小小MQ，知识点竟然这么多（？？(一)） javamqrabbitmq

@TOC)

一、MQ的基本概念
- 1.MQ概述
二、MQ的优势
- 1.应用解耦
- 2.异步提速
- 3.削峰填谷
三、MQ的劣势
- 系统可用性降低
- 系统复杂度提高
四、常见的MQ产品
五、RabbitMQ 介绍
- 1.RabbitMQ 简介
- - 1.1 Producer(生产者) 和 Consumer(消费者)
  - 1.2 Exchange(交换器)
  - 1.3 Queue(消息队列)
  - 1.4 Broker（消息中间件的服务节点）
  - 1.5 Exchange Types(交换器类型)
  - - ① fanout
    - ② direct
    - ③ topic
    - ④ headers(不推荐)
- 2.总结
- 3.Windows本地环境安装RabbitMQ
- - 3.1 下载Erlang
  - 3.2 安装RabbitMQ（3.9.5）
  - 3.3启动
  - 3.4安装管理插件
  - 5.访问后台
- 4.从一个简单的例子认识RabbitMQ
- - 1.示例
  - 2.重复消费
  - - 解决方案
  - 3.消息丢失
  - 4.消息积压
  - 5.MQ高可用
六、源码分析
- 1.回顾设计模式
- - 1.1 工厂方法模式
  - 1.2 抽象工厂模式
  - 1.3 建造者模式
- 2.理解RabbitMQ与客户端的数据交互
- 3.带着问题去看代码
- - 3.1 消息是如何入队的？
  - 3.2 消息是如何被消费的？
  - 3.3 客户端是如何建立连接的？
  - 3.4 channel是什么？
  - 3.5 RabbitMQ是如何实现异步的？
  - 3.6 RabbitMQ如何确保消息不会丢失？Ack
  - 3.7 为什么消费者在启动后会自动消费队列中的消息？
  - 3.8 消费者接收到消费信息，停止运行消费者后，会继续执行消费行为？
- 4.核心思想

一、MQ的基本概念 1.MQ概述
MQ全称Message Queue（消息队列），是在消息的传输过程中保存消息的容器。多用于分布式系统之间进行通信。
常见的服务通信：

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加入MQ后：

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二、MQ的优势 1.应用解耦
服务与服务之间不再约定协议而对接接口，而是通过生产者/消费者的模式让中间件的MQ来对接两边的数据通信实现解耦合（扩展性更强）。
常见的服务通信：

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加入MQ后：

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2.异步提速
常见的服务通信：
需要阻塞成功获取到响应状态在写入数据到数据库，阻塞同步往下执行。

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加入MQ后：

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3.削峰填谷
常见的服务通信：当一瞬间有5000个请求给到服务器时，服务器最大能处理1000请求，受不了了当场去世。

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加入MQ后：
先把请求丢到队列中等待处理，系统每秒从mq中拉取1000个请求进行处理（刚好卡在能处理的1000个，真实压榨案例），这样就变成了从1秒钟处理5000个请求的高峰期，拆分成了 5秒钟，每秒钟处理1000请求的平缓处理器，哦不，是满载处理器。

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根据下面的图所示，确实高峰期被削掉了

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三、MQ的劣势系统可用性降低
系统引入的外部依赖越多，系统稳定性越差。一旦MQ宕机，就会对业务产生影响。如何保证MQ的高可用？
系统复杂度提高
MQ的加入大大增加了系统的复杂度，以前系统间是同步的远程调用，现在是通过MQ进行的异步调用。如何保证消息不背丢失等等。
四、常见的MQ产品 MQ是一种抽象的概念，衍生了各种基于其思想的实现，如常见的：RabbitMQ，RocketMQ，Kafka。

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五、RabbitMQ 介绍建议直接看总结，下面的知识可以慢慢品（以下引用Guide哥的）
1.RabbitMQ 简介
RabbitMQ 是采用 Erlang 语言实现 AMQP(Advanced Message Queuing Protocol，高级消息队列协议）的消息中间件，它最初起源于金融系统，用于在分布式系统中存储转发消息。
RabbitMQ 发展到今天，被越来越多的人认可，这和它在易用性、扩展性、可靠性和高可用性等方面的卓著表现是分不开的。RabbitMQ 的具体特点可以概括为以下几点：

可靠性： RabbitMQ使用一些机制来保证消息的可靠性，如持久化、传输确认及发布确认等。
灵活的路由：在消息进入队列之前，通过交换器来路由消息。对于典型的路由功能，RabbitMQ 己经提供了一些内置的交换器来实现。针对更复杂的路由功能，可以将多个交换器绑定在一起，也可以通过插件机制来实现自己的交换器。这个后面会在我们将 RabbitMQ 核心概念的时候详细介绍到。
扩展性：多个RabbitMQ节点可以组成一个集群，也可以根据实际业务情况动态地扩展集群中节点。
高可用性：队列可以在集群中的机器上设置镜像，使得在部分节点出现问题的情况下队列仍然可用。
支持多种协议： RabbitMQ 除了原生支持 AMQP 协议，还支持 STOMP、MQTT 等多种消息中间件协议。
多语言客户端： RabbitMQ几乎支持所有常用语言，比如 Java、Python、Ruby、PHP、C#、JavaScript等。
易用的管理界面： RabbitMQ提供了一个易用的用户界面，使得用户可以监控和管理消息、集群中的节点等。在安装 RabbitMQ 的时候会介绍到，安装好 RabbitMQ 就自带管理界面。
插件机制： RabbitMQ 提供了许多插件，以实现从多方面进行扩展，当然也可以编写自己的插件。感觉这个有点类似 Dubbo 的 SPI机制。

RabbitMQ 整体上是一个生产者与消费者模型，主要负责接收、存储和转发消息。可以把消息传递的过程想象成：当你将一个包裹送到邮局，邮局会暂存并最终将邮件通过邮递员送到收件人的手上，RabbitMQ就好比由邮局、邮箱和邮递员组成的一个系统。从计算机术语层面来说，RabbitMQ 模型更像是一种交换机模型。
下面再来看看图—— RabbitMQ 的整体模型架构。

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1.1 Producer(生产者) 和 Consumer(消费者)

Producer(生产者) :生产消息的一方（邮件投递者）
Consumer(消费者) :消费消息的一方（邮件收件人）

消息一般由 2 部分组成：消息头（或者说是标签 Label）和消息体。消息体也可以称为 payLoad ,消息体是不透明的，而消息头则由一系列的可选属性组成，这些属性包括 routing-key（路由键）、priority（相对于其他消息的优先权）、delivery-mode（指出该消息可能需要持久性存储）等。生产者把消息交由 RabbitMQ 后，RabbitMQ 会根据消息头把消息发送给感兴趣的 Consumer(消费者)。
1.2 Exchange(交换器) 在 RabbitMQ 中，消息并不是直接被投递到 Queue(消息队列) 中的，中间还必须经过 Exchange(交换器) 这一层，Exchange(交换器) 会把我们的消息分配到对应的 Queue(消息队列) 中。
Exchange(交换器) 用来接收生产者发送的消息并将这些消息路由给服务器中的队列中，如果路由不到，或许会返回给 Producer(生产者) ，或许会被直接丢弃掉。这里可以将RabbitMQ中的交换器看作一个简单的实体。
RabbitMQ 的 Exchange(交换器) 有4种类型，不同的类型对应着不同的路由策略：direct(默认)，fanout, topic, 和 headers，不同类型的Exchange转发消息的策略有所区别。这个会在介绍 Exchange Types(交换器类型) 的时候介绍到。
Exchange(交换器) 示意图如下：

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生产者将消息发给交换器的时候，一般会指定一个 RoutingKey(路由键)，用来指定这个消息的路由规则，而这个 RoutingKey 需要与交换器类型和绑定键(BindingKey)联合使用才能最终生效。
RabbitMQ 中通过 Binding(绑定) 将 Exchange(交换器) 与 Queue(消息队列) 关联起来，在绑定的时候一般会指定一个 BindingKey(绑定建) ,这样 RabbitMQ 就知道如何正确将消息路由到队列了,如下图所示。一个绑定就是基于路由键将交换器和消息队列连接起来的路由规则，所以可以将交换器理解成一个由绑定构成的路由表。Exchange 和 Queue 的绑定可以是多对多的关系。
Binding(绑定) 示意图：

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生产者将消息发送给交换器时，需要一个RoutingKey,当 BindingKey 和 RoutingKey 相匹配时，消息会被路由到对应的队列中。在绑定多个队列到同一个交换器的时候，这些绑定允许使用相同的 BindingKey。BindingKey 并不是在所有的情况下都生效，它依赖于交换器类型，比如fanout类型的交换器就会无视，而是将消息路由到所有绑定到该交换器的队列中。
1.3 Queue(消息队列) Queue(消息队列) 用来保存消息直到发送给消费者。它是消息的容器，也是消息的终点。一个消息可投入一个或多个队列。消息一直在队列里面，等待消费者连接到这个队列将其取走。
RabbitMQ 中消息只能存储在队列中，这一点和 Kafka 这种消息中间件相反。Kafka 将消息存储在 topic（主题）这个逻辑层面，而相对应的队列逻辑只是topic实际存储文件中的位移标识。 RabbitMQ 的生产者生产消息并最终投递到队列中，消费者可以从队列中获取消息并消费。
多个消费者可以订阅同一个队列，这时队列中的消息会被平均分摊（Round-Robin，即轮询）给多个消费者进行处理，而不是每个消费者都收到所有的消息并处理，这样避免的消息被重复消费。
RabbitMQ 不支持队列层面的广播消费,如果有广播消费的需求，需要在其上进行二次开发,这样会很麻烦，不建议这样做。
1.4 Broker（消息中间件的服务节点）对于 RabbitMQ 来说，一个 RabbitMQ Broker 可以简单地看作一个 RabbitMQ 服务节点，或者RabbitMQ服务实例。大多数情况下也可以将一个 RabbitMQ Broker 看作一台 RabbitMQ 服务器。
下图展示了生产者将消息存入 RabbitMQ Broker,以及消费者从Broker中消费数据的整个流程。

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这样图1中的一些关于 RabbitMQ 的基本概念我们就介绍完毕了，下面再来介绍一下 Exchange Types(交换器类型) 。
1.5 Exchange Types(交换器类型) RabbitMQ 常用的 Exchange Type 有 fanout、direct、topic、headers 这四种（AMQP规范里还提到两种 Exchange Type，分别为 system 与自定义，这里不予以描述）。
① fanout fanout 类型的Exchange路由规则非常简单，它会把所有发送到该Exchange的消息路由到所有与它绑定的Queue中，不需要做任何判断操作，所以 fanout 类型是所有的交换机类型里面速度最快的。fanout 类型常用来广播消息。
② direct direct 类型的Exchange路由规则也很简单，它会把消息路由到那些 Bindingkey 与 RoutingKey 完全匹配的 Queue 中。

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以上图为例，如果发送消息的时候设置路由键为“warning”,那么消息会路由到 Queue1 和 Queue2。如果在发送消息的时候设置路由键为"Info”或者"debug”，消息只会路由到Queue2。如果以其他的路由键发送消息，则消息不会路由到这两个队列中。
direct 类型常用在处理有优先级的任务，根据任务的优先级把消息发送到对应的队列，这样可以指派更多的资源去处理高优先级的队列。
③ topic 前面讲到direct类型的交换器路由规则是完全匹配 BindingKey 和 RoutingKey ，但是这种严格的匹配方式在很多情况下不能满足实际业务的需求。topic类型的交换器在匹配规则上进行了扩展，它与 direct 类型的交换器相似，也是将消息路由到 BindingKey 和 RoutingKey 相匹配的队列中，但这里的匹配规则有些不同，它约定：

RoutingKey 为一个点号“．”分隔的字符串（被点号“．”分隔开的每一段独立的字符串称为一个单词），如 “com.rabbitmq.client”、“java.util.concurrent”、“com.hidden.client”;
BindingKey 和 RoutingKey 一样也是点号“．”分隔的字符串；
BindingKey 中可以存在两种特殊字符串“*”和“#”，用于做模糊匹配，其中“*”用于匹配一个单词，“#”用于匹配多个单词(可以是零个)。

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以上图为例：
路由键为 “com.rabbitmq.client” 的消息会同时路由到 Queuel 和 Queue2;
路由键为 “com.hidden.client” 的消息只会路由到 Queue2 中；
路由键为 “com.hidden.demo” 的消息只会路由到 Queue2 中；
路由键为 “java.rabbitmq.demo” 的消息只会路由到Queuel中；
路由键为 “java.util.concurrent” 的消息将会被丢弃或者返回给生产者（需要设置 mandatory 参数），因为它没有匹配任何路由键。

④ headers(不推荐) headers 类型的交换器不依赖于路由键的匹配规则来路由消息，而是根据发送的消息内容中的 headers 属性进行匹配。在绑定队列和交换器时制定一组键值对，当发送消息到交换器时，RabbitMQ会获取到该消息的 headers（也是一个键值对的形式)'对比其中的键值对是否完全匹配队列和交换器绑定时指定的键值对，如果完全匹配则消息会路由到该队列，否则不会路由到该队列。headers 类型的交换器性能会很差，而且也不实用，基本上不会看到它的存在。
2.总结
用大白话说，RabbitMQ整个架构就是：客户端、交换机、队列，这三个角色因为交换机不同的模式（直连交换机、扇形交换机、主体交换机、首部交换机）以及不同的组装形成了RabbitMQ使用的各种模式：简单模式（）、工作队列模式、发布/订阅模式、路由模式、通配符模式等，其最核心的莫过于队列，提供者及对应入队，消费后对应出队。
3.Windows本地环境安装RabbitMQ
3.1 下载Erlang RabbitMQ是基于Erlang环境开发的，先下载个Erlang（24），https://erlang.org/download/o...，下载直接一键点安装
3.2 安装RabbitMQ（3.9.5） https://github.com/rabbitmq/r...，·1下载直接一键点安装
3.3启动这个应该不用我说按啥启动了吧
【小小MQ，知识点竟然这么多（？？(一)）】

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启动成功，如下

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3.4安装管理插件右键快捷方式打开文件夹所在目录

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执行：
rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management
5.访问后台后台管理网址：
http://localhost:15672/
安装后的默认初始
账号：guest
密码：guset
然后就得到了黑化版的RabbitMQ？

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4.从一个简单的例子认识RabbitMQ
1.示例依赖：

org.springframework.boot spring-boot-starter-amqp 2.4.1

生产者：

package boot.spring.test; import com.rabbitmq.client.Channel; import com.rabbitmq.client.Connection; import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory; import java.io.IOException; import java.util.concurrent.TimeoutException; /** * @description: * @author：lx * @date: 2021/09/04 下午 3:12 * @Copyright： lx */ public class Provider {/** * 声明的队列名 */ private final static String QUEUE_NAME = "test_queue"; public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory(); connectionFactory.setHost("127.0.0.1"); // 默认端口号 connectionFactory.setPort(5672); connectionFactory.setUsername("guest"); connectionFactory.setPassword("guest"); connectionFactory.setVirtualHost("/"); // 获取TCP长连接 Connection conn = connectionFactory.newConnection(); // 创建通信“通道”，相当于TCP中的虚拟连接 Channel channel = conn.createChannel(); // 开启RabbitMQ事务，当没有接收到MQ反馈时抛出异常并回滚 channel.txSelect(); // 创建队列，声明并创建一个队列，如果队列已存在，则使用这个队列 // 第一个参数：队列名称 // 第二个参数：是否持久化，false对应不持久化数据，MQ停掉数据就会丢失 // 第三个参数：是否队列私有化，false则代表所有消费者都可以访问，true代表只有一次则拥有它的消费者才能一直使用，其它消费者不让访问 // 第四个参数：是否自动删除，false代表连接停掉后不自动删除这个队列 // 其它额外参数：null channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, null); String message = "hello world!"; try { // 第一个参数：交换机，这里时简单demo版本，没有用到交换机 // 第二个参数：队列名称 // 第三个参数：额外的设置属性 // 第四个参数：要传递的消息字节数组 channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes()); } catch (Exception e) { // 发生异常的回滚 channel.txRollback(); }// 正常流程提交事务 channel.txCommit(); channel.close(); conn.close(); System.out.println("发送成功！"); } }

消费者：

package boot.spring.test; import com.rabbitmq.client.*; import java.io.IOException; import java.util.concurrent.TimeoutException; /** * @description: * @author：lx * @date: 2021/09/04 下午 3:33 * @Copyright： lx */ public class Consumer {private final static String QUEUE_NAME = "test_queue"; public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory(); connectionFactory.setHost("127.0.0.1"); connectionFactory.setPort(5672); connectionFactory.setUsername("guest"); connectionFactory.setPassword("guest"); connectionFactory.setVirtualHost("/"); // 获取TCP长连接 Connection conn = connectionFactory.newConnection(); // 创建通信“通道”，相当于TCP中的虚拟连接 Channel channel = conn.createChannel(); // 创建队列，声明并创建一个队列，如果队列已存在，则使用这个队列 // 第一个参数：队列名称 // 第二个参数：是否持久化，false对应不持久化数据，MQ停掉数据就会丢失 // 第三个参数：是否队列私有化，false则代表所有消费者都可以访问，true代表只有一次则拥有它的消费者才能一直使用，其它消费者不让访问 // 第四个参数：是否自动删除，false代表连接停掉后不自动删除这个队列 // 其它额外参数：null channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, null); // 创建一个消息消费者 // 第一个参数：队列名称 // 第二个参数：第二个参数表示是否自动确认收到消息，false代表手动编程确认消息 // 第三个参数：传入DefaultConsumer的实现类 channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, new Receiver(channel)); } }/** * @description: * @author：lx * @date: 2021/09/04 下午 3:37 * @Copyright： lx */ class Receiver extends DefaultConsumer {private Channel channel; /** * 重写构造函数，channel通道对象需要从外层传入，在handleDelivery中要用到 * * @param channel */ public Receiver(Channel channel) { super(channel); this.channel = channel; }@Override public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException { String message = new String(body); System.out.println("消费者接收到的消息：" + message); System.out.println("消息的TagID:" + envelope.getDeliveryTag()); //int i = 1 / 0; // false只签收当前的消息，设置为true的时候代表签收该消费者所有未签收的消息 channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false); } }

2.重复消费启动生产者，来到管理页面，可以看到消息已经入队，进入准备被消费的状态。

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Debug启动消费者后，在管理页面可以看到，队内消息状态由准备-转变到了待回应状态，total总数还是存在的，此时消息已被接收到，但未被响应。

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由于断点导致MQ超时未收到响应，状态回滚到ready，消息仍然在队中，但事实上消费者已经消费过一次了，这里引出一个问题-重复消费。

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还是很多场景导致你发生异常回滚的情况还有很多，比如：
程序发送异常导致，顺带一提，程序异常会导致消费者程序崩溃，MQ也会一直阻塞在等待响应的阶段
消费者进程突然GG

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使用代理将捕获转发，模拟丢包的情况
解决方案既然重复消费这种情况是难以避免的，那么我们如何去处理这种情况呢？
消费端处理消息的业务逻辑保持幂等性。
幂等性，通俗点说，就一个数据，或者一个请求，给你重复来多次，你得确保对应的数据是不会改变的，不能出错。
1.你拿到这个消息做数据库的insert操作。那就容易了，给这个消息做一个唯一主键，那么就算出现重复消费的情况，就会导致主键冲突，避免数据库出现脏数据。
2.你拿到这个消息做redis的set的操作，那就容易了，不用解决，因为你无论set几次结果都是一样的，set操作本来就算幂等操作。
3.准备一个第三方介质,来做消费记录。以redis为例，给消息分配一个全局id，只要消费过该消息，将以K-V形式写入redis。那消费者开始消费前，先去redis中查询有没消费记录即可。
3.消息丢失消息在网络传输中丢失，MQ宕机丢失消息
4.消息积压程序异常会导致消费者程序崩溃，MQ也会一直阻塞在等待响应的阶段，导致消息一直堆积
5.MQ高可用 https://blog.csdn.net/yygEwin...
六、源码分析从简单的源码分析更深入的认知RabbitMQ

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Broker：接收和分发消息的应用，RabbitMQ Server就是Message Broker
Virtual Host：处于多租户和安全因素设计的，把AMQP的基本组件划分到一个虚拟的分组中，类似于网络中的namespace概念。当多个不同的用户使用同一个RabbitMQserver提供的服务时，可以划分出多个vhost，每个用户在自己的vhost创建exchange/queue等
Connection： publisher/consumer和broker之间的TCP连接
Channel：如何每一次访问RabbitMQ都建立一个Connection，在消息量大的时候建立TCP Connection的开销将是巨大的，效率也低。channel是在connection内部建立的逻辑连接，如果应用程序支持多线程，通常每个thread创建单独的channel进行通讯，AMQPmethod包含了channelId帮助客户端和message broker识别channel，所以channel之间是完全隔离的。Channel作为轻量级的Connection极大减少了操作系统建立TCP connection的开销。
1.回顾设计模式
1.1 工厂方法模式

将多段代码的共性行为抽象到接口中去定义，具体的实现由子类实现父类后去定义。最后，通过一个工厂类去根据传参来选择返回对应的实例化对象。关键词：工厂类一般带有Factory

1.2 抽象工厂模式抽象工厂的本质是其它工厂类的抽象类，也就是将其他工厂类中的共性行为提取到了抽象工厂类

AbstractXXX

1.3 建造者模式

日常生活中，装修房子会根据不同的场景、品牌、型号、价格等等组合形成了各式各样的装修风格（套餐A：现代简约，套餐B：轻奢田园，套餐C：欧式豪华）

一些基本物料不会变，而其组合经常变化的时候，就可以选择这样的构建者模式来构建代码。

Builder

2.理解RabbitMQ与客户端的数据交互
3.带着问题去看代码
3.1 消息是如何入队的？ 3.2 消息是如何被消费的？ 3.3 客户端是如何建立连接的？ 3.4 channel是什么？ 3.5 RabbitMQ是如何实现异步的？ 3.6 RabbitMQ如何确保消息不会丢失？Ack 3.7 为什么消费者在启动后会自动消费队列中的消息？ 3.8 消费者接收到消费信息，停止运行消费者后，会继续执行消费行为？ 4.核心思想
RabbitMQ实现MQ的核心思想是？其特点是？其中用到了什么设计模式？最有印象的是？