RabbitMQ交换器Exchange介绍与实践

RabbitMQ系列文章

  1. RabbitMQ在Ubuntu上的环境搭建
  2. 深入了解RabbitMQ工作原理及简单使用
  3. RabbitMQ交换器Exchange介绍与实践
  4. RabbitMQ事务和Confirm发送方消息确认——深入解读
  5. 使用Docker部署RabbitMQ集群
  6. 你不知道的RabbitMQ集群架构全解

导读

有了Rabbit的基础知识之后（基础知识详见：深入解读RabbitMQ工作原理及简单使用），本章我们重点学习一下Rabbit里面的exchange（交换器）的知识。

交换器分类

RabbitMQ的Exchange（交换器）分为四类：

  • direct（默认）
  • headers
  • fanout
  • topic

其中headers交换器允许你匹配AMQP消息的header而非路由键，除此之外headers交换器和direct交换器完全一致，但性能却很差，几乎用不到，所以我们本文也不做讲解。

注意：fanout、topic交换器是没有历史数据的，也就是说对于中途创建的队列，获取不到之前的消息。

1、direct交换器

direct为默认的交换器类型，也非常的简单，如果路由键匹配的话，消息就投递到相应的队列，如图：

使用代码：channel.basicPublish(“”, QueueName, null, message)推送direct交换器消息到对于的队列，空字符为默认的direct交换器，用队列名称当做路由键。

direct交换器代码示例

发送端：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
// 声明队列【参数说明：参数一：队列名称，参数二：是否持久化；参数三：是否独占模式；参数四：消费者断开连接时是否删除队列；参数五：消息其他参数】
channel.queueDeclare(config.QueueName, false, false, false, null);
String message = String.format("当前时间：%s", new Date().getTime());
// 推送内容【参数说明：参数一：交换机名称；参数二：队列名称，参数三：消息的其他属性-路由的headers信息；参数四：消息主体】
channel.basicPublish("", config.QueueName, null, message.getBytes("UTF-8"));

接收端，持续接收消息：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
// 声明队列【参数说明：参数一：队列名称，参数二：是否持久化；参数三：是否独占模式；参数四：消费者断开连接时是否删除队列；参数五：消息其他参数】
channel.queueDeclare(config.QueueName, false, false, false, null);
Consumer defaultConsumer = new DefaultConsumer(channel) {
	@Override
	public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties,
			byte[] body) throws IOException {
		String message = new String(body, "utf-8"); // 消息正文
		System.out.println("收到消息 => " + message);
		channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false); // 手动确认消息【参数说明：参数一：该消息的index；参数二：是否批量应答，true批量确认小于当前id的消息】
	}
};
channel.basicConsume(config.QueueName, false, "", defaultConsumer);

接收端，获取单条消息

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.queueDeclare(config.QueueName, false, false, false, null);
GetResponse resp = channel.basicGet(config.QueueName, false);
String message = new String(resp.getBody(), "UTF-8");
channel.basicAck(resp.getEnvelope().getDeliveryTag(), false); // 消息确认

持续消息获取使用：basic.consume；单个消息获取使用：basic.get。

注意：不能使用for循环单个消息消费来替代持续消息消费，因为这样性能很低；

公平调度

当接收端订阅者有多个的时候，direct会轮询公平的分发给每个订阅者（订阅者消息确认正常），如图：

消息的发后既忘特性

发后既忘模式是指接受者不知道消息的来源，如果想要指定消息的发送者，需要包含在发送内容里面，这点就像我们在信件里面注明自己的姓名一样，只有这样才能知道发送者是谁。

消息确认

看了上面的代码我们可以知道，消息接收到之后必须使用channel.basicAck()方法手动确认（非自动确认删除模式下），那么问题来了。

消息收到未确认会怎么样？

如果应用程序接收了消息，因为bug忘记确认接收的话，消息在队列的状态会从“Ready”变为“Unacked”，如图：

如果消息收到却未确认，Rabbit将不会再给这个应用程序发送更多的消息了，这是因为Rabbit认为你没有准备好接收下一条消息。

此条消息会一直保持Unacked的状态，直到你确认了消息，或者断开与Rabbit的连接，Rabbit会自动把消息改完Ready状态，分发给其他订阅者。

当然你可以利用这一点，让你的程序延迟确认该消息，直到你的程序处理完相应的业务逻辑，这样可以有效的防治Rabbit给你过多的消息，导致程序崩溃。

消息确认Demo：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.queueDeclare(config.QueueName, false, false, false, null);
GetResponse resp = channel.basicGet(config.QueueName, false);
String message = new String(resp.getBody(), "UTF-8");
channel.basicAck(resp.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);

channel.basicAck(long deliveryTag, boolean multiple)为消息确认，参数1：消息的id；参数2：是否批量应答，true批量确认小于次id的消息。

总结：消费者消费的每条消息都必须确认。

消息拒绝

消息在确认之前，可以有两个选择：

选择1：断开与Rabbit的连接，这样Rabbit会重新把消息分派给另一个消费者；

选择2：拒绝Rabbit发送的消息使用channel.basicReject(long deliveryTag, boolean requeue)，参数1：消息的id；参数2：处理消息的方式，如果是true，Rabbib会重新分配这个消息给其他订阅者，如果设置成false的话，Rabbit会把消息发送到一个特殊的“死信”队列，用来存放被拒绝而不重新放入队列的消息。

消息拒绝Demo：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.queueDeclare(config.QueueName, false, false, false, null);
GetResponse resp = channel.basicGet(config.QueueName, false);
String message = new String(resp.getBody(), "UTF-8");
channel.basicReject(resp.getEnvelope().getDeliveryTag(), true); //消息拒绝

2、fanout交换器——发布/订阅模式

fanout有别于direct交换器，fanout是一种发布/订阅模式的交换器，当你发送一条消息的时候，交换器会把消息广播到所有附加到这个交换器的队列上。

比如用户上传了自己的头像，这个时候图片需要清除缓存，同时用户应该得到积分奖励，你可以把这两个队列绑定到图片上传的交换器上，这样当有第三个、第四个上传完图片需要处理的需求的时候，原来的代码可以不变，只需要添加一个订阅消息即可，这样发送方和消费者的代码完全解耦，并可以轻而易举的添加新功能了。

和direct交换器不同，我们在发送消息的时候新增channel.exchangeDeclare(ExchangeName, “fanout”)，这行代码声明fanout交换器。

发送端：

final String ExchangeName = "fanoutec"; // 交换器名称
Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.exchangeDeclare(ExchangeName, "fanout"); // 声明fanout交换器
String message = "时间：" + new Date().getTime();
channel.basicPublish(ExchangeName, "", null, message.getBytes("UTF-8"));

接受消息不同于direct，我们需要声明fanout路由器，并使用默认的队列绑定到fanout交换器上。

接收端：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.exchangeDeclare(ExchangeName, "fanout"); // 声明fanout交换器
String queueName = channel.queueDeclare().getQueue(); // 声明队列
channel.queueBind(queueName, ExchangeName, "");
Consumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
	@Override
	public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties,
			byte[] body) throws IOException {
		String message = new String(body, "UTF-8");
	}
};
channel.basicConsume(queueName, true, consumer);

fanout和direct的区别最多的在接收端，fanout需要绑定队列到对应的交换器用于订阅消息。

其中channel.queueDeclare().getQueue()为随机队列，Rabbit会随机生成队列名称，一旦消费者断开连接，该队列会自动删除。

注意：对于fanout交换器来说routingKey（路由键）是无效的，这个参数是被忽略的。

3、topic交换器——匹配订阅模式

最后介绍的是topic交换器，topic交换器运行和fanout类似，但是可以更灵活的匹配自己想要订阅的信息，这个时候routingKey路由键就排上用场了，使用路由键进行消息（规则）匹配。

假设我们现在有一个日志系统，会把所有日志级别的日志发送到交换器，warning、log、error、fatal，但我们只想处理error以上的日志，要怎么处理？这就需要使用topic路由器了。

topic路由器的关键在于定义路由键，定义routingKey名称不能超过255字节，使用“.”作为分隔符，例如：com.mq.rabbit.error。

消费消息的时候routingKey可以使用下面字符匹配消息：

  • “*”匹配一个分段(用“.”分割)的内容；
  • “#”匹配0和多个字符；

例如发布了一个“com.mq.rabbit.error”的消息：

能匹配上的路由键：

  • cn.mq.rabbit.*
  • cn.mq.rabbit.#
  • #.error
  • cn.mq.#
  • #

不能匹配上的路由键：

  • cn.mq.*
  • *.error
  • *

所以如果想要订阅所有消息，可以使用“#”匹配。

注意：fanout、topic交换器是没有历史数据的，也就是说对于中途创建的队列，获取不到之前的消息。

发布端：

String routingKey = "com.mq.rabbit.error";
Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.exchangeDeclare(ExchangeName, "topic"); // 声明topic交换器
String message = "时间：" + new Date().getTime();
channel.basicPublish(ExchangeName, routingKey, null, message.getBytes("UTF-8"));

接收端：

Connection conn = connectionFactoryUtil.GetRabbitConnection();
Channel channel = conn.createChannel();
channel.exchangeDeclare(ExchangeName, "topic"); // 声明topic交换器
String queueName = channel.queueDeclare().getQueue(); // 声明队列
String routingKey = "#.error";
channel.queueBind(queueName, ExchangeName, routingKey);
Consumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
	@Override
	public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties,
			byte[] body) throws IOException {
		String message = new String(body, "UTF-8");
		System.out.println(routingKey + "|接收消息 => " + message);
	}
};
channel.basicConsume(queueName, true, consumer);

扩展部分—自定义线程池

如果需要更大的控制连接，用户可自己设置线程池，代码如下：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(20);
Connection conn = factory.newConnection(es);

其实看过源码的同学可能知道，factory.newConnection本身默认也有线程池的机制，ConnectionFactory.class部分源码如下：

private ExecutorService sharedExecutor;
public Connection newConnection() throws IOException, TimeoutException {
		return newConnection(this.sharedExecutor, Collections.singletonList(new Address(getHost(), getPort())));
}
public void setSharedExecutor(ExecutorService executor) {
		this.sharedExecutor = executor;
}

其中this.sharedExecutor就是默认的线程池，可以通过setSharedExecutor()方法设置ConnectionFactory的线程池，如果不设置则为null。

用户如果自己设置了线程池，像本小节第一段代码写的那样，那么当连接关闭的时候，不会自动关闭用户自定义的线程池，所以用户必须自己手动关闭，通过调用shutdown()方法，否则可能会阻止JVM的终止。

官方的建议是只有在程序出现严重性能瓶颈的时候，才应该考虑使用此功能。

项目地址

GitHub：https://github.com/vipstone/rabbitmq-java.git

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