SpringCloud 微服务全栈体系（十一）

news2024/11/25 7:27:43

第十章 RabbitMQ

三、SpringAMQP

  • SpringAMQP 是基于 RabbitMQ 封装的一套模板，并且还利用 SpringBoot 对其实现了自动装配，使用起来非常方便。

  • SpringAmqp 的官方地址：https://spring.io/projects/spring-amqp

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • SpringAMQP 提供了三个功能：

    • 自动声明队列、交换机及其绑定关系
    • 基于注解的监听器模式，异步接收消息
    • 封装了 RabbitTemplate 工具，用于发送消息

1. Basic Queue 简单队列模型

  • 在父工程 mq-demo 中引入依赖
<!--AMQP依赖，包含RabbitMQ-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>
1.1 消息发送
  • 首先配置 MQ 地址，在 publisher 服务的 application.yml 中添加配置：
spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.150.101 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: alex # 用户名
    password: 123321 # 密码
  • 然后在 publisher 服务中编写测试类 SpringAmqpTest，并利用 RabbitTemplate 实现消息发送：
package com.alex.mq.spring;

import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringAmqpTest {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSimpleQueue() {
        // 队列名称
        String queueName = "simple.queue";
        // 消息
        String message = "hello, spring amqp!";
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message);
    }
}
1.2 消息接收
  • 首先配置 MQ 地址，在 consumer 服务的 application.yml 中添加配置：
spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.150.101 # 主机名
    port: 5672 # 端口
    virtual-host: / # 虚拟主机
    username: alex # 用户名
    password: 123321 # 密码
  • 然后在 consumer 服务的com.alex.mq.listener包中新建一个类 SpringRabbitListener，代码如下：
package com.alex.mq.listener;

import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class SpringRabbitListener {

    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenSimpleQueueMessage(String msg) throws InterruptedException {
        System.out.println("spring 消费者接收到消息：【" + msg + "】");
    }
}
1.3 测试
  • 启动 consumer 服务，然后在 publisher 服务中运行测试代码，发送 MQ 消息

2. Work Queue

  • Work queues，也被称为（Task queues），任务模型。简单来说就是让多个消费者绑定到一个队列，共同消费队列中的消息。

在这里插入图片描述

  • 当消息处理比较耗时的时候，可能生产消息的速度会远远大于消息的消费速度。长此以往，消息就会堆积越来越多，无法及时处理。

  • 此时就可以使用 work 模型，多个消费者共同处理消息处理，速度就能大大提高了。

2.1 消息发送

  • 这次我们循环发送，模拟大量消息堆积现象。

  • 在 publisher 服务中的 SpringAmqpTest 类中添加一个测试方法：

/**
     * workQueue
     * 向队列中不停发送消息，模拟消息堆积。
     */
@Test
public void testWorkQueue() throws InterruptedException {
    // 队列名称
    String queueName = "simple.queue";
    // 消息
    String message = "hello, message_";
    for (int i = 0; i < 50; i++) {
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message + i);
        Thread.sleep(20);
    }
}
2.2 消息接收
  • 要模拟多个消费者绑定同一个队列，我们在 consumer 服务的 SpringRabbitListener 中添加 2 个新的方法：
@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenWorkQueue1(String msg) throws InterruptedException {
    System.out.println("消费者1接收到消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
    Thread.sleep(20);
}

@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenWorkQueue2(String msg) throws InterruptedException {
    System.err.println("消费者2........接收到消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
    Thread.sleep(200);
}
  • 注意到这个消费者 sleep 了 1000 秒，模拟任务耗时。
2.3 测试

  • 启动 ConsumerApplication 后，在执行 publisher 服务中刚刚编写的发送测试方法 testWorkQueue。

  • 可以看到消费者 1 很快完成了自己的 25 条消息。消费者 2 却在缓慢的处理自己的 25 条消息。

  • 也就是说消息是平均分配给每个消费者，并没有考虑到消费者的处理能力。这样显然是有问题的。

2.4 能者多劳
  • 在 spring 中有一个简单的配置，可以解决这个问题。我们修改 consumer 服务的 application.yml 文件，添加配置：
spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        prefetch: 1 # 每次只能获取一条消息，处理完成才能获取下一个消息
2.5 总结

  • Work 模型的使用：

    • 多个消费者绑定到一个队列，同一条消息只会被一个消费者处理
    • 通过设置 prefetch 来控制消费者预取的消息数量

3. 发布/订阅

  • 发布订阅的模型如图：

在这里插入图片描述

  • 可以看到，在订阅模型中，多了一个 exchange 角色，而且过程略有变化：

    • Publisher：生产者，也就是要发送消息的程序，但是不再发送到队列中，而是发给 X（交换机）
    • Exchange：交换机，图中的 X。一方面，接收生产者发送的消息。另一方面，知道如何处理消息，例如递交给某个特别队列、递交给所有队列、或是将消息丢弃。到底如何操作，取决于 Exchange 的类型。Exchange 有以下 3 种类型：
      • Fanout：广播，将消息交给所有绑定到交换机的队列
      • Direct：定向，把消息交给符合指定 routing key 的队列
      • Topic：通配符，把消息交给符合 routing pattern（路由模式） 的队列
    • Consumer：消费者，与以前一样，订阅队列，没有变化
    • Queue：消息队列也与以前一样，接收消息、缓存消息。

  • Exchange（交换机）只负责转发消息，不具备存储消息的能力，因此如果没有任何队列与 Exchange 绑定，或者没有符合路由规则的队列，那么消息会丢失！

4. Fanout

  • Fanout，英文翻译是扇出，在 MQ 中叫广播更合适。

在这里插入图片描述

  • 在广播模式下，消息发送流程是这样的：

    • 可以有多个队列
    • 每个队列都要绑定到 Exchange（交换机）
    • 生产者发送的消息，只能发送到交换机，交换机来决定要发给哪个队列，生产者无法决定
    • 交换机把消息发送给绑定过的所有队列
    • 订阅队列的消费者都能拿到消息

  • 计划如下：

    • 创建一个交换机 alex.fanout，类型是 Fanout
    • 创建两个队列 fanout.queue1 和 fanout.queue2，绑定到交换机 alex.fanout

在这里插入图片描述

4.1 声明队列和交换机
  • Spring 提供了一个接口 Exchange，来表示所有不同类型的交换机：

在这里插入图片描述

  • 在 consumer 中创建一个类，声明队列和交换机：
package com.alex.mq.config;

import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.FanoutExchange;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class FanoutConfig {
    /**
     * 声明交换机
     * @return Fanout类型交换机
     */
    @Bean
    public FanoutExchange fanoutExchange(){
        return new FanoutExchange("alex.fanout");
    }

    /**
     * 第1个队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue1(){
        return new Queue("fanout.queue1");
    }

    /**
     * 绑定队列和交换机
     */
    @Bean
    public Binding bindingQueue1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange);
    }

    /**
     * 第2个队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue2(){
        return new Queue("fanout.queue2");
    }

    /**
     * 绑定队列和交换机
     */
    @Bean
    public Binding bindingQueue2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange);
    }
}
4.2 消息发送
  • 在 publisher 服务的 SpringAmqpTest 类中添加测试方法：
@Test
public void testFanoutExchange() {
    // 队列名称
    String exchangeName = "alex.fanout";
    // 消息
    String message = "hello, everyone!";
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message);
}
4.3 消息接收
  • 在 consumer 服务的 SpringRabbitListener 中添加两个方法，作为消费者：
@RabbitListener(queues = "fanout.queue1")
public void listenFanoutQueue1(String msg) {
    System.out.println("消费者1接收到Fanout消息：【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(queues = "fanout.queue2")
public void listenFanoutQueue2(String msg) {
    System.out.println("消费者2接收到Fanout消息：【" + msg + "】");
}
4.4 总结

  • 交换机的作用是什么？

    • 接收 publisher 发送的消息
    • 将消息按照规则路由到与之绑定的队列
    • 不能缓存消息，路由失败，消息丢失
    • FanoutExchange 的会将消息路由到每个绑定的队列

  • 声明队列、交换机、绑定关系的 Bean 是什么？

    • Queue
    • FanoutExchange
    • Binding

5. Direct

  • 在 Fanout 模式中，一条消息，会被所有订阅的队列都消费。但是，在某些场景下，我们希望不同的消息被不同的队列消费。这时就要用到 Direct 类型的 Exchange。

在这里插入图片描述

  • 在 Direct 模型下：

    • 队列与交换机的绑定，不能是任意绑定了，而是要指定一个RoutingKey（路由 key）
    • 消息的发送方在 向 Exchange 发送消息时，也必须指定消息的 RoutingKey
    • Exchange 不再把消息交给每一个绑定的队列，而是根据消息的Routing Key进行判断，只有队列的 Routingkey 与消息的 Routing key 完全一致，才会接收到消息

  • 案例需求如下：

  1. 利用@RabbitListener 声明 Exchange、Queue、RoutingKey

  2. 在 consumer 服务中，编写两个消费者方法，分别监听 direct.queue1 和 direct.queue2

  3. 在 publisher 中编写测试方法，向 alex. direct 发送消息

在这里插入图片描述

5.1 基于注解声明队列和交换机

  • 基于@Bean 的方式声明队列和交换机比较麻烦，Spring 还提供了基于注解方式来声明。

  • 在 consumer 的 SpringRabbitListener 中添加两个消费者，同时基于注解来声明队列和交换机：

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "direct.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "alex.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
    key = {"red", "blue"}
))
public void listenDirectQueue1(String msg){
    System.out.println("消费者接收到direct.queue1的消息：【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "direct.queue2"),
    exchange = @Exchange(name = "alex.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
    key = {"red", "yellow"}
))
public void listenDirectQueue2(String msg){
    System.out.println("消费者接收到direct.queue2的消息：【" + msg + "】");
}
5.2 消息发送
  • 在 publisher 服务的 SpringAmqpTest 类中添加测试方法：
@Test
public void testSendDirectExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "alex.direct";
    // 消息
    String message = "红色警报！日本乱排核废水，导致海洋生物变异，惊现哥斯拉！";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message);
}
5.3 总结

  • 描述下 Direct 交换机与 Fanout 交换机的差异？

    • Fanout 交换机将消息路由给每一个与之绑定的队列
    • Direct 交换机根据 RoutingKey 判断路由给哪个队列
    • 如果多个队列具有相同的 RoutingKey，则与 Fanout 功能类似

  • 基于@RabbitListener 注解声明队列和交换机有哪些常见注解？

    • @Queue
    • @Exchange

6. Topic

6.1 说明

  • Topic类型的Exchange与Direct相比，都是可以根据RoutingKey把消息路由到不同的队列。只不过Topic类型Exchange可以让队列在绑定 Routing key 的时候使用通配符！

  • Routingkey 一般都是有一个或多个单词组成，多个单词之间以”.”分割，例如： item.insert

  • 通配符规则：

    • #：匹配一个或多个词

    • *：匹配不多不少恰好 1 个词

  • 举例：

    • item.#：能够匹配item.spu.insert 或者 item.spu

    • item.*：只能匹配item.spu

  • 图示：

在这里插入图片描述

  • 解释：

    • Queue1：绑定的是china.# ，因此凡是以 china.开头的routing key 都会被匹配到。包括 china.news 和 china.weather
    • Queue2：绑定的是#.news ，因此凡是以 .news结尾的 routing key 都会被匹配。包括 china.news 和 japan.news

  • 案例需求(实现思路如下)：

  1. 利用@RabbitListener 声明 Exchange、Queue、RoutingKey

  2. 在 consumer 服务中，编写两个消费者方法，分别监听 topic.queue1 和 topic.queue2

  3. 在 publisher 中编写测试方法，向 alex.topic 发送消息

在这里插入图片描述

6.2 消息发送
  • 在 publisher 服务的 SpringAmqpTest 类中添加测试方法：
/**
 * topicExchange
 */
@Test
public void testSendTopicExchange() {
    // 交换机名称
    String exchangeName = "alex.topic";
    // 消息
    String message = "喜报！孙悟空大战哥斯拉，胜!";
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message);
}
6.3 消息接收
  • 在 consumer 服务的 SpringRabbitListener 中添加方法：
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue1"),
    exchange = @Exchange(name = "alex.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "china.#"
))
public void listenTopicQueue1(String msg){
    System.out.println("消费者接收到topic.queue1的消息：【" + msg + "】");
}

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "topic.queue2"),
    exchange = @Exchange(name = "alex.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC),
    key = "#.news"
))
public void listenTopicQueue2(String msg){
    System.out.println("消费者接收到topic.queue2的消息：【" + msg + "】");
}
6.4 总结

  • 描述下 Direct 交换机与 Topic 交换机的差异？

    • Topic 交换机接收的消息 RoutingKey 必须是多个单词，以 **.** 分割
    • Topic 交换机与队列绑定时的 bindingKey 可以指定通配符
      • #：代表 0 个或多个词
      • *：代表 1 个词

7. 消息转换器

  • 之前说过，Spring 会把你发送的消息序列化为字节发送给 MQ，接收消息的时候，还会把字节反序列化为 Java 对象。

在这里插入图片描述

  • 只不过，默认情况下 Spring 采用的序列化方式是 JDK 序列化。众所周知，JDK 序列化存在下列问题：

    • 数据体积过大
    • 有安全漏洞
    • 可读性差

  • 测试一下。

7.1 测试默认转换器
  • 修改消息发送的代码，发送一个 Map 对象：
@Test
public void testSendMap() throws InterruptedException {
    // 准备消息
    Map<String,Object> msg = new HashMap<>();
    msg.put("name", "Jack");
    msg.put("age", 21);
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("simple.queue", "", msg);
}
  • 停止 consumer 服务
  • 发送消息后查看控制台：

在这里插入图片描述

7.2 配置 JSON 转换器
  • 显然，JDK 序列化方式并不合适。我们希望消息体的体积更小、可读性更高，因此可以使用 JSON 方式来做序列化和反序列化。
  • 在 publisher 和 consumer 两个服务中都引入依赖：
<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
    <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
    <version>2.9.10</version>
</dependency>

  • 配置消息转换器。

  • 在启动类中添加一个 Bean 即可：

@Bean
public MessageConverter jsonMessageConverter(){
    return new Jackson2JsonMessageConverter();
}

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