[大数据] RabbitMQ之交换机总结（图文并茂讲解）

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[大数据]RabbitMQ之交换机总结（图文并茂讲解）

1、简单模式和发布订阅模式

简单模式：使用的默认交换机，一个消费者（工作进程）只能被消费一次，消费者C1、C2…Cn之间是竞争关系。
发布订阅模式：通过指定的交换机，可以用多个队列实现一个消息由多个消费者来消费，
为了说明这种模式，我们将构建一个简单的日志系统。它将由两个程序组成:第一个程序将发出日志消息，第二个程序是消费者。其中我们会启动两个消费者，其中一个消费者接收到消息后把日志存储在磁盘，另外一个消费者接收到消息后把消息打印在屏幕上，事实上第一个程序发出的日志消息将广播给所有消费者。

2、交换机概念

RabbitMQ 消息传递模型的核心思想是: 生产者生产的消息从不会直接发送到队列。实际上，通常生产者甚至都不知道这些消息传递传递到了哪些队列中。
相反，生产者只能将消息发送到交换机(exchange)，交换机工作的内容非常简单，一方面它接收来自生产者的消息，另一方面将它们推入队列。
交换机必须确切知道如何处理收到的消息，是应该把这些消息放到特定队列还是说把他们到许多队列中还是说应该丢弃它们。处理消息的方式由交换机的类型来决定。

3、交换机类型

总共有以下类型：
直接(direct), 主题(topic) ,标题(headers) , 扇出(fanout)
在前端管理界面中可以看到：
无名 exchange（默认交换机），通过空字符串("")进行标识。

channel.basicPublish("",Queue_Name,null,message.getBytes());

第一个参数是交换机的名称。空字符串表示默认或无名称交换机：消息能路由发送到队列中,其实是由 routingKey(bindingkey)绑定 key 指定的。

4、临时队列

队列的名称对我们来说至关重要，我们需要指定消费者去消费哪个队列的消息。
每当我们连接到 RabbitMQ 时，我们都需要一个全新的空队列，为此我们可以创建一个具有随机名称的队列，或者能让服务器为我们选择一个随机队列名称那就更好了。
注意：一旦我们断开了消费者的连接，队列将被自动删除。
创建临时队列的方式如下:

String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();

创建的临时队列在前端管理界面中：
在这里插入图片描述

5、绑定(bindings)

binding 其实是 exchange 和 queue 之间的桥梁，它告诉我们 exchange 和那个队列进行了绑定关系。下面这张图告诉我们的就是 X 与 Q1 和 Q2 进行了绑定。
在这里插入图片描述
使用queueBind方法实现关系绑定，routingKey就是交换机到队列的路由。

Queue.BindOk queueBind(String queue, String exchange, String routingKey) throws IOException;

在前端管理界面中实现交换机和队列的绑定：
在这里插入图片描述
填好信息后，点击左下方的Add queue。

填好信息后，点击左下方的Add Exchange，其后，点击交换机列表中的TestExchange，选中Bindings，选择需要绑定的队列，在点击左下方的Bind。

如上图，可见已经在TestQueue和TestExchange之间建立绑定关系。

6、fanout交换机

1）fanout 介绍

Fanout 交换机较为简单。正如从名称中猜到的那样，它是将接收到的所有消息广播到它知道的
所有队列中。

2）fanout 实战

在这里插入图片描述
绑定关系如下图：

创建maven项目，导入依赖：

    <!--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>

    <dependency>
        <groupId>junit</groupId>
        <artifactId>junit</artifactId>
        <version>4.12</version>
    </dependency>
</dependencies>

编写ReceiveLogs01 （消息接收方）将接收到的消息打印在控制台

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;
import com.xyl.utils.RabbitMqConnectUtils;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class ReceiveLogs01 {

    private final static String Exchange_Name = "logsExc";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Channel channel = RabbitMqConnectUtils.getChannel();
        channel.exchangeDeclare(Exchange_Name,"fanout");

        /** 创建临时队列
         *      临时队列的名字是随机的
         *      当消费者断开和该临时队列的连接时，临时队列就会自动删除
         * */
        String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();

        channel.queueBind(queueName,Exchange_Name,"");

        System.out.println("ReceiveLogs01 等待接收消息,把接收到的消息打印在屏幕.....");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) ->{
            String message = new String(delivery.getBody(),"UTF-8");
            System.out.println("ReceiveLogs01控制台打印接收到的消息: "+message);
        };
        channel.basicConsume(queueName,true,deliverCallback, consumerTag ->{ });

    }
}

避坑说明：

ReceiveLogs01的复制多份，ReceiveLogs02、ReceiveLogs03
需要注意的是，当交换机已经被创建时，channel.exchangeDeclare(Exchange_Name,"fanout"); 这句声明并创建交换机的代码就不需要在消息发送方和接收方再写，即channel.exchangeDeclare(Exchange_Name,"fanout");只需写在ReceiveLogs01中。

public class ReceiveLogs02 {

    private final static String Exchange_Name = "logsExc";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Channel channel = RabbitMqConnectUtils.getChannel();
// 交换机已经在ReceiveLogs01中被创建，此处不想再写       //channel.exchangeDeclare(Exchange_Name,"fanout");

        /** 创建临时队列
         *      临时队列的名字是随机的
         *      当消费者断开和该临时队列的连接时，临时队列就会自动删除
         * */
        String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();

        channel.queueBind(queueName,Exchange_Name,"");

        System.out.println("ReceiveLogs02 等待接收消息,把接收到的消息打印在屏幕.....");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) ->{
            String message = new String(delivery.getBody(),"UTF-8");
            System.out.println("ReceiveLogs02控制台打印接收到的消息: "+message);

        };
        channel.basicConsume(queueName,true,deliverCallback, consumerTag ->{ });
    }
}

编写消息发送方 EmitLog

package com.xyl.rabbitmq05_exchange.fanout;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.xyl.utils.RabbitMqConnectUtils;

import java.io.IOException;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class EmitLog {

    private final static String Exchange_Name = "logsExc";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Channel channel = RabbitMqConnectUtils.getChannel();
//        channel.exchangeDeclare(Exchange_Name,"fanout");

        System.out.println("请输入信息:");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (scanner.hasNext()){
            String message = scanner.next();
            channel.basicPublish(Exchange_Name,"",null,message.getBytes("UTF-8"));
            System.out.println("生产者发出消息" + message);
        }
    }
}

按序依次启动ReceiveLogs01、ReceiveLogs02、ReceiveLogs03和EmitLog，控制台输出信息如下，
先在EmitLog端：在这里插入图片描述

可见，EmitLog发送的消息被消费方全部收到（将接收到的所有消息广播到它知道的所有队列中），这就是发布订阅模式。

7、direct交换机

1）direct介绍

fanout交换机将所有消息广播给所有消费者，对此我们想做一些改变，
例如将日志消息写入磁盘的程序仅接收严重错误(errros)，而不存储哪些警告(warning)或信息(info)日志消息避免浪费磁盘空间。fanout 交换类型并不能给我们带来很大的灵活性，它只能进行无意识的广播，（面向所有消费者广播），在这里我们将使用 direct 类型来进行替换，这种类型的工作方式是，消息只去到它绑定的routingKey 队列中去。

在这里插入图片描述

fanout交换机和direct交换机的区别：在这里插入图片描述
RoutingKey相同，使用的是fanout（扇出）交换机。
RoutingKey不同，使用的是direct（直接）交换机，

2）direct实战

消息接收方（消费者）

import com.rabbitmq.client.BuiltinExchangeType;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;
import com.xyl.utils.RabbitMqConnectUtils;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

// 队列和交换机的关系绑定需要写在消息的消费方
public class ReceiveLogsDirect01 {

    private final static String Exchange_Name = "direct_logs";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Channel channel = RabbitMqConnectUtils.getChannel();
        channel.exchangeDeclare(Exchange_Name, BuiltinExchangeType.DIRECT);
//        channel.exchangeDeclare(Exchange_Name, "direct");
        String queueName = "consoleQueue";
        channel.queueDeclare(queueName,false,false,false,null);
        channel.queueBind(queueName,Exchange_Name,"info");
        channel.queueBind(queueName,Exchange_Name,"warning");

        System.out.println(queueName+ " 等待消息接受中....");

        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, message) ->{
            System.out.println("接收绑定键routingKey:"+message.getEnvelope().getRoutingKey());
            System.out.println("接收到的消息:"+ new String(message.getBody(),"UTF-8"));
        };
        channel.basicConsume(queueName,false,deliverCallback,consumerTag -> { });
    }
}

再添加一个消息接收方：ReceiveLogsDirect02，除了队列名、交换机到队列的路由RoutingKey不同，其他都基本相同

import com.rabbitmq.client.BuiltinExchangeType;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;
import com.xyl.utils.RabbitMqConnectUtils;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class ReceiveLogsDirect02 {

    private final static String Exchange_Name = "direct_logs";
    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Channel channel = RabbitMqConnectUtils.getChannel();
        channel.exchangeDeclare(Exchange_Name, BuiltinExchangeType.DIRECT);
//        channel.exchangeDeclare(Exchange_Name, "direct");
     //  上面两种声明、创建交换机的写法都可以,BuiltinExchangeType是一个枚举类
        String queueName = "disk";
        channel.queueDeclare(queueName,false,false,false,null);
        channel.queueBind(queueName,Exchange_Name,"error");

        System.out.println(queueName+"等待消息接受中....");

        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, message) ->{
            System.out.println("接收绑定键routingKey:"+message.getEnvelope().getRoutingKey());
            System.out.println("接收到的消息:"+ new String(message.getBody(),"UTF-8"));
        };
        channel.basicConsume(queueName,false,deliverCallback,consumerTag -> { });
    }
}

注：

/**
 * Enum for built-in exchange types.  ==> 枚举交换机类型
 *   故声明并创建交换机有两种写法:
 *      channel.exchangeDeclare(Exchange_Name, BuiltinExchangeType.DIRECT);
 *      channel.exchangeDeclare(Exchange_Name, "direct");
 *     同理，fanout、topic、headers交换机也是一样
 */
public enum BuiltinExchangeType {

    DIRECT("direct"), FANOUT("fanout"), TOPIC("topic"), HEADERS("headers");

    private final String type;

    BuiltinExchangeType(String type) {
        this.type = type;
    }

    public String getType() {
        return type;
    }
}

消息发送方（生产者）

package com.xyl.rabbitmq05_exchange.direct;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.xyl.utils.RabbitMqConnectUtils;

import java.io.IOException;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class EmitLogDirect {

    private final static String Exchange_Name = "direct_logs";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Channel channel = RabbitMqConnectUtils.getChannel();

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (scanner.hasNext()){
            String msg = scanner.next();
            // basicPublish方法中的参数routingKey需要与绑定关系中的routingKey一一对应
            channel.basicPublish(Exchange_Name,"error",null,msg.getBytes("UTF-8"));
            System.out.println("EmitLogDirect接收到的消息是:"+msg);
        }

    }
}

8、topic交换机

1) topic介绍

fanout 交换机只能进行无选择性地全员广播，而 direct 交换机，可以有选择性地接收日志。
尽管使用 direct 交换机改进了我们的系统，但是它仍然存在局限性，比方说我们想接收的日志类型有info.base 和 info.advantage，某个队列只想 info.base 的消息，那这个时候 direct 就办不到了。这个时候就只能使用 topic 类型。

2）topic 的匹配要求及案例

发送到类型是 topic 交换机的消息的 routing_key 不能随意写，必须满足一定的要求，它必须是一个单词列表，以点号分隔开。 这些单词可以是任意单词，比如说：“stock.usd.nyse”, “nyse.vmw”, “quick.orange.rabbit”.这种类型的。当然这个单词列表最多不能超过 255 个字节。在这个规则列表中，其中有两个替换符是大家需要注意的
*(星号) ：可以代替任意一个单词
#(井号)：可以替代零个或多个任意单词

- topic
如上图所示，
A）Q1–>绑定的是中间带 orange ，3 个单词的字符串(.orange.)
B）Q2–>绑定的是两个路由（routing_key），一个路由是最后一个单词是 rabbit 的 3 个单词(..rabbit)
另外一个路由是第一个单词是 lazy 的多个单词(lazy.#)

上图是一个队列绑定关系图，我们来看看他们之间数据接收情况是怎么样的

路由	详情
quick.orange.rabbit	被队列 Q1Q2 接收到
lazy.orange.elephant	被队列 Q1Q2 接收到
quick.orange.fox	被队列 Q1 接收到
lazy.brown.fox	被队列 Q2 接收到
lazy.pink.rabbit	虽然满足两个绑定但只被队列 Q2 接收一次
quick.brown.fox	不匹配任何绑定不会被任何队列接收到会被丢弃
quick.orange.male.rabbit	四个单词不匹配任何绑定会被丢弃
lazy.orange.male.rabbit	四个单词与Q2其中一个路由匹配

注意：
当一个队列绑定键是#,那么这个队列将接收所有数据，就有点像 fanout 了
如果队列绑定键当中没有#和*出现，那么该队列绑定类型就是 direct 了

3）topic实战

消息接收方+队列（Q1）

import com.rabbitmq.client.BuiltinExchangeType;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;
import com.xyl.utils.RabbitMqConnectUtils;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class ReceiveLogsTopic01 {

    private final static String exchangeName = "topic_logs";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Channel channel = RabbitMqConnectUtils.getChannel();

        channel.exchangeDeclare(exchangeName, BuiltinExchangeType.TOPIC);
//        channel.exchangeDeclare(exchangeName,"topic");
        String queueName = "Q1";
        channel.queueDeclare(queueName,false,false,false,null);
        channel.queueBind(queueName,exchangeName,"*.orange.*");

        System.out.println("Q1 等待接收消息中....");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, message)->{
            System.out.println(queueName+" 接收到的消息:"+new String(message.getBody(),"UTF-8"));
            System.out.println("绑定的路由键为: "+message.getEnvelope().getRoutingKey());
        };
        channel.basicConsume(queueName,false,deliverCallback,consumerTag -> {});

    }
}

在创建一个消息接收方+队列（Q2）：
ReceiveLogsTopic02 与ReceiveLogsTopic01相比，只有队列名、绑定路由不同之外，其他都基本相同。

import com.rabbitmq.client.BuiltinExchangeType;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;
import com.xyl.utils.RabbitMqConnectUtils;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class ReceiveLogsTopic02 {

    private final static String exchangeName = "topic_logs";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Channel channel = RabbitMqConnectUtils.getChannel();

        channel.exchangeDeclare(exchangeName, BuiltinExchangeType.TOPIC);
//        channel.exchangeDeclare(exchangeName,"topic");
        String queueName = "Q2";
        channel.queueDeclare(queueName,false,false,false,null);
        channel.queueBind(queueName,exchangeName,"*.*.rabbit");
        channel.queueBind(queueName,exchangeName,"lazy.#");

        System.out.println("Q2等待接收消息中....");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, message)->{
            System.out.println(queueName+" 接收到的消息:"+new String(message.getBody(),"UTF-8"));
            System.out.println("绑定的路由键为: "+message.getEnvelope().getRoutingKey());
        };
        channel.basicConsume(queueName,true,deliverCallback,consumerTag -> {});
    }
}

消息发送方

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.xyl.utils.RabbitMqConnectUtils;

import java.io.IOException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class EmitLogsTopic {

    private final static String exchangeName = "topic_logs";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        Channel channel = RabbitMqConnectUtils.getChannel();
        channel.exchangeDeclare(exchangeName,"topic");

        HashMap<String, String> bindingKeyMap = new HashMap<>();
        bindingKeyMap.put("quick.orange.rabbit","被队列 Q1Q2 接收到");
        bindingKeyMap.put("lazy.orange.elephant","被队列 Q1Q2 接收到");
        bindingKeyMap.put("quick.orange.fox","被队列 Q1 接收到");
        bindingKeyMap.put("lazy.brown.fox","被队列 Q2 接收到");
        bindingKeyMap.put("lazy.pink.rabbit","虽然满足两个绑定但只被队列 Q2 接收一次");
        bindingKeyMap.put("quick.brown.fox","不匹配任何绑定不会被任何队列接收到会被丢弃");
        bindingKeyMap.put("quick.orange.male.rabbit","是四个单词不匹配任何绑定会被丢弃");
        bindingKeyMap.put("lazy.orange.male.rabbit","四个单词匹配 Q2");

        for (Map.Entry<String, String> stringStringEntry : bindingKeyMap.entrySet()) {
            String routingKey = stringStringEntry.getKey();
            String message = stringStringEntry.getValue();
            channel.basicPublish(exchangeName,routingKey,null,message.getBytes("UTF-8"));

            System.out.println("EmitLogsTopic 生产者发出消息:"+message);
        }
    }
}