JAVA高级工程师与你一起学习RabbitMQ基础保姆级教程

1.前言

笔者我正在结合自己的实际工作经验重新把Java大数据技术栈总结梳理整合一遍！重新学习！
与大家一起重新学习RabbitMQ消息队列技术！边学习边总结边分享边回顾！学无止境！共同进步！

2、MQ基础概念篇

2.1 MQ概述

MQ全称 Message Queue（消息队列），是在消息的传输过程中保存消息的容器。多用于分布式系统之间进行通信。

• MQ，消息队列，存储消息的中间件
• 分布式系统通信两种方式：直接远程调用 和 借助第三方 完成间接通信
• 发送方称为生产者，接收方称为消费者

2.2MQ的优势与缺点概况：

MQ的优势：

总结3个优点：
应用解耦：提高系统容错性和可维护性
异步提速：提升用户体验和系统吞吐量
削峰填谷：提高系统稳定性

MQ的缺点：

2.3使用MQ的前提条件总结

既然 MQ 有优势也有劣势，那么使用 MQ 需要满足什么条件呢？

• 生产者不需要从消费者处获得反馈。引入消息队列之前的直接调用，其接口的返回值应该为空，这才让明明下层的动作还没做，上层却当成动作做完了继续往后走，即所谓异步成为了可能。
• 容许短暂的不一致性。
• 确实是用了有效果。即解耦、提速、削峰这些方面的收益，超过加入MQ，管理MQ这些成本。

2.4常见的MQ产品

目前业界有很多的 MQ 产品，例如 RabbitMQ、RocketMQ、ActiveMQ、Kafka、ZeroMQ、MetaMq等，也有直接使用 Redis 充当消息队列的案例，而这些消息队列产品，各有侧重，在实际选型时，需要结合自身需求及 MQ 产品特征，综合考虑。

产品对照表如下：

3.RabbitMQ基础

• 什么是AMQP？
  AMQP，即 Advanced Message Queuing Protocol（高级消息队列协议），是一个网络协议，是应用层协议的一个开放标准，为面向消息的中间件设计。基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息，并不受客户端/中间件不同产品，不同的开发语言等条件的限制。2006年，AMQP 规范发布。类比HTTP。

2007年，Rabbit 技术公司基于 AMQP 标准开发的 RabbitMQ 1.0 发布。RabbitMQ 采用 Erlang 语言开发。Erlang 语言由 Ericson 设计，专门为开发高并发和分布式系统的一种语言，在电信领域使用广泛。

RabbitMQ 基础架构如下图：

• RabbitMQ 中的相关概念：
  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 提供了 6 种工作模式：
  简单模式、work queues、Publish/Subscribe 发布与订阅模式、Routing 路由模式、Topics 主题模式、RPC 远程调用模式（远程调用，不太算 MQ；暂不作介绍）。
  官网对应模式介绍：https://www.rabbitmq.com/getstarted.html

• 什么JMS？
  JMS 即 Java 消息服务（JavaMessage Service）应用程序接口，是一个 Java 平台中关于面向消息中间件的API
  JMS 是 JavaEE 规范中的一种，类比JDBC
  很多消息中间件都实现了JMS规范，例如：ActiveMQ。RabbitMQ 官方没有提供 JMS 的实现包，但是开源社区有！
• 总结

RabbitMQ 是基于 AMQP 协议使用 Erlang 语言开发的一款消息队列产品。
RabbitMQ提供了6种工作模式，
AMQP 是协议，类比HTTP。
JMS 是 API 规范接口，类比 JDBC。

RabbitMQ ：官方地址 ：http://www.rabbitmq.com

4. RabbitMQ 工作模式原理

• 模式1
  

• 模式2

1. 在一个队列中如果有多个消费者，那么消费者之间对于同一个消息的关系是竞争的关系。
2. Work Queues 对于任务过重或任务较多情况使用工作队列可以提高任务处理的速度。例如：短信服务部署多个，只需要有一个节点成功发送即可。

• 模式3
  
  1.交换机需要与队列进行绑定，绑定之后；一个消息可以被多个消费者都收到。
  2.发布订阅模式与工作队列模式的区别：
  工作队列模式不用定义交换机，而发布/订阅模式需要定义交换机
  发布/订阅模式的生产方是面向交换机发送消息，工作队列模式的生产方是面向队列发送消息(底层使用默认交换机)
  发布/订阅模式需要设置队列和交换机的绑定，工作队列模式不需要设置，实际上工作队列模式会将队列绑 定到默认的交换机

• 模式4
  
  Routing 模式要求队列在绑定交换机时要指定 routing key，消息会转发到符合 routing key 的队列。

• 模式5
  
  Topic 主题模式可以实现 Pub/Sub 发布与订阅模式和 Routing 路由模式的功能，只是 Topic 在配置routing key 的时候可以使用通配符，显得更加灵活。

• 工作模式总结
  （1）简单模式
  一个生产者、一个消费者，不需要设置交换机（使用默认的交换机）。
  （2）工作队列模式 Work Queue
  一个生产者、多个消费者（竞争关系），不需要设置交换机（使用默认的交换机）。
  （3）发布订阅模式 Publish/subscribe
  需要设置类型为 fanout 的交换机，并且交换机和队列进行绑定，当发送消息到交换机后，交换机会将消息发送到绑定的队列。
  （4）路由模式 Routing
  需要设置类型为 direct 的交换机，交换机和队列进行绑定，并且指定 routing key，当发送消息到交换机后，交换机会根据 routing key 将消息发送到对应的队列。
  （5） 通配符模式 Topic
  需要设置类型为 topic 的交换机，交换机和队列进行绑定，并且指定通配符方式的 routing key，当发送消息到交换机后，交换机会根据 routing key 将消息发送到对应的队列。

4、总结

以下行业的软件可能会用到 RabbitMQ：

一、金融行业

1. 银行系统：
   • 在银行的核心业务系统和外围系统之间进行异步通信，例如将交易日志异步传输到日志分析系统，确保核心业务处理不受日志记录的影响，提高交易处理速度。
   • 实现分布式事务的最终一致性协调，当涉及多个子系统的复杂业务流程时，保证数据的一致性。
2. 证券交易系统：
   • 用于处理大量的实时行情数据分发，将行情数据快速推送给各个交易终端，提高数据传输效率。
   • 异步处理交易订单，缓解交易高峰时的系统压力，确保订单能够及时进入处理队列而不会因为系统繁忙而丢失。

二、电商行业

1. 订单处理：
   • 当用户下单后，订单系统将订单信息发送到 RabbitMQ 队列，库存系统、支付系统、物流系统等可以异步从队列中获取订单信息进行处理，提高订单处理速度，避免用户长时间等待。
   • 处理订单状态的变更通知，如订单支付成功、发货、收货等状态变化可以通过消息队列通知相关系统进行相应的操作。
2. 促销活动：
   • 在电商大促期间，流量瞬间暴增，RabbitMQ 可以用于异步处理用户请求，如将用户参与促销活动的请求放入队列，由后台系统逐步处理，防止系统崩溃。
   • 实现活动规则的实时更新通知，当运营人员调整促销规则时，通过消息队列快速通知各个业务系统进行相应调整。

三、物流行业

1. 物流跟踪：
   • 物流信息系统可以将货物的位置更新信息发送到 RabbitMQ 队列，客户查询系统可以异步从队列中获取最新的物流位置信息，提高查询响应速度。
   • 实现物流状态的实时监控和预警，当货物出现异常情况（如延误、丢失等）时，通过消息队列及时通知相关人员进行处理。
2. 配送调度：
   • 配送系统可以根据订单信息和配送员位置信息进行智能调度，将配送任务发送到 RabbitMQ 队列，配送员端可以实时获取任务并进行配送，提高配送效率。
   • 处理配送过程中的异常情况，如配送员无法按时送达、客户拒收等，通过消息队列通知调度中心进行重新安排。

四、物联网行业

1. 设备数据采集：
   • 物联网设备将采集到的数据发送到 RabbitMQ 队列，后端数据分析系统可以异步从队列中获取数据进行分析处理，实现对设备的实时监控和管理。
   • 例如在工业物联网中，传感器将设备的运行状态数据发送到消息队列，用于故障预警和预防性维护。
2. 智能家居：
   • 智能家居系统中的各个设备可以通过 RabbitMQ 进行通信，实现设备之间的联动控制。
   • 例如当门窗传感器检测到门窗打开时，通过消息队列通知空调系统调整温度，实现智能化的环境控制。

五、游戏行业

1. 游戏服务器架构：
   • 在分布式游戏服务器架构中，不同的游戏服务器模块可以通过 RabbitMQ 进行通信，实现玩家状态同步、游戏事件通知等功能。
   • 例如当玩家在一个服务器上进行操作时，通过消息队列将操作信息同步到其他相关服务器，保证玩家在不同场景下的游戏体验一致性。
2. 游戏排行榜更新：
   • 游戏中的排行榜系统可以异步从游戏服务器获取玩家数据，通过 RabbitMQ 进行排行榜的计算和更新，避免影响游戏的实时性。
   • 当玩家的游戏成绩发生变化时，将成绩信息发送到消息队列，排行榜计算系统从队列中获取数据进行更新，提高排行榜的更新效率。

本篇文章笔者主要把MQ、RabbitMQ理论基础与应用场景讲清楚，具体的安装部署文档包括API使用方法等以后再慢慢补充！