消息队列篇--原理篇--RabbmitMQ（Exchange，消息转换器、docker部署，绑定和确认机制等）

RabbitMQ是一个基于AMQP协议的消息队列系统，支持多种消息传递模式，包括点对点（P2P）、发布/订阅（Pub/Sub）和路由模式。RabbitMQ 的设计目标是提供高可用性、可扩展性和可靠性，适用于企业级应用集成、任务调度、异步处理等场景。

1、特点

多语言支持：RabbitMQ支持多种编程语言的客户端库，如Java、Python、C++、Go等。
丰富的消息传递模式：支持P2P、Pub/Sub和路由模式，满足不同的业务需求。
持久化和事务支持：RabbitMQ支持消息的持久化存储和事务处理，确保消息不会丢失。
插件机制：RabbitMQ提供了丰富的插件机制，可以扩展其功能，例如监控、管理、安全等。
高可用性和集群支持：RabbitMQ支持集群部署，提供高可用性和水平扩展能力。
可视化管理界面：RabbitMQ提供了一个Web管理界面，方便用户管理和监控队列、交换机、消费者等。

2、核心概念

（1）、生产者(Producer)

定义：生产者是向RabbitMQ发送消息的应用程序。它可以将消息发送到交换机（Exchange），也可以直接发送到队列（Queue）。
职责：负责生成和发送消息，通常不需要关心消息的路由和消费情况。

（2）、消费者(Consumer)

定义：消费者是从RabbitMQ队列中接收消息的应用程序。它可以订阅一个或多个队列，并处理接收到的消息。
职责：负责从队列中拉取消息并进行处理，确保消息被正确处理后确认（ACK）。

（3）、交换机(Exchange)

定义：交换机是RabbitMQ中的核心组件之一，负责接收生产者发送的消息，并根据路由规则将消息转发到一个或多个队列。
类型：
- Direct Exchange：根据精确的路由键（Routing Key）将消息转发到指定的队列。
- Fanout Exchange：将消息广播到所有绑定的队列，忽略路由键。
- Topic Exchange：根据路由键的模式匹配（如通配符）将消息转发到符合条件的队列。
- Headers Exchange：根据消息头中的属性进行路由，而不是路由键。

（4）、队列(Queue)

定义：队列是存储消息的地方。消息会按照先进先出（FIFO）的原则从队列中取出。
特性：
- 持久化：可以选择是否将队列和消息持久化到磁盘，确保在服务器重启后消息不会丢失。
- 排他性：可以创建排他队列，只有创建该队列的连接可以访问它。
- 自动删除：可以在没有消费者时自动删除队列。

（5）、绑定(Binding)

定义：绑定是将队列与交换机关联起来的机制。通过绑定，交换机可以知道将消息发送到哪些队列。
作用：定义了交换机和队列之间的关系，决定了消息如何从交换机路由到队列。

（6）、消息(Message)

定义：消息是生产者发送给消费者的单位数据。每个消息包含两部分：消息体（Body）和消息属性（Properties）。
属性：
- Delivery Mode：决定消息是否持久化（1表示非持久化，2表示持久化）。
- Content Type：指定消息的内容类型（如application/json、text/plain等）。
- Headers：可以包含自定义的键值对，用于传递额外的元数据。
- Routing Key：用于指定消息的目标队列或交换机。

（7）、确认机制(Acknowledgment)

定义：当消费者成功处理完一条消息后，必须向RabbitMQ发送确认（ACK）。只有在收到确认后，RabbitMQ才会将该消息从队列中移除。
确认方式：
- 手动确认：消费者显式调用ack()方法确认消息。
- 自动确认：消费者在接收到消息后立即自动确认，适合简单场景，但可能会导致消息丢失。

3、架构示意图

RabbitMQ的结构大致如下图，对于Publisher，Consumer，Exchange，Queue几个概念在上面已经做了解释。
Virtual Host：虚拟主机，是对exchange和queue等资源的逻辑分组。
Channel：每次连接建立的通道。可以理解为如图Publisher，Consumer与RabbitMQ之间的连线。

示例图：
在这里插入图片描述

工作流程：
第一步：Publisher建立与RabbitMQ的通道Channel，通过该Channel把Message发送给消息队列。
第二步：消息队列的exchange和queue都可以接收Publisher发送的消息。exchange可以理解为是路由器，之后会把消息转发到具体queue上，在被消费。

queue直接接收消息一般用于点对点模式的场景。
关系：Publisher–>queue–>Consumer
exchange接收消息，在将消息转发给对应的queue，一般用于发布订阅的场景。
关系：Publisher–>exchange–>queue–>Consumer
第三步：Consumer建立与RabbitMQ的通道Channel，通过该Channel消费指定queue的消息。

4、Exchange分类

Exchange交换机是RabbitMQ中的核心组件之一，负责接收生产者发送的消息，并根据路由规则将消息转发到一个或多个队列。
类型：

Fanout Exchange：将消息广播到所有绑定的队列，忽略路由键。
Direct Exchange：根据精确的路由键（Routing Key）将消息转发到指定的队列。
Topic Exchange：根据路由键的模式匹配（如通配符）将消息转发到符合条件的队列。

（1）、Fanout广播（单提供，多消费）

模型：
交换机和队列需要绑定关系。生产者的消息发给交换机，而不是直接发给队列，交换机会把消息转发给绑定的队列中，在进行广播消费。
在这里插入图片描述
代码示例：
配置类：
配置1个广播（Fanout）交换机和两个队列（指定名称），并将交换机和两个队列关系绑定。

消费者类：
监听两个队列。

提供者类：
消息发布到交换机上，由交换机的绑定关系转发到指定的队列中。
在这里插入图片描述

（2）、Direct路由（广播增强版）

广播模式下，只要消费者订阅了队列，就能消费队列的所有消息。
路由模式相对广播模式，增加了key的概念（可以理解为主题）。发送者发送消息时指定消息的key。消费者可以仅配置对应key的消息进行消费，而无需全部都接收。

示例理解：
某个新闻APP可以推送所有的体育新闻。用户A希望仅关注篮球的新闻，用户B希望仅关注羽毛球的新闻，用于C希望能看到篮球和羽毛球两种类型的新闻。那么分别把这几种类型的新闻转发到不同key的队列中，用户根据自己的意愿分别订阅不同key的新闻就可以了。

示例图：
在这里插入图片描述
代码示例：
消费者示例：
需要指定监听的队列，指定监听的交换机为路由模式，指定key。

生产者示例：
需要指定交换机和发送消息的key。

（3）、Topic主题（路由的增强版本）

Topic主题在路由的基础上，增加了通配符去标识一类key，简化了key的配置。
如：china.#，可以匹配china. china.news, china.weather…

示例图：
在这里插入图片描述

代码示例：
消费者示例：
指定监听的队列，监听交换机及模式topic，指定key（可加通配符）。
在这里插入图片描述
生产者示例：
指定key如果符合的队列的key，队列就会收到消息。

5、消息转换器

因为消息队列不仅可以传string对象的消息，还可以传Object等任意数据类型的消息。
如果传Object对象消息时，会序列化后保存到队列中。默认序列化是MessageConverter实现，底层是jdk的序列化，这样在消息队列中我们不仅看不懂消息，且占用的消息体会很大，浪费资源。所以可以使用类型转换器进行转换。

默认序列化后的消息如下：
在这里插入图片描述
解决方法：
配置JSON序列化器替代默认的序列化器。

代码示例：（生产者）
导入依赖：
在这里插入图片描述

注入json的序列化器：
注入的JSON转换器会替换默认JDK的MessageConverter转换器。
在这里插入图片描述

再次调用生产者生产消息：
可以看到很短，能看懂的消息。
在这里插入图片描述

消费者示例：
如果生产者自定义了消息序列化器，那么消费者也要注入相同的序列化器，不然解析会乱码。
导入依赖：
在这里插入图片描述

注入json的序列化：
需要和发送者序列化器一致，否则会造成消息乱码。
在这里插入图片描述

注意，消费者的入参消息需要和生产者发送的消息数据类型也要保持一致。建议：可以都使用Map<String,Object>对象。
在这里插入图片描述

6、RabbitMQ部署–docker

（1）、加载镜像

如果没有压缩过的tar镜像，可以直接使用pull命令拉取指定版本的镜像。
在这里插入图片描述

（2）、查看镜像

在这里插入图片描述

（3）、创建容器，指定用户名admin，密码123321，15672为可视化端口，5672为服务端口

命令示例：

docker run \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123321 \
 --name mq \
 --hostname mq1 \
 -p 15672:15672 \
 -p 5672:5672 \
 -d \
 rabbitmq:3-management