MQ高级：RabbitMQ小细节

在之前的学习中，我们只介绍了消息的发送，但是没有考虑到异常的情况，今天我们就介绍一些异常情况，和细节的部分。

生产者可靠性

生产者重连

生产者确认

MQ可靠性

持久化

Lazy Queue

消费者可靠性

消费者确认机制

失败重试机制

业务幂等性

延迟消息

死信交换机

延迟消息插件

生产者可靠性

生产者重连

有时候由于网络波动，可能会出现客户端连接MQ失败的情况。通过配置我们可以开启连接失败后的重连机制：

spring:
  rabbitmq:
    connection-timeout: 1s # 设置MQ的连接超时时间

  template:
    retry:
      enabled: true # 开启超时重试机制
      initial-interval: 1000ms # 失败后的初始等待时间
      multiplier: 1 # 失败后下次的等待时长倍数，下次等待时长=initial-interval * multiplier
      max-attempts: 3 # 最大重试次数

在停止mq服务之后，运行代码，会发现测试失败，因为连接失败。最大重试次数设置的是3，此处就重试了3次再停止。

当网络不稳定的时候，利用重试机制可以有效提高消息发送的成功率。不过SpringAMOP提供的重试机制是阻塞式的重试，也就是说多次重试等待的过程中，当前线程是被阻塞的，
会影响业务性能。
如果对于业务性能有要求，建议禁用重试机制。如果一定要使用，请合理配置等待时长和重试次数，当然也可以考虑使用异步线程来执行发送消息的代码。

生产者确认

在开启了生产者确认机制后，在MQ成功收到消息后会返回确认消息ACK给生产者，如果有异常，会返回NACK。

消息投递到了MQ，但是路由失败。此时会通过PublisherReturn返回路由异常原因，然后返回ACK，告知投递成功
临时消息投递到了MQ，并且入队成功，返回ACK，告知投递成功
持久消息投递到了MQ，并且入队完成持久化，返回ACK，告知投递成功
其它情况都会返回NACK，告知投递失败

spring:
  rabbitmq:
    publisher-confirm-type: correlated
    # 开启publisher confirm机制，并设置confirm类型为correlated
    publisher-returns: true
    # 开启publisher return机制

这里publisher-confirm-type有三种模式可选：

none:关闭confirm机制
simple:同步阻塞等待MO的回执消息
correlated:MO异步回调方式返回回执消息

但是！生产者确认需要额外的网络和系统资源开销，尽量不要使用。
如果一定要使用，无需开启Publisher-Return机制，因为一般路由失败是自己业务问题。
对于nack消息可以有限次数重试，依然失败则记录异常消息。

MQ可靠性

解决了生产者可靠性，还需要解决MQ的可靠性。

通过生产者发送的消息被MQ存放到内存中，经过某些特殊情况或者MQ重启后，这部分数据会丢失。并且内存空间是有限的，当消费者故障或者处理太慢时，会导致消息积压，导致MQ阻塞。

持久化

为了解决这个问题，MQ引入了数据持久化，包括交换机持久化、队列持久化、消息持久化。

前两者只需要在创建的时候设置成Durable（默认）即可。

消息持久化默认是不开启的，要手动开启。

当不开启磁盘持久化，消息会全部存放在内存中。但是发送消息过多，会占满内存。之后多出来的消息会存放到Paged out中，也就是磁盘中。等待内存中的消息被处理完后，会再把磁盘中的消息加载到内存中，再继续处理。

当开启了磁盘持久化，接收到的消息会在内存和磁盘中都存一份。此时处理的消息是从内存中处理。内存会在将要满的时候清理一次，再继续完成消息处理。磁盘则会把所有消息都保存下来。

Lazy Queue

Lazy Queue惰性队列的特征如下:

接收到消息后直接存入磁盘而非内存(内存中只保留最近的消息，默认2048条
消费者要消费消息时才会从磁盘中读取并加载到内存
支持数百万条的消息存储

并且惰性队列的性能很高，比之前的几种性能都会好一些。

消费者可靠性

消费者确认机制

当不开启消费者确认机制，生产者投递了一条消息，不管消费者是否处理完了，会马上被RabbitMQ删除，当做已经处理完了。但是如果消费者出现网络波动或者其他异常情况，会导致没有接收到这条消息，生产者这边还会认为消费者已经接收到消息了。告知RabbitMQ自己消息处理状态。处理消息结束后，应该向RabbitMQ发送一个回执，

回执有三种可选值:

ack:成功处理消息，RabbitMO从队列中删除该消息
nack:消息处理失败，RabbitMO需要再次投递消息
reiect:消息处理失败并拒绝该消息，RabbitMO从队列中删除该消息

SpringAMQP已经实现了消息确认功能。并允许我们通过配置文件选择ACK处理方式，有三种方式:

none：不处理消息确认。消息投递给消费者后立刻ack，消息会立刻从MQ删除。这种方式非常不安全，不建议使用。
manual：手动模式。需要在业务代码中手动调用API发送ack或reject。虽然存在业务侵入，但提供了更大的灵活性。
auto：自动模式。SpringAMQP利用AOP对消息处理逻辑进行环绕增强。当业务正常执行时，自动返回ack。当业务出现异常时，根据异常类型自动返回不同的结果：
1.如果是业务异常，自动返回nack。
2.如果是消息处理或校验异常，自动返回reject。

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        acknowledge-mode: auto  # 可以设置为 none, manual, auto

失败重试机制

当消费者出现异常后，消息会不断requeue（重新入队）到队列，再重新发送给消费者，然后再次异常，再次requeue，形成无限循环。这会导致MQ的消息处理量飙升，给系统带来不必要的压力。

我们可以利用Spring的retry机制，在消费者出现异常时进行本地重试，而不是无限制地requeue到MQ队列。并且指定最大重试次数。

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        prefetch: 1
    retry:
      enabled: true  # 开启消费者失败重试
      initial-interval: 1000ms  # 初始的失败等待时长为1秒
      multiplier: 1  # 下次失败的等待时长倍数，下次等待时长 = multiplier * last-interval
      max-attempts: 3  # 最大重试次数
      stateless: true  # true无状态; false有状态。如果业务中包含事务，这里改为false

在开启重试模式后，如果重试次数耗尽且消息依然失败，则需要有MessageRecoverer接口来处理。MessageRecoverer包含三种不同的实现：

RejectAndDontRequeueRecoverer：重试耗尽后，直接reject，丢弃消息。默认就是这种方式。
ImmediateRequeueMessageRecoverer：重试耗尽后，返回nack，消息重新入队。
RepublishMessageRecoverer：重试耗尽后，将失败消息投递到指定的交换机

当通过最后一种方式重试耗尽后，我们可以额外设置一个队列，比如error.queue，当发送失败的消息进入这个队列后，再通过邮件强提醒这样的机制推送给工作人员，可以有效解决消息发送失败的极端情况。

业务幂等性

在程序开发中，业务幂等性指的是同一个业务，执行一次或者执行多次对业务的状态是没有影响的。

唯一消息id
方案一，是给每个消息都设置一个唯一id，利用id区分是否是重复消息:

每一条消息都生成一个唯一的id，与消息一起投递给消费者。
消费者接收到消息后处理自己的业务，业务处理成功后将消息ID保存到数据库
如果下次又收到相同消息，去数据库查询判断是否存在，存在则为重复消息放弃处理。

业务判断

方案二，是结合业务逻辑，基于业务本身做判断。以我们的业务为例:我们要在支付后修改订单状态为已支付，应该在修改订单状态前先查询订单状态，判断状态是否是未支付。只有未支付订单才需要修改，其它状态不做处理。

如何保证支付服务与交易服务之间的订单状态一致性？

为确保支付服务与交易服务之间的订单状态一致性，我们采取了以下措施：

消息通知：

支付服务在用户支付成功后，通过MQ（消息队列）发送消息通知交易服务，以完成订单状态的同步。

消息可靠性策略：

采用生产者确认机制、消费者确认和消费者失败重试等策略，确保消息的可靠投递和处理。
开启MQ的持久化功能，避免因服务宕机导致消息丢失。

业务幂等性：

在交易服务更新订单状态时进行业务幂等性判断，防止因消息重复消费导致订单状态异常。

如果交易服务消息处理失败，有什么兜底方案？

定时任务：
在交易服务中设置定时任务，定期查询订单的支付状态。
即使MQ通知失败，定时任务也可以作为兜底方案，确保订单支付状态的最终一致性。

延迟消息

延迟消息是消息队列中的一种重要功能，它允许消息在被发送到消息队列后并不会立即被消费者消费，而是在经过特定的时间延迟后才能被消费者获取和处理。这种特性在很多业务场景中都非常有用，比如订单处理超时、定时提醒等。

比如，用户A下单某商品的最后一件，订单确认后，迟迟不支付，但是又占用着这个名额。等到很久以后取消这个订单，此时想买的人没买到，商家没有卖掉，而这个人又没有买。这种情况用延迟消息就能很好的解决这个问题。当用户下单商品后，会设置一个延迟消息，假设30分钟内没有下单，这个延迟消息就会被发送到MQ，提醒数据库这个人订单超时了，强制让这个人取消订单。

死信交换机

当一个队列中的消息满足下列情况之一时，就会成为死信(dead letter)：

消费者使用basic.reject或 basic.nack声明消费失败，并且消息的requeue参数设置为false
消息是一个过期消息(达到了队列或消息本身设置的过期时间)，超时无人消费
要投递的队列消息堆积满了，最早的消息可能成为死信

死信消息，经过死信交换机可以变成延迟消息。

当publisher发布一个消息后，通过交换机进入队列。通过手动设置一个过期时间，让消息变成死信消息，此时消息会自动进入通过dead-letter-exchang设置的交换机dlx.direct，再一步步的进入到consumer。

延迟消息插件

RabbitMO的官方也推出了一个插件，原生支持延迟消息功能。该插件的原理是设计了一种支持延迟消息功能的交换机
当消息投递到交换机后可以暂存一定时间，到期后再投递到队列。

@RabbitListener(bindings=@QueueBinding(
value=@Queue(name="delay.queue", durable="true"),
exchange=@Exchange(name="delay.direct",delayed="true"),
key="delay"
))
public void listenDelayMessage(String msg){
log.info("接收到delay.queue的延迟消息:{}"，msg);
}

@Bean
public DirectExchange delayExchange(){
return ExchangeBuilder
.directExchange("delay.direct")
.delayed()//设置delay的属性为true
.durable(true)//持久化
.build();
}

发送消息时需要通过消息头x-delay来设置过期时间:

@Test
void testPublisherDelayMessage() {
    //1.创建消息
    String message = "hello, delayed message";
    //2.发送消息，利用消息后置处理器添加消息头
    rabbitTemplate.convertAndSend("delay.direct", "delay", message, new MessagePostProcessor() {
        @Override
        public Message postProcessMessage(Message message) throws AmqpException {
            //添加延迟消息属性
            message.getMessageProperties().setDelay(5000);
            return message;
        }
    });
}