【SpringCloud学习笔记】RabbitMQ（中）

1. 交换机概述

前面《RabbitMQ上篇》我们使用SpringAMQP来演示如何用Java代码操作RabbitMQ，当时采用的是生产者直接将消息发布给队列，但是实际开发中不建议这么做，更加推荐生产者将消息发布到交换机(exchange)，然后由exchange路由到队列，其架构如下所示：

可以看出，在发布-订阅模型中新增一个"交换机"角色，此后各个角色的任务如下：

  • publisher：不再是将message直接转发到queue，而是将message转发给exchange
  • exchange：一方面接收来自publisher生产的消息；另一方面，依据route key以及type将消息路由给绑定的不同的队列
  • queue：与以前一样，暂存消息，供消费者消费，另外还需要同交换机建立绑定关系
  • consumer：与以前一样，订阅queue中的消息，并进行业务处理消费消息

注意：由于我们的exchange不暂存消息，只做消息的路由，因此如果没有queue与exchange绑定或者routing key设置错误，就会导致消息丢失！！！

2. 交换机类型

RabbitMQ提供的交换机类型有如下四种：

  1. Fanout Exchange：扇出交换机，形象来说就是"广播交换机"，会将消息路由给所有绑定的queue
  2. Direct Exchange：定向交换机，基于RoutingKey发给订阅的queue
  3. Topic Exchange： 通配符订阅，在Direct的基础上引入通配符
  4. Headers Exchange： 头匹配，基于MQ的消息头匹配，使用场景较少（此处不讲解）

2.1 Fanout Exchange

下面是Fanout Exchange的工作流程图：

特征：Fanout Exchange将消息路由给全部跟它绑定的queue
操作步骤：

  1. 在RabbitMQ控制台中新建两个队列：fanout.queue1、fanout.queue2image.png
  2. 在RabbitMQ控制台中新建一个Fanout类型的Exchange：fanout.exchange

image.png

  1. 将fanout.exchange与fanout.queue1、fanout.queue2分别建立binding关系

image.png

  1. 新建两个方法用于模拟consumer，分别监听fanout.queue1以及fanout.queue2队列
/**
 * 订阅fanout.queue1队列
 * @param msg 消息
 */
@RabbitListener(queues = "fanout.queue1")
public void listenFanoutQueue1(String msg) {
    log.info("listener1 从【fanout.queue1】接收到消息：" + msg);
}

/**
 * 订阅fanout.queue2队列
 * @param msg 消息
 */
@RabbitListener(queues = "fanout.queue2")
public void listenFanoutQueue2(String msg) {
    log.info("listener2 从【fanout.queue2】接收到消息：" + msg);
}
  1. 新建一个测试类方法，模拟将消息发布给fanout.exchange
/**
 * 测试FanoutExchange交换机类型
 */
@Test
public void testFanoutExchange() {
    // 1. 定义exchange名称
    String exchangeName = "fanout.exchange";
    // 2. 定义消息体
    String msg = "震惊！某大学频频被曝出食堂安全问题";
    // 3. 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", msg);
}
  1. 观察结果

image.png
结果如上图所示：说明fanout.exchange雀氏将消息广播给了所有与之绑定的queue

2.2 Direct Exchange

特点：Direct Exchange要求在与queue建立binding关系的时候定义一个BindingKey，之后publisher生产者携带消息的同时也会指定RoutingKey，只有RoutingKey与BindingKey一致的queue才会被路由消息

工作流程如上图所示，其中queue1与exchange的Binding Key为"blue"以及"red"，queue2与exchange的Binding Key为"yellow"以及"red"，此时当Routing Key为"blue"，Direct Exchange只会将消息路由给queue1
操作步骤：

  1. 在RabbitMQ控制台中新建两个队列：direct.queue1、direct.queue2

image.png

  1. 在RabbitMQ控制台中新建一个Direct类型的Exchange：direct.exchange

image.png

  1. 将direct.exchange与direct.queue1、direct.queue2分别建立binding关系，其中与queue1的binding key为"blue"与"red"，与queue2的binding key为"yellow"与"red"

image.png

  1. 新建两个方法用于模拟consumer，分别监听direct.queue1以及direct.queue2队列
/**
 * 订阅direct.queue1队列
 * @param msg 消息
 */
@RabbitListener(queues = "direct.queue1")
public void listenDirectQueue1(String msg) {
    log.info("listener1 从【direct.queue1】接收到消息：" + msg);
}

/**
 * 订阅direct.queue2队列
 * @param msg 消息
 */
@RabbitListener(queues = "direct.queue2")
public void listenDirectQueue2(String msg) {
    log.info("listener2 从【direct.queue2】接收到消息：" + msg);
}
  1. 新建一个测试类方法，模拟将消息发布给direct.exchange，并指定routing key为"blue"
/**
 * 测试DirectExchange交换机类型
 */
@Test
public void testDirectExchange() {
    // 1. 定义交换机名称
    String exchangeName = "direct.exchange";
    // 2. 定义消息体
    String msg = "今日份消息只交给幸运色为blue的哦~";
    // 3. 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "blue", msg);
}
  1. 观察结果

image.png
结果符合预期，只有direct.queue1能够接受到消息！

2.3 Topic Exchange

Topic Exchange与Direct Exchange非常类似，都可以依据BindingKey以及RoutingKey的匹配程度进而路由给特定符合条件的queue，但是Topic Exchange定义Binding Key可以为一组词，中间用"."进行分隔，并且支持使用通配符，规则如下：

  • #：匹配0个或者多个词
  • *：匹配1个单词

例如现在queue1的BindingKey为"china.#“，而queue2的BindingKey为”#.news"，而RoutingKey为"china.reports"，此时可以路由给queue1，但是无法路由给queue2，如果RoutingKey为"china.news"则queue1、queue2均可以被路由
操作步骤：

  1. 在RabbitMQ控制台中新建两个队列：topic.queue1、topic.queue2

image.png

  1. 在RabbitMQ控制台中新建一个Topic类型的Exchange：topic.exchange

image.png

  1. 将topic.exchange与topic.queue1、topic.queue2分别建立binding关系，其中与queue1的binding key为"china.#“，与queue2的binding key为”#.news"

image.png

  1. 新建两个方法用于模拟consumer，分别监听topic.queue1以及topic.queue2队列
/**
 * 订阅topic.queue1队列
 * @param msg 消息
 */
@RabbitListener(queues = "topic.queue1")
public void listenTopicQueue1(String msg) {
    log.info("listener1 从【topic.queue1】接收到消息：" + msg);
}

/**
 * 订阅topic.queue2队列
 * @param msg 消息
 */
@RabbitListener(queues = "topic.queue2")
public void listenTopicQueue2(String msg) {
    log.info("listener2 从【topic.queue2】接收到消息：" + msg);
}
  1. 新建一个测试类方法，模拟将消息发布给topic.exchange，并指定routing key为"china.news"
/**
 * 测试TopicExchange交换机类型
 */
@Test
public void testTopicExchange() {
    // 1. 定义交换机名称
    String exchangeName = "topic.exchange";
    // 2. 定义消息体
    String msg = "中国新闻报，快来买呀！";
    // 3. 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", msg);
}
  1. 观察结果

image.png
证明通配符生效！

3. 声明队列和交换机

前面我们收发消息的过程是使用Java代码实现的，但是创建Queues以及Exchanges仍然需要我们在RabbitMQ提供的控制台实现，那么如何使用Java代码来创建Queue以及Exchange呢？
SpringAMQP API：

  • 声明队列：使用new Queue("队列名称")创建
  • 声明交换机：使用new FanoutExchange("交换机名称")（以FanoutExchange为例）
  • 声明绑定关系：使用BindingBuilder.bind(队列对象).to(交换机对象)构建

3.1 Fanout声明

步骤：

  1. 编写一个配置类，使用@Configuration 声明
  2. 内部配置Queue、Exchange、Binding，并使用@Bean声明
@Configuration
public class FanoutConfig {

    /**
     * 声明FanoutExchange交换机
     * @return 返回FanoutExchange对象
     */
    @Bean
    public FanoutExchange fanoutExchange() {
        return new FanoutExchange("code.fanout.exchange");
    }

    /**
     * 声明FanoutQueue队列
     * @return 返回FanoutQueue队列
     */
    @Bean
    public Queue fanoutQueue() {
        return new Queue("code.fanout.queue");
    }

    /**
     * 声明绑定关系
     * @param fanoutExchange 交换机
     * @param fanoutQueue 队列
     * @return 绑定关系
     */
    @Bean
    public Binding fanoutBinding(FanoutExchange fanoutExchange, Queue fanoutQueue) {
        return BindingBuilder.bind(fanoutQueue).to(fanoutExchange);
    }
}

3.2 Direct声明

步骤：

  1. 编写一个配置类，使用@Configuration 声明
  2. 内部配置Queue、Exchange、Binding，并使用@Bean声明
@Configuration
public class DirectConfig {

    /**
     * 声明一个DirectExchange交换机
     * @return 返回一个DirectExchange类型对象
     */
    @Bean
    public DirectExchange directExchange() {
        return new DirectExchange("code.direct.exchange");
    }

    /**
     * 声明一个Queue队列
     * @return 返回一个Queue类型对象
     */
    @Bean
    public Queue directQueue() {
        return new Queue("code.direct.queue");
    }

    /**
     * 声明一个绑定关系
     * @return 返回Binding对象
     */
    @Bean
    public Binding directBinding(DirectExchange directExchange, Queue directQueue) {
        return BindingBuilder.bind(directQueue).to(directExchange).with("");
    }
}

3.3 基于注解声明

注解声明格式：

@Component
@Slf4j
public class AnnotateRabbitListener {

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue("annotate.direct.queue"),
            key = {"blue", "red"},
            exchange = @Exchange(name = "annotate.direct.exchange", type = ExchangeTypes.DIRECT)
    ))
    public void listenAnnotateDirect(String msg) {
        log.info("接收到消息：" + msg);
    }
}

4. 消息转换器

4.1 现象演示

前面我们都是将字符串类型的数据作为消息进行传输，那么如果是对象类型的消息呢，我们尝试发送一个自定义User类型作为消息传输：

/**
 * 自定义User类型
 * @author 米饭好好吃
 */
@Data
@AllArgsConstructor
public class User implements Serializable {
    private String name;
    private Integer age;
}

@Test
public void testSendObject() {
    // 1. 声明队列名称
    String queueName = "work.queue";
    // 2. 定义消息体
    User user = new User("jack", 22);
    // 3. 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, user);
}

从RabbitMQ控制台中查看消息内容如下：
image.png

4.2 追踪源码

image.png
我们发现实际调用了convertMessageIfNecessary(object)方法，我们继续追踪进去：
image.png
该方法判断object是否为Message类型，如果不是就调用getRequiredMessageConverter()获取所需的消息转换器，继续追踪进去：
image.png
image.png
该方法返回了一个SimpleMessageConverter实例对象，因此我们回到上一层，获取到MessageConverter实例后又调用了toMessage方法，我们继续追踪进去观察是如何转换消息的：
image.png
在AbstruectMessageConverter中实现了toMessage方法，而createMessage方法在子类 SimpleMessageConverter重写了该方法：
image.png
可以看出调用了SerialzationUtils.serialize(object)进行了序列化，继续追踪观察到底是如何序列化的：
image.png
可以看出是借助ObjectOutputStream进行序列化的，而这这个是JDK默认的序列化方式，该方式有如下缺点：

  • 序列化过程不够安全，可能存在注入风险
  • 序列化结果可读性较差
  • 序列化结果占用体积较大

因此我们需要重写消息转换器中的序列化机制：

4.3 自定义JSON序列化器

因此JDK原生序列化器有诸多确定，因此我们需要使用自定义的JSON序列化器，此处需要引入jackson-databind相关依赖

<dependency>
  <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
  <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
  <version>2.9.10</version>
</dependency>

/**
 * 消息转换器配置
 * @author 米饭好好吃
 */
@Configuration
public class MessageConvertConfig {
    @Bean
    public MessageConverter messageConverter() {
        return new Jackson2JsonMessageConverter();
    }
}

验证结果：
image.png
在控制台中我们可以发现消息格式就是熟悉的JSON格式了

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