方法，这里消息的发送也和 routingkey 无关，如下：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class RabbitmqApplicationTests {
    @Autowired
    RabbitTemplate rabbitTemplate;
    @Test
    public void headerTest() {
        Message nameMsg = MessageBuilder
                .withBody("hello header! name-queue".getBytes())
                .setHeader("name", "sang").build();
        Message ageMsg = MessageBuilder
                .withBody("hello header! age-queue".getBytes())
                .setHeader("age", "99").build();
        rabbitTemplate.send(RabbitHeaderConfig.HEADERNAME, null, ageMsg);
        rabbitTemplate.send(RabbitHeaderConfig.HEADERNAME, null, nameMsg);
    }
}

这里创建两条消息，两条消息具有不同的 header，不同 header 的消息将被发到不同的 Queue 中去。

最终执行效果如下：

3.4 Routing

这种情况是这样：

一个生产者，一个交换机，两个队列，两个消费者，生产者在创建 Exchange 后，根据 RoutingKey 去绑定相应的队列，并且在发送消息时，指定消息的具体 RoutingKey 即可。

如下图：

这个就是按照 routing key 去路由消息，我这里就不再举例子了，大家可以参考 3.3.1 小结。

3.5 Topics

这种情况是这样：

一个生产者，一个交换机，两个队列，两个消费者，生产者创建 Topic 的 Exchange 并且绑定到队列中，这次绑定可以通过 * 和 # 关键字，对指定 RoutingKey 内容，编写时注意格式 xxx.xxx.xxx 去编写。

如下图：

这个我也就不举例啦，前面 3.3.3 小节已经举过例子了，不再赘述。

4. 小结

好啦，今天这篇文章主要是和小伙伴们整理了 RabbitMQ 中消息收发的七种形式，感兴趣的小伙伴可以试试哦～

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