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[大数据]Java进阶篇之RabbitMQ的快速入门

Java进阶篇之RabbitMQ快速入门篇

相关概念

什么是MQ

MQ（message queue）就是消息队列，我们首先需要知道队列的基本性质是先进先出，而消息队列就是利用队列这种数据结构来进行存储消息message。。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，所谓的上下游就是上游负责发送消息，下游负责接受消息。

了解了什么是MQ，那我们为什么要使用MQ呢，也就是说使用MQ的好处？

首先是流量消峰，以淘宝的双11进行举例，淘宝的双十一我们大家都知道有特别多的用户要进行购买商品，服务器处理下单的数量是有限的，如果超过了这个数量，服务器就会崩溃，也就是流量特别的大，如果使用了MQ可以将一些消息的处理存放到消息队列MQ中，这样虽然会有延迟，但是至少服务器不会崩溃，这就是流量消峰。
第二个应用场景是应用解耦，模块之间的调用十分复杂，为了降低模块与模块之间调用依赖，使用MQ将两系统分开,不直接调用系统接口,减轻两系统依赖关系就是应用解耦。这不就是我们一直说的一个好项目是从“高内聚，低耦合”开始的，
异步处理，举个例子用户注册后，需要发注册邮件和注册短信，传统的做法有两种 1，串行的方式 2，并行的方式，使用串行的方式需要等待返回的结果才可以处理注册后的代码，并行的话就类似于开启一个其他的线程来单独处理注册操作。

常见的MQ

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。

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

官网更新：https://www.rabbitmq.com/news.html(opens new window)

缺点：商业版需要收费,学习成本较高

RabbitMQ

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。

官网：https://www.rabbitmq.com/#features(opens new window)

RabbitMQ的四大核心概念

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。

RabbitMQ中的各个名词介绍

在这里插入图片描述

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
Exchange

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

RabbitMQ的安装

在次只进行讲解Linux系统下rpm的安装方式以及角色的配置：

由于RabbitMQ的底层是用erlang语言进行编写的，所以在安装RabbitMQ需要安装erlang语言的环境。下面是官网的地址：

RabbitMQ官网下载地址：https://www.rabbitmq.com/download.html

erlang官网下载地址：https://www.erlang-solutions.com/downloads/

上传到linux系统后，进行安装：

#  erlangxxxxx.rpm是erlang完整的名称
rpm -ivh erlangxxxxx.rpm
yum install socat -y
# rabbitmqxxxxx.rpm是rabbitMQ完整的名称
rpm -ivh rabbitmqxxxxx.rpm

RabbitMQ的常用命令：

# 启动服务
systemctl start rabbitmq-server
# 查看服务状态
systemctl status rabbitmq-server 
# 开启自启动
systemctl enable rabbitmq-server
# 停止服务
systemctl stop rabbitmq-server 
# 重启服务
systemctl restart rabbitmq-server

Web管理界面

RabbitMQ是自带web管理界面的，默认使用的端口是15672

第一个使用RabbitMQ的Web管理界面，需要安装web端的客户端插件：

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management

安装完毕，进行重启RabbitMQ的服务

systemctl restart rabbitmq-server

进入RabbitMQ的web管理界面，我们可以看到需要进行登录账号。

在这里插入图片描述

RabbitMQ自带guest账户，但是是需要进行配置才可以登录guest账户。所以我们需要重新创建一个自己的账户，其命令如下：

# 创建账号
rabbitmqctl add_user admin 123
# 设置用户的角色
rabbitmqctl set_user_tags  admin administrator 
# 设置用户的权限
# set_permissions [-p <vhostpath>] <user> <conf> <write> <read>
rabbitmqctl set_permissions -p "/" admin ".*" ".*" ".*"

用户角色主要包括以下四种：

administrator：可以登录控制台、查看所有信息、可以对 rabbitmq 进行管理
monitoring：监控者登录控制台，查看所有信息
policymaker：策略制定者登录控制台，指定策略
managment：普通管理员登录控制台

再次打开，用账号admin，密码123进行登录,登录成功后进入RabbitMQ的后台界面：
在这里插入图片描述

入门案列

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。

在这里插入图片描述

在idea中创建项目之后，进行导入所需要的依赖。

<!--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>

消息生产者代码

package com.it.rabbitmq;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;

import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class Producer {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //创建一个连接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        //设置要连接RabbitMQ所在服务器的ip地址，这里要进行填写自己的
        connectionFactory.setHost("121.56.241.29");
        //设置账号
        connectionFactory.setUsername("admin");
        //设置密码
        connectionFactory.setPassword("123");
        //创建信道channel
        //channel实现了自动close接口，自动关闭
        Channel channel = connectionFactory.newConnection().createChannel();
        /**
         * 进行生成一个队列
         * 1. 队列名称
         * 2. 队列里面是否持久化
         * 3. 该队列是否只进行提供一个消费者进行（是否共享）
         * 4. 是否自动删除，即最后一个消费者断开连接之后，队列是否自动删除该消息
         * 5. 其他参数
         */
        //队列名称为test，不持久化，不共享，不自动删除，没有其他参数
        channel.queueDeclare("test",false,false,false,null);
        String msg = "Hello World";
        /**
         * 进行发送一个消息
         * 1. 发送到哪个交换机（目前没有交换机进行传空，代表的是默认交换机）
         * 2. 路由的key（当前的key没有声明，使用队列名称即可）
         * 3. 其他参数信息
         * 4. 发送消息的消息体
         */
        channel.basicPublish("","test",null,msg.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        System.out.println("消息发送成功");
    }
}

消息消费者代码

package com.it.rabbitmq;

import com.rabbitmq.client.CancelCallback;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;

public class Consumer {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //创建连接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        //设置ip地址
        connectionFactory.setHost("121.56.241.29");
        //设置账号
        connectionFactory.setUsername("admin");
        //设置密码
        connectionFactory.setPassword("123");
        //获取信道
        Channel channel = connectionFactory.newConnection().createChannel();
        //消息成功接受的回调方法,采用lambda表达式
        DeliverCallback deliverCallback = (tag,message)->{
            //将信道存储的信息转化为字符串类型
            String msg = new String(message.getBody());
            System.out.println(message);
        };
        //取消消费的回调接口
        CancelCallback cancelCallback = (tag)->{
            System.out.println("消息被取消");  
        };
        /**
         * 消费者消费消息
         * 1. 消费哪个队列
         * 2. 消费成功后是否自动应答
         * 3. 消费成功的回调接口
         * 4. 消费取消的回调接口
         */
        channel.basicConsume("test",true,deliverCallback,cancelCallback);
    }
}

首先必须运行生产者，在RabbieMQ中创建队列，之后运行生产者，运行效果如下：

在这里插入图片描述

Work Queue

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。

轮询发送消息

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。

进行抽取工作类

package com.it.rabbitmq.util;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;

public class RabbitMQUtil {
    //进行获取信道channel
    public static Channel getChannel() throws Exception{
        //创建连接工厂
        ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
        //设置ip地址
        connectionFactory.setHost("121.56.241.29");
        //设置账号
        connectionFactory.setUsername("admin");
        //设置密码
        connectionFactory.setPassword("123");
        //获取信道
        Channel channel = connectionFactory.newConnection().createChannel();
        return channel;
    }
}

启动一个发送线程

package com.it.rabbitmq;

import com.it.rabbitmq.util.RabbitMQUtil;
import com.rabbitmq.client.Channel;

import java.nio.charset.StandardCharsets;

//发送线程，生产者
public class Producer {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Channel channel = RabbitMQUtil.getChannel();
        /**
         * 进行生成一个队列
         * 1. 队列名称
         * 2. 队列里面是否持久化
         * 3. 该队列是否只进行提供一个消费者进行（是否共享）
         * 4. 是否自动删除，即最后一个消费者断开连接之后，队列是否自动删除该消息
         * 5. 其他参数
         */
        //队列名称为test，不持久化，不共享，不自动删除，没有其他参数
        channel.queueDeclare("test",false,false,false,null);
        String msg = "Hello World";
        /**
         * 进行发送一个消息
         * 1. 发送到哪个交换机（目前没有交换机进行传空，代表的是默认交换机）
         * 2. 路由的key（当前的key没有声明，使用队列名称即可）
         * 3. 其他参数信息
         * 4. 发送消息的消息体
         */
        channel.basicPublish("","test",null,msg.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        System.out.println("消息发送成功");
    }
}

启动一个消费线程

package com.it.rabbitmq;

import com.it.rabbitmq.util.RabbitMQUtil;
import com.rabbitmq.client.CancelCallback;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;

//接受线程消费者
public class Consumer {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Channel channel = RabbitMQUtil.getChannel();
        //消息成功接受的回调方法,采用lambda表达式
        DeliverCallback deliverCallback = (tag,message)->{
            //将信道存储的信息转化为字符串类型
            String msg = new String(message.getBody());
            System.out.println("接收到的消息："+msg);
        };
        //取消消费的回调接口
        CancelCallback cancelCallback = (tag)->{
            System.out.println("消息被取消");
        };
        /**
         * 消费者消费消息
         * 1. 消费哪个队列
         * 2. 消费成功后是否自动应答
         * 3. 消费成功的回调接口
         * 4. 消费取消的回调接口
         */
        channel.basicConsume("test",true,deliverCallback,cancelCallback);
    }
}

运行结果如下：

在这里插入图片描述

消息应答

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，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。

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。