MQ入门（一）：同步调用和异步调用--RabbitMQ基础入门

1.初识MQ

1.1.同步调用

1.2.异步调用

1.3.技术选型

2.RabbitMQ

2.1.安装部署

2.2.RabbitMQ基本架构

2.3.收发消息

2.3.1.交换机

2.3.2.队列

2.3.3.绑定关系

2.3.4.发送消息

2.4.数据隔离

2.4.1.用户管理

2.4.2.virtual host

1.初识MQ

微服务一旦拆分，必然涉及到服务之间的相互调用，目前我们服务之间调用采用的都是基于OpenFeign的调用。这种调用中，调用者发起请求后需要等待服务提供者执行业务返回结果后，才能继续执行后面的业务。也就是说调用者在调用过程中处于阻塞状态，因此我们称这种调用方式为同步调用，也可以叫同步通讯。但在很多场景下，我们可能需要采用异步通讯的方式，为什么呢？

我们先来看看什么是同步通讯和异步通讯。如图：

- 同步通讯：就如同打视频电话，双方的交互都是实时的。因此同一时刻你只能跟一个人打视频电话。
- 异步通讯：就如同发微信聊天，双方的交互不是实时的，你不需要立刻给对方回应。因此你可以多线操作，同时跟多人聊天。

两种方式各有优劣，打电话可以立即得到响应，但是你却不能跟多个人同时通话。发微信可以同时与多个人收发微信，但是往往响应会有延迟。

所以，如果我们的业务需要实时得到服务提供方的响应，则应该选择同步通讯（同步调用）。而如果我们追求更高的效率，并且不需要实时响应，则应该选择异步通讯（异步调用）。

同步调用的方法已经学过了，就是OpenFeign。

1.1.同步调用

微服务之间采用OpenFeign调用就属于同步方式，调用可以实时得到结果，但存在下面的问题：

举个例子，以余额支付功能为例来分析，首先看下整个流程：

目前我们采用的是基于OpenFeign的同步调用，也就是说业务执行流程是这样的：
- 支付服务需要先调用用户服务完成余额扣减
- 然后支付服务自己要更新支付流水单的状态
- 然后支付服务调用交易服务，更新业务订单状态为已支付

三个步骤依次执行。
这其中就存在3个问题：

第一，扩展性低

我们目前的业务相对简单，但是随着业务规模扩大，产品的功能也在不断完善。
在大多数电商业务中，用户支付成功后都会以短信或者其它方式通知用户，告知支付成功。假如后期产品经理提出这样新的需求，是不是要在上述业务中再加入通知用户的业务？
也就是说每次有新的需求，现有支付逻辑都要跟着变化，代码经常变动，不符合开闭原则，拓展性不好。

第二，性能下降

由于我们采用了同步调用，调用者需要等待服务提供者执行完返回结果后，才能继续向下执行，也就是说每次远程调用，调用者都是阻塞等待状态。最终整个业务的响应时长就是每次远程调用的执行时长之和：
假如每个微服务的执行时长都是50ms，则最终整个业务的耗时可能高达300ms，性能太差了。

第三，资源浪费

采用同步调用，调用者在等待响应时，不能释放请求所占用的资源，高并发场景下会极度浪费系统资源；

第四，级联失败

由于我们是基于OpenFeign调用交易服务、通知服务。当交易服务、通知服务出现故障时，整个事务都会回滚，交易失败。
这其实就是同步调用的级联失败问题。

大家思考一下，我们假设用户余额充足，扣款已经成功，此时我们应该确保支付流水单更新为已支付，确保交易成功。毕竟收到手里的钱没道理再退回去吧。（doge）
因此，这里不能因为短信通知、更新订单状态失败而回滚整个事务。

综上，同步调用的方式存在下列问题：

扩展性低：每次加入新的需求，都要修改原来的代码；
性能下降：调用者需要等待服务提供者的响应，如果调用链过长则响应时间等于各个调用时间之和；
资源浪费：调用者在等待响应时，不能释放请求所占用的资源，高并发场景下会极度浪费系统资源；
级联失败：如果服务提供者出现问题，则调用者也会出现问题，甚至导致集群故障。

而要解决这些问题，我们就必须用异步调用的方式来代替同步调用。

1.2.异步调用

异步调用方式其实就是基于消息通知的方式，一般包含三个角色：
- 消息发送者：投递消息的人，就是原来的调用方
- 消息Broker：管理、暂存、转发消息，你可以把它理解成微信服务器
- 消息接收者：接收和处理消息的人，就是原来的服务提供方

在异步调用中，发送者不再直接同步调用接收者的业务接口，而是发送一条消息投递给消息Broker。然后接收者根据自己的需求从消息Broker那里订阅消息。每当发送方发送消息后，接受者都能获取消息并处理。
这样，发送消息的人和接收消息的人就完全解耦了。

还是以余额支付业务为例：

除了扣减余额、更新支付流水单状态以外，其它调用逻辑全部取消。而是改为发送一条消息到Broker。而相关的微服务都可以订阅消息通知，一旦消息到达Broker，则会分发给每一个订阅了的微服务，处理各自的业务。

假如产品经理提出了新的需求，比如要在支付成功后更新用户积分。支付代码完全不用变更，而仅仅是让积分服务也订阅消息即可：

不管后期增加了多少消息订阅者，作为支付服务来讲，执行完扣减余额、更新支付流水状态后，发送消息即可。业务耗时仅仅是这三部分业务耗时，仅仅100ms，大大提高了业务性能。

另外，不管是交易服务、通知服务，还是积分服务，他们的业务与支付关联度低。现在采用了异步调用，解除了耦合，他们即便执行过程中出现了故障，也不会影响到支付服务。

综上，异步调用的优势包括：
- 耦合度更低
- 性能更好
- 业务拓展性强
- 故障隔离，避免级联失败

当然，异步通信也并非完美无缺，它存在下列缺点：
- 完全依赖于Broker的可靠性、安全性和性能
- 架构复杂，后期维护和调试麻烦

1.3.技术选型

消息Broker，目前常见的实现方案就是消息队列（MessageQueue），简称为MQ.
几种常见MQ的对比：

根据以上表格，选择哪种MQ的策略可以参考如下：

追求可用性：Kafka、 RocketMQ 、RabbitMQ
追求可靠性：RabbitMQ、RocketMQ
追求吞吐能力：RocketMQ、Kafka
追求消息低延迟：RabbitMQ、Kafka

目前国内消息队列使用最多的还是RabbitMQ，再加上其各方面都比较均衡，稳定性也好。所以我们使用RabbitMQ来学习。

2.RabbitMQ

RabbitMQ是基于Erlang语言开发的开源消息通信中间件。
官网地址：https://www.rabbitmq.com/

2.1.安装部署

基于Docker来安装RabbitMQ，使用下面的命令即可：
（1）在线拉取镜像：

docker pull rabbitmq:3.8-management

（2）创建并允许RabbitMQ容器：

docker run \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=itheima \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123321 \
 -v mq-plugins:/plugins \
 --name mq \
 --hostname mq \
 -p 15672:15672 \
 -p 5672:5672 \
 --network hm-net\
 -d \
 rabbitmq:3.8-management

可以看到在安装命令中有两个映射的端口：
- 15672：RabbitMQ提供的管理控制台的端口
- 5672：RabbitMQ的消息发送处理接口

如果拉取镜像困难的话，直接利用docker load命令加载镜像包：

安装完成后，我们访问 http://192.168.52.135:15672即可看到管理控制台。首次访问需要登录，默认的用户名和密码在配置文件中已经指定了。
登录后即可看到管理控制台总览页面：

至此，单机RabbitMQ部署完毕。

2.2.RabbitMQ基本架构

其中包含几个概念：
- publisher：生产者，也就是发送消息的一方
- consumer：消费者，也就是消费消息的一方
- queue：队列，存储消息。生产者投递的消息会暂存在消息队列中，等待消费者处理
- exchange：交换机，负责消息路由。生产者发送的消息由交换机决定投递到哪个队列。
- virtual host：虚拟主机，起到数据隔离的作用。每个虚拟主机相互独立，有各自的exchange、queue

2.3.收发消息

2.3.1.交换机

我们打开Exchanges选项卡，可以看到已经存在很多交换机：

我们点击任意交换机，即可进入交换机详情页面。仍然会利用控制台中的publish message 发送一条消息：

这里是由控制台模拟了生产者发送的消息。由于没有消费者存在，最终消息丢失了，这样说明交换机没有存储消息的能力。

2.3.2.队列

我们打开Queues选项卡，新建一个队列：

命名为hello.queue1：

再以相同的方式，创建一个队列，命名为hello.queue2，最终队列列表如下：

此时，我们再次向amq.fanout交换机发送一条消息。会发现消息依然没有到达队列！！

发送到交换机的消息，只会路由到与其绑定的队列，因此仅仅创建队列是不够的，我们还需要将其与交换机绑定。

2.3.3.绑定关系

点击Exchanges选项卡，点击amq.fanout交换机，进入交换机详情页，然后点击Bindings菜单，在表单中填写要绑定的队列名称：

相同的方式，将hello.queue2也绑定到改交换机。

最终，绑定结果如下：

2.3.4.发送消息

再次回到exchange页面，找到刚刚绑定的amq.fanout，点击进入详情页，再次发送一条消息：

回到Queues页面，可以发现hello.queue中已经有一条消息了：

点击队列名称，进入详情页，查看队列详情，这次我们点击get message：

可以看到消息到达队列了：

这个时候如果有消费者监听了MQ的hello.queue1或hello.queue2队列，自然就能接收到消息了。

2.4.数据隔离

2.4.1.用户管理

点击Admin选项卡，首先会看到RabbitMQ控制台的用户管理界面：

这里的用户都是RabbitMQ的管理或运维人员。目前只有安装RabbitMQ时添加的itheima这个用户。仔细观察用户表格中的字段，如下：
- Name：itheima，也就是用户名
- Tags：administrator，说明itheima用户是超级管理员，拥有所有权限
- Can access virtual host： /，可以访问的virtual host，这里的/是默认的virtual host

对于小型企业而言，出于成本考虑，我们通常只会搭建一套MQ集群，公司内的多个不同项目同时使用。这个时候为了避免互相干扰，我们会利用virtual host的隔离特性，将不同项目隔离。一般会做两件事情：
- 给每个项目创建独立的运维账号，将管理权限分离。
- 给每个项目创建不同的virtual host，将每个项目的数据隔离。

比如，我们给黑马商城创建一个新的用户，命名为hmall：

你会发现此时hmall用户没有任何virtual host的访问权限：

接下来就可以来给他授权

2.4.2.virtual host

我们先退出登录：

切换到刚刚创建的hmall用户登录，然后点击Virtual Hosts菜单，进入virtual host管理页：

可以看到目前只有一个默认的virtual host，名字为 /。
我们可以给黑马商城项目创建一个单独的virtual host，而不是使用默认的/。

创建完成后如图：