Spring Boot2.X整合消息中间件RabbitMQ原理简浅探析

宜春
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前言 RabbitMQ是一个消息队列，主要是用来实现应用程序的异步和解耦，同时也能起到消息缓冲，消息分发的作用。消息中间件最主要的作用还是解耦，中间件最标准的用法是生产者生产消息传送到队列，消费者从队列中拿取消息并处理，生产者不用关心是谁来消费，消费者不用关心谁在生产消息，从而达到解耦的目的。在分布式的系统中，消息队列也会被用在很多其它的方面，比如：分布式事务的支持，RPC的调用等等。

@[toc]

1、简单概述RabbitMQ重要作用

首先谈谈作用，你知道它有啥用才会有兴趣去知道它的重要概念，走进它，亲近它！上面已经提过了RabbitMQ主要是用来实现程序的异步和解耦。这里也主要讲解它是如何做到异步和解耦的。

1.1、异步

对比一下使用消息队列实现异步的好处：

在这里插入图片描述

1.2、解耦

至于解耦只能靠自己的对耦合的理解，这里就以文字的形式概述：

以上面消息队列实现异步场景分析：主线程依旧处理耗时低的入库操作，然后把需要处理的消息写进消息队列中，这个写入耗时可以忽略不计，非常快，然后，独立的发邮件子系统，和独立的发短信子系统，同时订阅消息队列，进行单独处理。处理好之后，向队列发送ACK确认，消息队列整条数据删除。这个流程也是现在各大公司都在用的方式，以SOA服务化各个系统，把耗时操作，单独交给独立的业务系统，通过消息队列作为中间件，达到应用解耦的目的，并且消耗的资源很低，单台服务器能承受更大的并发请求。

到这里，经过一段存文字的熏陶，估计各位已经一脸懵逼了，你们个个都是人才做到一脸懵逼的看完，阿姨都忍不住给你喊666....

2、简单概述RabbitMQ重要概念

首先，RabbitMQ是消息中间件的一种，类似的还有ActiveMQ、RocketMQ....总的来说这些消息中间件都泛指的就是分布式系统中完成消息的发送和接收的基础软件。

接下来重点来了...

消息中间件工作过程 == 生产者消费者模型

在这里插入图片描述
因此对于消息队列来说最重要的三个概念就是：生产者、消息队列、消费者

2.1、RabitMQ的工作流程

上面主要对消息队列做了一个共性分析，对于RabbitMQ消息队列来说,除了这三个重要概念以外,还有一个很重要的概念就是交换机(Exchange)。交换机使得生产者和消息队列之间产生了隔离,生产者将消息发送给交换机,而交换机则根据调度策略把相应的消息转发给对应的消息队列。 因此对于RabbitMQ来说最重要的四个概念就是：生产者、消息队列、消费者、交换机

总的来说，RabitMQ的工作流程如下所示:

在这里插入图片描述
而具体的交换机如下会讲到。

2.2、交换机

对交换机的通俗易懂说法就是：

交换机好比快递公司派发快递，是百世快递就给百世快递小哥，是申通快递就派发给申通快递小哥，是圆通快递就派发给圆通快递小哥，而这些不同派发方式就是一种匹配规则，实际上交换机有四种类型,分别为Direct、topic、headers、Fanout，而这四种类型就好比四种不同的匹配规则，交换机就类似这种意思。

上面已经提到了交换机有四种类型Direct、topic、headers、Fanout，而这也是一个重点，下面简单概述一下这四种类型：

Direct类型：【重点】 Direct是RabbitMQ默认的交换机模式,也是最简单的模式.即创建消息队列的时候,指定一个BindingKey.当发送者发送消息的时候,指定对应的Key.当Key和消息队列的BindingKey一致的时候,消息将会被发送到该消息队列中.

 

topic类型：【重点】

topic转发信息主要是依据通配符,队列和交换机的绑定主要是依据一种模式(通配符+字符串),而当发送消息的时候,只有指定的Key和该模式相匹配的时候,消息才会被发送到该消息队列中。比如*.news 或者#.news，其中比如#代表0到多个随机字符。

 

Fanout类型：【重点】

Fanout是路由广播的形式,将会把消息发给绑定它的全部队列,即便设置了key,也会被忽略.

 

headers类型：

headers也是根据一个规则进行匹配,在消息队列和交换机绑定的时候会指定一组键值对规则,而发送消息的时候也会指定一组键值对规则,当两组键值对规则相匹配的时候,消息会被发送到匹配的消息队列中.

2.3、RabbitMQ关键概念总览简述

简单来说，RabbitMQ关键概念如下：

1、生产者：发送消息的程序 2、消费者：监听接收消费消息的程序 3、消息：一串二进制数据流 4、队列：消息的暂存区/存储区 5、交换机：消息的中转站，用于接收分发消息。其中有 fanout、direct、topic、headers 四种类型 6、路由\键：相当于密钥/第三者，与交换机绑定即可路由消息到指定的队列！

而有了上面的这些概念之后，再来了解了解消息模型的演变历程，当然，这一历程在 RabbitMQ 官网也是可以得知的，RabbitMQ 官网：www.rabbitmq.com/getstarted.…

以下图文转截于https://blog.csdn.net/u013871100/article/details/82982235，于此同时，推荐各位去看看这篇文章，写的真的不错。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
好了到这里，RabbitMQ就概述的差不多了，接下来进行代码整合阶段。

3、Spring Boot整合RabbitMQ

Spring Boot整合RabbitMQ原理分析

按照SpringBoot的常规套路，估计可能存在一个Rabbit的XXXAutoConfiguration，全局检索一下，毋庸置疑存在RabbitAutoConfiguration，那就来分析分析这个类。

1、首先映入眼帘的就是自动配置了连接工厂的ConnectionFactory 那么，这个工程做了些什么呢？进去看看其源代码

public CachingConnectionFactory rabbitConnectionFactory(RabbitProperties properties,
				ObjectProvider<ConnectionNameStrategy> connectionNameStrategy) throws Exception {
			PropertyMapper map = PropertyMapper.get();
			CachingConnectionFactory factory = new CachingConnectionFactory(
					getRabbitConnectionFactoryBean(properties).getObject());
			map.from(properties::determineAddresses).to(factory::setAddresses);
			map.from(properties::isPublisherReturns).to(factory::setPublisherReturns);
			map.from(properties::getPublisherConfirmType).whenNonNull().to(factory::setPublisherConfirmType);
			RabbitProperties.Cache.Channel channel = properties.getCache().getChannel();
			map.from(channel::getSize).whenNonNull().to(factory::setChannelCacheSize);
			map.from(channel::getCheckoutTimeout).whenNonNull().as(Duration::toMillis)
					.to(factory::setChannelCheckoutTimeout);
			RabbitProperties.Cache.Connection connection = properties.getCache().getConnection();
			map.from(connection::getMode).whenNonNull().to(factory::setCacheMode);
			map.from(connection::getSize).whenNonNull().to(factory::setConnectionCacheSize);
			map.from(connectionNameStrategy::getIfUnique).whenNonNull().to(factory::setConnectionNameStrategy);
			return factory;
		}

里面是一些连接配置的信息操作，而这些配置信息的来源正是其参数类RabbitProperties ，随之看看RabbitProperties 这个配置类

在这里插入图片描述
既然是配置类，那里面就是一些配置信息，具体的可以通过配置文件以spring.rabbitmq的方式进行配置。

2、RabbitTemplate类 再往下看就是RabbitTemplate类了，该类的具体的位置在于

在这里插入图片描述
看其RabbitTemplate关键源码：

	@Override
	public void convertAndSend(String exchange, String routingKey, final Object object) throws AmqpException {
		convertAndSend(exchange, routingKey, object, (CorrelationData) null);
	}
    ....
	@Override
	@Nullable
	public Object receiveAndConvert(String queueName) throws AmqpException {
		return receiveAndConvert(queueName, this.receiveTimeout);
	}

得知，RabbitTemplate主要是提供RabbitMQ发送和接受消息的功能；

3、AmqpAdmin 再接下来往下看就是AmqpAdmin接口了

@Bean
		@ConditionalOnSingleCandidate(ConnectionFactory.class)
		@ConditionalOnProperty(prefix = "spring.rabbitmq", name = "dynamic", matchIfMissing = true)
		@ConditionalOnMissingBean
		public AmqpAdmin amqpAdmin(ConnectionFactory connectionFactory) {
			return new RabbitAdmin(connectionFactory);
		}

点进AmqpAdmin 接口，观察其具体关键代码：

boolean deleteQueue(String queueName);

	// Note that nowait option is not readily exposed in Rabbit Java API but is for Rabbit .NET API.

	/**
	 * Delete a queue.
	 * @param queueName the name of the queue.
	 * @param unused true if the queue should be deleted only if not in use.
	 * @param empty true if the queue should be deleted only if empty.
	 */
	void deleteQueue(String queueName, boolean unused, boolean empty);

	/**
	 * Purges the contents of the given queue.
	 * @param queueName the name of the queue.
	 * @param noWait true to not await completion of the purge.
	 */
	void purgeQueue(String queueName, boolean noWait);

	/**
	 * Purges the contents of the given queue.
	 * @param queueName the name of the queue.
	 * @return the number of messages purged.
	 * @since 2.1
	 */
	int purgeQueue(String queueName);

	// Binding operations

	/**
	 * Declare a binding of a queue to an exchange.
	 * @param binding a description of the binding to declare.
	 */
	void declareBinding(Binding binding);

	/**
	 * Remove a binding of a queue to an exchange. Note unbindQueue/removeBinding was not introduced until 0.9 of the
	 * specification.
	 * @param binding a description of the binding to remove.
	 */
	void removeBinding(Binding binding);
	...

发现AmqpAdmin是用来创建和删除 Queue，Exchange，Binding等，起到管理组件的作用。

差不多，工厂里的代码就分析到这里。

3.1、整合前准备Rabbitmq环境

在进行整合RabbitMQ前，我们需要安装好 RabbitMQ 及其后端控制台应用，并在项目中配置一下 RabbitMQ 的相关参数以及相关 Bean 组件。我相信你们都安装了，不然看个锤子整合文章啊....

RabbitMQ 安装完成后，打开后端控制台应用：http://192.168.42.142:15672 输入账户guest 密码guest 之后登录，看到下图即表示安装成功

在这里插入图片描述
而且肯定要自己创建几个Exchanges和Queues,并且自行Bing上关系
在这里插入图片描述
准备好之后就可以整合测试效果了。

3.2、搭建依赖环境

在这里插入图片描述
之后pom.xml的依赖如下：

  <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
  </dependency>

3.3、配置 application.properties文件

然后是项目配置文件层面的配置 application.properties

spring.rabbitmq.host=192.168.42.142  
spring.rabbitmq.username=guest
spring.rabbitmq.password=guest

这里只是测试整合RabbitMQ，以上配置暂时足够了。

3.4、编写ApplicationTests测试代码

编写代码之前，我们要先知道一点，springboot中提供了类似jdbcTemplate的模板，也就是RabbitTemplate ，作用理解起来就是一样的，这里先提一下，之后就可以使用其RabbitTemplate的强大功能方法。

package com.yichun.rabbitmq;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.function.ObjIntConsumer;

@SpringBootTest
class RabbitmqApplicationTests {
   //依赖注入RabbitTemplate 
    @Autowired
    RabbitTemplate rabbitTemplate;

 //fanout：广播方式发送数据 ：与路由键key无关
    @Test
    void sendMsgs() {

        rabbitTemplate.convertAndSend("exchange.fanout","","你大爷还是你大爷");
    }

  //direct：单播方式发送数据 ：与路由键key一一对应
    @Test
    void contextLoads() {
        Map<String, Object> map= new HashMap<>();
        map.put("1","hello，熊dei在吗？");
        map.put("2", Arrays.asList("Tom",111));
        rabbitTemplate.convertAndSend("exchange.direct","yichun.news",map);
    }

  //Topic:按指定路由键Key规则方式发送数据
    @Test
    void sendTopicMsgs() {
        rabbitTemplate.convertAndSend("exchange.topic","afdd.news","年轻人站起来嗷嗷嗷嗷...奥利给！");
    }

    //接收数据
    @Test
    void receive(){
        Object o = rabbitTemplate.receiveAndConvert("yichun.news");
        System.out.println(o.getClass());
        System.out.println(o);
    }
}

单个单个单元测试运行

1、fanout广播方式发送数据观察

在这里插入图片描述

2、Topic指定路由键Key规则方式发送数据

在这里插入图片描述

3、direct单播方式发送数据

在这里插入图片描述
打开信息发现如下：
在这里插入图片描述
这是什么情况呢？其实这种情况主要是因为Springboot在RabbitAutoConfiguration中默认使用的消息转换规则，要想看到想看到的数据格式，比如json格式，这个时候就要自定义转换规则了。实际上面两次测试也是出现这种情况。

3.5、自定义消息转换规则

首先要想自定义消息转换规则，我们就要改变默认的规则，首先打开MessageConverter接口，如果是eclipse切换的快捷键，就可以直接F4，查看它的实现继承的关系类，如下图

在这里插入图片描述
是的，分析发现确实有json的转换规则，于是，开始编写代码。首先编写一个MyMQConfig类，具体实现如下：

@Configuration
public class MyMQConfig {

    @Bean
    public MessageConverter messageConverter(){
	        return new Jackson2JsonMessageConverter(); //让其返回一个json规则的转换
    }
}

编写完之后，再次运行之前的发送消息，效果如下：

在这里插入图片描述

3.6、AmqpAdmin 管理组件的使用

在之前我们整合前的那些交换机、队列、绑定信息都是自己手动添加的，实际上，Springboot中RabbitAutoConfiguration中的ConnectionFactory工厂存在的AmqpAdmin就可以创建和删除 Queue，Exchange，Binding等，起到管理组件的作用。

==amqpAdmin中凡是declareXXX的方法都是用于创建组件，而以remove和delete开头就是删除组件，这是一个小技巧。接下来就以declareXXX的方法来创建各个组件进行分析，至于删除就组件就直接amqpAdmin.组件名字就行了。==

1、创建Exchange

实例代码

    @Autowired
    AmqpAdmin amqpAdmin;

    @Test
    void clareExchange() {
        amqpAdmin.declareExchange(new DirectExchange("交换机名"));
    }

分析上面的代码，首先是关于交换机Exchange的，所以先全文检索一下Exchange，是个接口，如下

在这里插入图片描述
其次既然是创建交换机Exchange，那肯定要写入创建交换机的名字了，传入的参数DirectExchange中，鼠标点进去，发现
在这里插入图片描述
到这里，分析的差不多了，可以看出上面创建Exchange的方法就是最简单的创建一个叫“交换机名”的Exchange，运行测试一下，效果如下：
在这里插入图片描述

2、创建Queue

接下来同理创建Queue

    @Autowired
    AmqpAdmin amqpAdmin;

    @Test
    void clareExchange() {
        amqpAdmin.declareQueue(new Queue("测试队列.queue",true)); //true代表是否持久化
    }

运行效果：

在这里插入图片描述

3、创建Binding
    @Autowired
    AmqpAdmin amqpAdmin;

    @Test
    void clareExchange() {
       amqpAdmin.declareBinding(new Binding("测试队列.queue",Binding.DestinationType.QUEUE,"交换机名","路由键名",null));
    }

运行效果：

在这里插入图片描述

3.7、监听消息@EnableRabbit + @RabbitListener

我们实际开发中，常常有如下需求，下单通过消息队列之后库存要随之改变，也就是触发监听机制。

在这里插入图片描述
这种情况往往要通过：@EnableRabbit + @RabbitListener 监听消息队列的内容 ，特别注意@RabbitListener中的queues属性是个数组 ,也就是说@RabbitListener可以同时监听多个消息 ！

	String[] queues() default {};

当然这个监听实现也很简单，只需要在需要监听的消息业务代码上添加@RabbitListener注解，然后再Application主方法上添加@EnableRabbit 注解开启基于注解的rabbit模式即可。实例代码如下：

@EnableRabbit  //开启基于注解的rabbit模式
@SpringBootApplication
public class RabbitmqApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(RabbitmqApplication.class, args);
    }
}

dao代码：

public class CatDao {
    private String name;
    private int age;
    
//    get、set、toString、构造方法....

}

service业务代码

@Service
public class CatService {

//    监听方式一：直接将对象序列化输出
    @RabbitListener(queues="yichun.news")
    public void receive(CatDao cat){  //这里的CatDao就是一个普通的bean，这里主要用于借助触发监听到事件打印出其对象信息
        System.out.println("监听到的信息："+ cat);
    }

//    监听方式二：特殊需求需要消息头等信息
    @RabbitListener(queues="yichun")
    public void  receiveMessage(Message message){ //千万注意这里的Message是 org.springframework.amqp.core.Message 别导错包了
        System.out.println(message.getBody());
        System.out.println(message.getMessageProperties());
    }
}

单元Test测试代码：

 @Test
    void contextLoads() {
        rabbitTemplate.convertAndSend("exchange.direct","yichun.news",new CatDao("Tom猫",12)); //这里的数据是object类型的
    }

监听方式一：直接将对象序列化输出打印结果：

在这里插入图片描述
监听方式二特殊需求需要消息头等信息打印结果：
在这里插入图片描述

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