5. 交换机

只因后端
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在上一节中，我们创建了一个工作队列。我们假设的是工作队列背后，每个任务都恰好交付给一个消 费者(工作进程)。在这一部分中，我们将做一些完全不同的事情-我们将消息传达给多个消费者。这种模式 称为 ”发布/订阅”. 为了说明这种模式，我们将构建一个简单的日志系统。它将由两个程序组成:第一个程序将发出日志消 息，第二个程序是消费者。其中我们会启动两个消费者，其中一个消费者接收到消息后把日志存储在磁盘， 另外一个消费者接收到消息后把消息打印在屏幕上，事实上第一个程序发出的日志消息将广播给所有消费 者者

5.1. Exchanges

5.1.1. Exchanges 概念

RabbitMQ 消息传递模型的核心思想是: 生产者生产的消息从不会直接发送到队列。实际上，通常生产 者甚至都不知道这些消息传递传递到了哪些队列中。

相反，生产者只能将消息发送到交换机(exchange)，交换机工作的内容非常简单，一方面它接收来 自生产者的消息，另一方面将它们推入队列。交换机必须确切知道如何处理收到的消息。是应该把这些消 息放到特定队列还是说把他们到许多队列中还是说应该丢弃它们。这就的由交换机的类型来决定。 image.png

5.1.2. Exchanges 的类型

总共有以下类型：

直接(direct), 主题(topic) ,标题(headers) , 扇出(fanout)

5.1.3. 无名exchange

在本教程的前面部分我们对 exchange 一无所知，但仍然能够将消息发送到队列。之前能实现的 原因是因为我们使用的是默认交换，我们通过空字符串(“”)进行标识。 image.png 第一个参数是交换机的名称。空字符串表示默认或无名称交换机：消息能路由发送到队列中其实 是由 routingKey(bindingkey)绑定 key 指定的，如果它存在的话

5.2. 临时队列

之前的章节我们使用的是具有特定名称的队列(还记得 hello 和 ack_queue 吗？)。队列的名称我们 来说至关重要-我们需要指定我们的消费者去消费哪个队列的消息。

每当我们连接到 Rabbit 时，我们都需要一个全新的空队列，为此我们可以创建一个具有随机名称 的队列，或者能让服务器为我们选择一个随机队列名称那就更好了。其次一旦我们断开了消费者的连 接，队列将被自动删除。

创建临时队列的方式如下:

String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();

创建出来之后长成这样: image.png

5.3. 绑定(bindings)

什么是 bingding 呢，binding 其实是 exchange 和 queue 之间的桥梁，它告诉我们 exchange 和那个队 列进行了绑定关系。比如说下面这张图告诉我们的就是 X 与 Q1 和 Q2 进行了绑定 image.png

5.4. Fanout

5.4.1. Fanout 介绍

Fanout 这种类型非常简单。正如从名称中猜到的那样，它是将接收到的所有消息广播到它知道的 所有队列中。系统中默认有些 exchange 类型 image.png

5.4.2. Fanout 实战

Logs 和临时队列的绑定关系如下图 image.png ReceiveLogs01 将接收到的消息打印在控制台

public class ReceiveLogs01 {
    private static final String EXCHANGE_NAME = "logs";
    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        Channel channel = RabbitUtils.getChannel();
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "fanout");
/**
 * 生成一个临时的队列 队列的名称是随机的
 * 当消费者断开和该队列的连接时 队列自动删除
 */
        String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();
//把该临时队列绑定我们的 exchange 其中 routingkey(也称之为 binding key)为空字符串
        channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "");
        System.out.println("等待接收消息,把接收到的消息打印在屏幕........... ");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) ->
        {String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
            System.out.println("控制台打印接收到的消息"+message);
        };
        channel.basicConsume(queueName, true, deliverCallback, consumerTag -> { });
    }
}

ReceiveLogs02 将接收到的消息存储在磁盘

public class ReceiveLogs02 {
    private static final String EXCHANGE_NAME = "logs";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        Channel channel = RabbitUtils.getChannel();
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "fanout");
/**
 * 生成一个临时的队列 队列的名称是随机的
 * 当消费者断开和该队列的连接时 队列自动删除
 */
        String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();
//把该临时队列绑定我们的 exchange 其中 routingkey(也称之为 binding key)为空字符串
        channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "");
        System.out.println("等待接收消息,把接收到的消息写到文件........... ");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) ->
        {
            String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
            File file = new File("C:\work\rabbitmq_info.txt");
            FileUtils.writeStringToFile(file, message, "UTF-8");
            System.out.println("数据写入文件成功");
        };
        channel.basicConsume(queueName, true, deliverCallback, consumerTag -> {
        });
    }
}

5.5. Direct exchange

5.5.1. 回顾

在上一节中，我们构建了一个简单的日志记录系统。我们能够向许多接收者广播日志消息。在本 节我们将向其中添加一些特别的功能-比方说我们只让某个消费者订阅发布的部分消息。例如我们只把 严重错误消息定向存储到日志文件(以节省磁盘空间)，同时仍然能够在控制台上打印所有日志消息。

我们再次来回顾一下什么是 bindings，绑定是交换机和队列之间的桥梁关系。也可以这么理解： 队列只对它绑定的交换机的消息感兴趣。绑定用参数：routingKey 来表示也可称该参数为 binding key， 创建绑定我们用代码:channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "routingKey");绑定之后的 意义由其交换类型决定。

5.5.2. Direct exchange 介绍

上一节中的我们的日志系统将所有消息广播给所有消费者，对此我们想做一些改变，例如我们希 望将日志消息写入磁盘的程序仅接收严重错误(errros)，而不存储哪些警告(warning)或信息(info)日志 消息避免浪费磁盘空间。Fanout 这种交换类型并不能给我们带来很大的灵活性-它只能进行无意识的 广播，在这里我们将使用 direct 这种类型来进行替换，这种类型的工作方式是，消息只去到它绑定的 routingKey 队列中去。 image.png 在上面这张图中，我们可以看到 X 绑定了两个队列，绑定类型是 direct。队列Q1 绑定键为 orange， 队列 Q2 绑定键有两个:一个绑定键为 black，另一个绑定键为 green. 在这种绑定情况下，生产者发布消息到 exchange 上，绑定键为 orange 的消息会被发布到队列 Q1。绑定键为 blackgreen 和的消息会被发布到队列 Q2，其他消息类型的消息将被丢弃。

5.5.3. 多重绑定

image.png

5.5.4. 实战

image.png

image.png

public class ReceiveLogsDirect01 {
    private static final String EXCHANGE_NAME = "direct_logs";
    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        Channel channel = RabbitUtils.getChannel();
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, BuiltinExchangeType.DIRECT);
        String queueName = "disk";
        channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);
        channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "error");
        System.out.println("等待接收消息........... ");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) ->
        {String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
            message="接收绑定键:"+delivery.getEnvelope().getRoutingKey()+",消息:"+message;
            File file = new File("C:\work\rabbitmq_info.txt");
            FileUtils.writeStringToFile(file,message,"UTF-8");
            System.out.println("错误日志已经接收");
        };
        channel.basicConsume(queueName, true, deliverCallback, consumerTag -> {
        });
    }
}

public class ReceiveLogsDirect02 {
    private static final String EXCHANGE_NAME = "direct_logs";
    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        Channel channel = RabbitUtils.getChannel();
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, BuiltinExchangeType.DIRECT);
        String queueName = "console";
        channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);
        channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "info");
        channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "warning");
        System.out.println("等待接收消息........... ");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) ->
        {String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
            System.out.println(" 接收绑定键 :"+delivery.getEnvelope().getRoutingKey()+", 消
                    息:"+message);
        };
        channel.basicConsume(queueName, true, deliverCallback, consumerTag -> {
        });
    }
}

public class EmitLogDirect {
    private static final String EXCHANGE_NAME = "direct_logs";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        try (Channel channel = RabbitUtils.getChannel()) {
            channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, BuiltinExchangeType.DIRECT);
//创建多个 bindingKey
            Map<String, String> bindingKeyMap = new HashMap<>();
            bindingKeyMap.put("info", "普通 info 信息");
            bindingKeyMap.put("warning", "警告 warning 信息");
            bindingKeyMap.put("error", "错误 error 信息");
//debug 没有消费这接收这个消息 所有就丢失了
            bindingKeyMap.put("debug", "调试 debug 信息");
            for (Map.Entry<String, String> bindingKeyEntry :
                    bindingKeyMap.entrySet()) {
                String bindingKey =
                        bindingKeyEntry.getKey();
                String message = bindingKeyEntry.getValue();
                channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, bindingKey, null,
                        message.getBytes("UTF-8"));
                System.out.println("生产者发出消息:" + message);
            }
        }
    }
}

5.6. Topics

5.6.1. 之前类型的问题

在上一个小节中，我们改进了日志记录系统。我们没有使用只能进行随意广播的 fanout 交换机，而是 使用了 direct 交换机，从而有能实现有选择性地接收日志。

尽管使用direct 交换机改进了我们的系统，但是它仍然存在局限性-比方说我们想接收的日志类型有 info.base 和 info.advantage，某个队列只想 info.base 的消息，那这个时候direct 就办不到了。这个时候 就只能使用 topic 类型

5.6.2. Topic 的要求

发送到类型是 topic 交换机的消息的 routing_key 不能随意写，必须满足一定的要求，它必须是一个单 词列表，以点号分隔开。这些单词可以是任意单词，比如说："stock.usd.nyse", "nyse.vmw", "quick.orange.rabbit".这种类型的。当然这个单词列表最多不能超过 255 个字节。

在这个规则列表中，其中有两个替换符是大家需要注意的

*(星号)可以代替一个单词 #(井号)可以替代零个或多个单词

5.6.3. Topic 匹配案例

下图绑定关系如下：

  • Q1-->绑定的是
    • 中间带 orange 带 3 个单词的字符串(*.orange.*)
  • Q2-->绑定的是
    • 最后一个单词是 rabbit 的 3 个单词(*.*.rabbit)
    • 第一个单词是 lazy 的多个单词(lazy.#)

image.png 上图是一个队列绑定关系图，我们来看看他们之间数据接收情况是怎么样的

quick.orange.rabbit被队列 Q1Q2 接收到
lazy.orange.elephant被队列 Q1Q2 接收到
quick.orange.fox被队列 Q1 接收到
lazy.brown.fox被队列 Q2 接收到
lazy.pink.rabbit虽然满足两个绑定但只被队列 Q2 接收一次
quick.brown.fox不匹配任何绑定不会被任何队列接收到会被丢弃
quick.orange.male.rabbit是四个单词不匹配任何绑定会被丢弃
lazy.orange.male.rabbit是四个单词但匹配 Q2

当队列绑定关系是下列这种情况时需要引起注意

  • 当一个队列绑定键是#,那么这个队列将接收所有数据，就有点像 fanout 了
  • 如果队列绑定键当中没有#和*出现，那么该队列绑定类型就是 direct 了

5.6.4. 实战

image.png

public class EmitLogTopic {
    private static final String EXCHANGE_NAME = "topic_logs";
    public static void main(String[] argv) throws Exception
    {try (Channel channel = RabbitUtils.getChannel()) {
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "topic");
/**
 * Q1-->绑定的是
 * 中间带 orange 带 3 个单词的字符串(*.orange.*)
 * Q2-->绑定的是
 * 最后一个单词是 rabbit 的 3 个单词(*.*.rabbit)
 * 第一个单词是 lazy 的多个单词(lazy.#)
 *
 */
        Map<String, String> bindingKeyMap = new HashMap<>();
        bindingKeyMap.put("quick.orange.rabbit","被队列 Q1Q2 接收到");
        bindingKeyMap.put("lazy.orange.elephant","被队列 Q1Q2 接收到");
        bindingKeyMap.put("quick.orange.fox","被队列 Q1 接收到");
        bindingKeyMap.put("lazy.brown.fox","被队列 Q2 接收到");
        bindingKeyMap.put("lazy.pink.rabbit","虽然满足两个绑定但只被队列 Q2 接收一次");
        bindingKeyMap.put("quick.brown.fox","不匹配任何绑定不会被任何队列接收到会被丢弃");
        bindingKeyMap.put("quick.orange.male.rabbit","是四个单词不匹配任何绑定会被丢弃");
        bindingKeyMap.put("lazy.orange.male.rabbit","是四个单词但匹配 Q2");
        for (Map.Entry<String, String> bindingKeyEntry:
                bindingKeyMap.entrySet()){String bindingKey =
                bindingKeyEntry.getKey();
            String message = bindingKeyEntry.getValue();
            channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME,bindingKey, null,
                    message.getBytes("UTF-8"));
            System.out.println("生产者发出消息" + message);
        }
    }
    }
}

public class ReceiveLogsTopic01 {
    private static final String EXCHANGE_NAME = "topic_logs";
    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        Channel channel = RabbitUtils.getChannel();
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "topic");
//声明 Q1 队列与绑定关系
        String queueName="Q1";
        channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);
        channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "*.orange.*");
        System.out.println("等待接收消息........... ");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) ->
        { String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
            System.out.println(" 接 收 队 列 :"+queueName+" 绑 定 
                    键:"+delivery.getEnvelope().getRoutingKey()+",消息:"+message);
        };
        channel.basicConsume(queueName, true, deliverCallback, consumerTag -> {
        });
    }
}

public class ReceiveLogsTopic02 {
    private static final String EXCHANGE_NAME = "topic_logs";
    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        Channel channel = RabbitUtils.getChannel();
        channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "topic");
//声明 Q2 队列与绑定关系
        String queueName="Q2";
        channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null);
        channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "*.*.rabbit");
        channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "lazy.#");
        System.out.println("等待接收消息........... ");
        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) ->
        { String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
            System.out.println(" 接 收 队 列 :"+queueName+" 绑 定 
                    键:"+delivery.getEnvelope().getRoutingKey()+",消息:"+message);
        };
        channel.basicConsume(queueName, true, deliverCallback, consumerTag -> {
        });
    }
}
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