微服务—RabbitMQ

初识MQ

同步和异步通讯

同步通讯的优缺点

异步调用方案

异步通信优缺点

常见MQ技术对比

RabbitMQ快速入门

安装RabbitMQ

RabbitMQ整体架构与相关概念

常见消息模型编辑

入门案例

SpringAMQP

基本介绍

SpringAMQP案例——模拟HelloWorld消息模型

SpringAMQP案例——模拟WorkQueue消息模型

SpringAMQP案例——模拟发布订阅消息模型

发布订阅消息模型介绍

案例——FanoutExchange

案例——DirectExchange

案例——TopicExchange

消息转换器

初识MQ

同步和异步通讯

微服务间通讯有同步和异步两种方式：同步通讯就像打电话，需要实时响应，异步通讯就像发邮件，不需要马上回复。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。发送邮件可以同时与多个人收发邮件，但是往往响应会有延迟。

同步通讯的优缺点

优点：
时效性较强，可以立即得到结果。
缺点：
1. 耦合度高：每次加入新的需求，都要修改原来的代码；
2. 性能下降：调用者需要等待服务提供者响应，如果调用链过长则响应时间等于每次调用的时间之和；
3. 资源浪费：调用链中的每个服务在等待响应过程中，不能释放请求占用的资源，高并发场景下会极度浪费系统资源；
4. 级联失败：如果服务提供者出现问题，所有调用方都会跟着出问题如同多米诺骨牌一样，迅速导致整个微服务群故障。

异步调用方案

我们以购买商品为例，用户支付后需要调用订单服务完成订单状态修改，调用物流服务，从仓库分配响应的库存并准备发货。
        在事件模式中，支付服务是事件发布者，在支付完成后只需要发布一个支付成功的事件，事件中带上订单id。
        订单服务和物流服务是事件订阅者，订阅支付成功的事件，监听到事件后完成自己业务即可。
        为了解除事件发布者与订阅者之间的耦合，两者并不是直接通信，而是有一个中间Broker。发布者发布事件到Broker，不关心谁来订阅事件。订阅者从Broker订阅事件，不关心谁发来的消息。

异步通信优缺点

优点：
1. 吞吐量提升：无需等待订阅者处理完成，响应更快速；
2. 故障隔离：服务没有直接调用，不存在级联失败问题；
3. 调用间没有阻塞，不会造成无效的资源占用；
4. 耦合度极低，每个服务都可以灵活插拔，可替换；
5. 流量削峰：不管发布事件的流量波动多大，都由Broker接收，订阅者可以按照自己的速度去处理事件。
缺点：
1. 架构复杂了，业务没有明显的流程线，不好管理；
2. 需要依赖于Broker的可靠、安全、性能。

常见MQ技术对比

RabbitMQ快速入门

安装RabbitMQ

步骤1 在线拉取镜像

docker pull rabbitmq:3-management

步骤2 执行下面的命令来运行MQ容器，在命令行中设置用户名和密码

docker run \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=root \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123456 \
 --name mq \
 --hostname mq1 \
 -p 15672:15672 \
 -p 5672:5672 \
 -d \
 rabbitmq:3-management

步骤3 进入RabbitMQ管理平台

安装好后，安装好后通过IP+端口访问管理界面。管理界面端口是15672，tcp连接的端口是5672。在浏览器中访问192.168.237.128:1567进入RabbitMQ管理平台，其中192.168.237.128为虚拟机ip地址。

RabbitMQ整体架构与相关概念

RabbitMQ架构图

RabbitMQ中的几个概念
channel：操作MQ的工具
exchange：路由消息到队列中
queue：缓存消息
virtualhost：虚拟主机，是对queue、exchange等资源的逻辑分组

常见消息模型

入门案例

发布者发送消息代码：

public class PublisherTest {
    @Test
    public void testSendMessage() throws IOException, TimeoutException {
        // 1.建立连接
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 1.1.设置连接参数，分别是：主机名、端口号、vhost、用户名、密码
        factory.setHost("192.168.150.101");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("itcast");
        factory.setPassword("123321");
        // 1.2.建立连接
        Connection connection = factory.newConnection();

        // 2.创建通道Channel
        Channel channel = connection.createChannel();

        // 3.创建队列
        String queueName = "simple.queue";
        channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);

        // 4.发送消息
        String message = "hello, rabbitmq!";
        channel.basicPublish("", queueName, null, message.getBytes());
        System.out.println("发送消息成功：【" + message + "】");

        // 5.关闭通道和连接
        channel.close();
        connection.close();

    }
}

运行之后可以在RabbitMQ管理平台看到队列里已经有一个消息

点击该消息，通过Get Message可以查看接收到的消息内容

消费者建立连接代码：

public class ConsumerTest {
    @Test
    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        // 1.建立连接
        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        // 1.1.设置连接参数，分别是：主机名、端口号、vhost、用户名、密码
        factory.setHost("192.168.237.128");
        factory.setPort(5672);
        factory.setVirtualHost("/");
        factory.setUsername("root");
        factory.setPassword("123456");
        // 1.2.建立连接
        Connection connection = factory.newConnection();

        // 2.创建通道Channel
        Channel channel = connection.createChannel();

        // 3.创建队列
        String queueName = "simple.queue";
        channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);

        // 4.订阅消息
        channel.basicConsume(queueName, true, new DefaultConsumer(channel){
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                                       AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                // 5.处理消息
                String message = new String(body);
                System.out.println("接收到消息：【" + message + "】");
            }
        });
        System.out.println("等待接收消息。。。。");
    }
}

运行之后可以在RabbitMQ管理平台发现已经建立起一个连接，并且能够在idea控制台观察到从消息队列里获取的消息。

小结：

发布者和生产者的代码中，都有创建队列这一部分，是否会产生冲突？
由于无法确定发布者和生产者运行的前后顺序，为避免寻找不到所需绑定的队列，因此都需要创建队列，如果该队列已经存在，也不会产生冲突。

基本消息队列的消息发送流程
1.建connection
2.创建channel
3.利用channel声明队列
4.利用channel向队列发送消息

基本消息队列的消息接收流程
1.建connection
2.创建channel
3.利用channel声明队列
4.定义consumer的消费行为handleDelivery05.利用channel将消费者与队列绑定

SpringAMQP

基本介绍

AMQP（Advanced Message Queuing Protocol）是用于在应用程序或之间传递业务消息的开放标准。该协议与语言和平台无关，更符合微服务中独立性的要求。

Spring AMQP是基于AMQP协议定义的一套API规范，提供了模板来发送和接收消息。包含两部分，其中spring-amqp是基础抽象spring-rabbit是底层的默认实现。

SpringAMQP案例——模拟HelloWorld消息模型

模拟消息发送：

步骤1. 在工程中引入AMQP依赖

<!--AMQP依赖，包含RabbitMQ-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>

步骤2. 配置MQ地址：在publisher服务的application.yml中添加配置

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.237.128 # rabbitMQ的ip地址
    port: 5672 # 端口
    username: root
    password: 123456
    virtual-host: /

步骤3. 在publisher服务中设置测试类，利用convertAndSend方法实现信息发送

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringAmqpTest {
    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendMessage2SimpleQueue() {
        String queueName = "simple.queue";
        String message = "hello,spring amqp";
        rabbitTemplate.convertAndSend(queueName,message);
    }
}

运行之后可以看到消息队列中存在一条消息，消息内容为我们发送的内容

模拟消息接收：

步骤1. 在工程中引入AMQP依赖

<!--AMQP依赖，包含RabbitMQ-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>

步骤2. 配置MQ地址：在consumer服务的application.yml中添加配置

spring:
  rabbitmq:
    host: 192.168.237.128 # rabbitMQ的ip地址
    port: 5672 # 端口
    username: root
    password: 123456
    virtual-host: /

步骤2. 在consumer服务中新建一个类，编写消费逻辑

@Component
public class SpringRabbitListener {

    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenSimpleQueue(String msg){
        System.out.println("消费者接收到simple.queue的消息：【" + msg + "】");
    }
}

运行之后，通过idea控制台可以看到已经成功接收到消息

注意：消息一旦消费就会从队列删除，RabbitMQ没有消息回溯功能。

SpringAMQP案例——模拟WorkQueue消息模型

根据WorkQueue消息模型，有一个发布者和两个消费者，因此我们模拟消费者发送大量消息的情况。

/**
     * 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);
    }
}

再设置两个消费者，通过设置sleep休眠，明显区分两个消费者的性能。

@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenSimpleQueue1(String msg) throws InterruptedException {
    System.out.println("消费者1接收到的消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
    Thread.sleep(20);
}

@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenSimpleQueue2(String msg) throws InterruptedException {
    System.err.println("消费者2接收到的消息：【" + msg + "】" + LocalTime.now());
    Thread.sleep(200);
}

先运行发布者，发布50条消息，再运行消费者，控制台信息如下：

通过观察控制台信息，我们可以发现，消费者1只接收单数的消息，而消费者2只接收双数的消息。当消费者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。

这是由WorkQueue消息模型中的消息预取机制所导致的。在该机制下，消费者无论当前是否能够处理消息，都会提前从队列中取出消息。因此，所有的消息会被平均分配给两个消费者。结果是，无论哪个消费者的接收速度较快，整体的消息接收速度都取决于接收速度较慢的消费者。

为了解决这个问题，我们可以通过设置消费者每次获取消息的数量来进行限制。只允许每个消费者一次获取一条消息，并且要求在当前消息处理完毕之后才能获取下一条消息。通过这种方式，我们可以实现能者多劳的效果。

经过设置后，我们再次运行程序，可以发现结果不再像之前一样，消费者1能够根据自己的性能接收更多消息。

SpringAMQP案例——模拟发布订阅消息模型

发布订阅消息模型介绍

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。

案例——FanoutExchange

步骤1. 在consumer中创建一个类，用于声明队列和交换机，并将队列与交换机进行绑定

@Configuration
public class FanoutConfig {
    // 声明交换机 itcast.fanout
    @Bean
    public FanoutExchange fanoutExchange() {
        return new FanoutExchange(("itcast.fanout"));
    }

    // 声明fanout.queue1
    @Bean
    public Queue fanoutQueue1() {
        return new Queue("fanout.queue1");
    }

    // 绑定队列1到交换机
    @Bean
    public Binding fanoutBinding1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange) {
        return BindingBuilder
                .bind(fanoutQueue1)
                .to(fanoutExchange);
    }

    // 声明fanout.queue2
    @Bean
    public Queue fanoutQueue2() {
        return new Queue("fanout.queue2");
    }

    // 绑定队列2到交换机
    @Bean
    public Binding fanoutBinding2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange) {
        return BindingBuilder
                .bind(fanoutQueue2)
                .to(fanoutExchange);
    }

}

重新运行后，在RabbitMQ管理平台中可以看到已经生成该交换机，并且与两个队列绑定。

步骤2：在consumer服务的SpringRabbitListener中添加两个方法，作为消费者，对两个队列进行监听

@RabbitListener(queues = "fanout.queue1")
public void listenFanoutQueue1(String msg){
    System.out.println("消费者接收到fanout.queue1的消息：【" + msg + "】");
}

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

步骤3. 在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法，将消息发送到交换机

@Test
public void testSendFanoutExchange() {
    //交换机名称
    String exchangeName = "itcast.fanout";
    //消息
    String message = "hello, every one!";
    //发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName,"", message);
}

运行该测试方法，可以在控制台中看到消费者成功接收到消息。

总结

交换机的作用是什么?
1. 接收publisher发送的消息
2. 将消息按照规则路由到与之绑定的队列
3. 不能缓存消息，路由失败，消息丢失
4. FanoutExchange的会将消息路由到每个绑定的队列

绑定的队列声明队列、交换机、绑定关系的Bean是什么?
Queue、FanoutExchange、Binding

案例——DirectExchange

在Direct模型下:
1. 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)
2. 消息的发送方在向 Exchange发送消息时，也必须指定消息的 RoutingKey
3. Exchange不再把消息交给每一个绑定的队列，而是根据消息的 outing 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

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。
步骤1. 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 = "itcast.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 = "itcast.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
            key = {"red", "yellow"}
    ))
    public void listenDirectQueue2(String msg) {
        System.err.println("消费者接收到direct.queue2的消息：【" + msg + "】");
    }

步骤2. 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 = "itcast.direct";
    //消息
    String message = "hello, blue!";
    //发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName,"yellow", message);
}

当key为red时，控制台输出如下：

当key为blue时，控制台输出如下：

当key为yellow时，控制台输出如下：

总结

描述下Direct交换机与Fanout交换机的差异?
1. Fanout交换机将消息路由给每一个与之绑定的队列
2. Direct交换机根据RoutingKey判断路由给哪个队列
3. 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

案例——TopicExchange

步骤1. 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 = "topic.queue1"),
        exchange = @Exchange(name = "itcast.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 = "itcast.topic" ,type = ExchangeTypes.TOPIC),
        key = "#.news"
))
public void listenTopicQueue2(String msg) {
    System.err.println("消费者接收到Topic.queue2的消息：【" + msg + "】");
}

步骤2. 在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法

@Test
public void testSendTopicExchange() {
    //交换机名称
    String exchangeName = "itcast.topic";
    //消息
    String message = "世界新闻";
    //发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName,"world.news", message);
}

当key为china.news时，控制台输出如下：

当key为china.weather时，控制台输出如下：

当key为workd.news时，控制台输出如下：

消息转换器

Spring会把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。只不过，默认情况下Spring采用的序列化方式是JDK序列化，而JDK序列化存在一些问题，如数据体积过大、有安全漏洞、可读性差等。

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。

步骤1. 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>

步骤2. 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();
}