RabbitMQ

RabbitMQ是Pivotal公司于2007年发布的一款高性能、分布式的消息中间件，同时实现了AMQP（高级消息队列协议）。他是基于Erlang语言编写的，天生支持高并发，同时支持消息高可靠性，支持从内存持久化消息到磁盘，再从磁盘加载消息到内存。

RabbitMQ术语

首先介绍以下几个名词术语：

名词	含义
连接（Connection）	即客户端与RabbitMQ建立的socket连接。
信道（Channel）	为Connection的通信信道，其中一个connection可以对应多个信道。
交换机(Exchange)	针对生产者，它指定消息按什么规则，路由到哪个队列。（可以理解为快递发送网点）
队列(Queue)	用于存储消息，每个消息都会被投入到一个或多个队列。（可以理解为快递到货网点）
路由键、主题(RoutingKey)	用于指定交换机和队列的绑定规则，消息只有主题匹配才会到达指定队列。（可以理解为邮寄地址）
绑定(Binding)	用于关联交换机和队列，指定交换机按照路由键的规则进行绑定。（可以理解为快递分拣的规则，比如杭州的分到杭州的网点，上海的分到上海的网点，其中杭州网点和上海网点都是“队列”，寄件的网点就是“交换机”）

举一个例子：商家就好比生产者，发快递网点好比交换机，邮寄地址就是路由键，收快递网点就是队列，分拣规则就是bingding， 收件人就是订阅者。

RabbitMQ基本原理

我们先看一下RabbitMQ模型结构图，这样会方便们更好地去理解RabbitMQ的基本原理。

image.png

通过上面这张应用相结合的结构图既能够清晰的看清楚整体的send Message到Receive Message的一个大致的流程。当然上面有很多名词都相比还没有介绍到，不要着急接下来我们就开始对其进行详细的讲解。

Queue

Queue（队列）RabbitMQ的作用是存储消息，队列的特性是先进先出。上图可以清晰地看到Client A和Client B是生产者，生产者生产消息最终被送到RabbitMQ的内部对象Queue中去，而消费者则是从Queue队列中取出数据。可以简化成表示为：

image.png

生产者Send Message “A”被传送到Queue中，消费者发现消息队列Queue中有订阅的消息，就会将这条消息A读取出来进行一些列的业务操作。这里只是一个消费正对应一个队列Queue，也可以多个消费者订阅同一个队列Queue，当然这里就会将Queue里面的消息平分给其他的消费者，但会存在一个问题：如果每个消息的处理时间不同，就会导致某些消费者一直在忙碌中，而有的消费者处理完了消息后一直处于空闲状态，因为前面已经提及到了Queue会平分这些消息给相应的消费者。这里我们就可以使用prefetchCount来限制每次发送给消费者消息的个数。详情见下图所示：

image.png

这里的prefetchCount=1是指每次从Queue中发送一条消息来。等消费者处理完这条消息后Queue会再发送一条消息给消费者。

Exchange 回忆一下，在开篇TabbitMQ消息模型图中，消费者Client A和消费者Client B是如何知道我发送的消息是给Queue1还是给Queue2。首先明确一点就是生产者产生的消息并不是直接发送给消息队列Queue的，而是要经过Exchange（交换器），由Exchange再将消息路由到一个或多个Queue，当然这里还会对不符合路由规则的消息进行丢弃掉，这里指的是后续要谈到的Exchange Type。那么Exchange是怎样将消息准确的推送到对应的Queue的呢？那么这里的功劳最大的当属Binding，RabbitMQ是通过Binding将Exchange和Queue链接在一起，这样Exchange就知道如何将消息准确的推送到Queue中去。简单示意图如下所示：

image.png

在绑定（Binding）Exchange和Queue的同时，一般会指定一个Binding Key，生产者将消息发送给Exchange的时候，一般会产生一个Routing Key，当Routing Key和Binding Key对应上的时候，消息就会发送到对应的Queue中去。那么Exchange有四种类型，不同的类型有着不同的策略。也就是表明不同的类型将决定绑定的Queue不同，换言之就是说生产者发送了一个消息，Routing Key的规则是A，那么生产者会将Routing Key=A的消息推送到Exchange中，这时候Exchange中会有自己的规则，对应的规则去筛选生产者发来的消息，如果能够对应上Exchange的内部规则就将消息推送到对应的Queue中去。那么接下来就来详细讲解下Exchange里面类型。

Exchange Type

我来用表格来描述下类型以及类型之间的区别。

• 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。

image.png

上图所示，生产者（P）生产消息1将消息1推送到Exchange，由于Exchange Type=fanout这时候会遵循fanout的规则将消息推送到所有与它绑定Queue，也就是图上的两个Queue最后两个消费者消费。

• direct

​direct类型的Exchange路由规则也很简单，它会把消息路由到那些binding key与routing key完全匹配的Queue中

image.png

当生产者（P）发送消息时Rotuing key=booking时，这时候将消息传送给Exchange，Exchange获取到生产者发送过来消息后，会根据自身的规则进行与匹配相应的Queue，这时发现Queue1和Queue2都符合，就会将消息传送给这两个队列，如果我们以Rotuing key=create和Rotuing key=confirm发送消息时，这时消息只会被推送到Queue2队列中，其他Routing Key的消息将会被丢弃。

• topic 前面提到的direct规则是严格意义上的匹配，换言之Routing Key必须与Binding Key相匹配的时候才将消息传送给Queue，那么topic这个规则就是模糊匹配，可以通过通配符满足一部分规则就可以传送。它的约定是：

1. routing key为一个句点号.分隔的字符串（我们将被句点号.分隔开的每一段独立的字符串称为一个单词），如“stock.usd.nyse”、“nyse.vmw”、“quick.orange.rabbit”
2. binding key与routing key一样也是句点号.分隔的字符串
3. binding key中可以存在两种特殊字符*与#，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）

image.png

当生产者发送消息Routing Key=F.C.E的时候，这时候只满足Queue1，所以会被路由到Queue中，如果Routing Key=A.C.E这时候会被同是路由到Queue1和Queue2中，如果Routing Key=A.F.B时，这里只会发送一条消息到Queue2中。

• headers headers类型的Exchange不依赖于routing key与binding key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Queue与Exchange时指定一组键值对；当消息发送到Exchange时，RabbitMQ会取到该消息的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Queue与Exchange绑定时指定的键值对;如果完全匹配则消息会路由到该Queue，否则不会路由到该Queue。 该类型的Exchange没有用到过（不过也应该很有用武之地），所以不做介绍。

这里在对其进行简要的表格整理：

类型名称	类型描述
fanout	把所有发送到该Exchange的消息路由到所有与它绑定的Queue中
direct	Routing Key==Binding Key
topic	简称模糊匹配，*用于匹配一个单词，#用于匹配多个单词（可以是零个）
headers	Exchange不依赖于routing key与binding key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。

消息发布原理

如下图所示，生产者将消息投递给exchange，exchange与queue之间已经事先建立好了某个路由规则binding，exchange根据routingKey和事先建立好的binding进行匹配，决定如何将消息分发给对应的queue。

消息发送的原型.png

消息消费原理

消费者订阅指定queue，当消息发送到queue之后，由于RabbitMQ消息消费采用的是push模型，queue会立即将消息发送给订阅了该queue的消费者。

• 如果多个订阅者订阅同一个queue，则消息只会发给其中一个订阅者
• 生产者发送一条消息，希望多个订阅者可以消费（消息广播的场景），多个订阅者就每个人分别订阅一个队列，其中每个队列和exchange建立相同的binding。

消息订阅原型.png

要特别注意的是，这种方案实现的消息广播是有瓶颈限制的。因为RabbitMQ进行队列广播时，是需要在内存中复制消息的，如果广播的量不大，10、20个这样的，对性能影响不大；但如果是大量的广播，则会急剧降低RabbitMQ的性能。因此MQ并不适合对端推送，相比较而言，更适用于服务间推送。

补充说明：ConnectionFactory、Connection、Channel

ConnectionFactory、Connection、Channel都是RabbitMQ对外提供的API中最基本的对象。Connection是RabbitMQ的socket链接，它封装了socket协议相关部分逻辑。ConnectionFactory为Connection的制造工厂。Channel是我们与RabbitMQ打交道的最重要的一个接口，我们大部分的业务操作是在Channel这个接口中完成的，包括定义Queue、定义Exchange、绑定Queue与Exchange、发布消息等。

Connection就是建立一个TCP连接，生产者和消费者的都是通过TCP的连接到RabbitMQ Server中的，这个后续会再程序中体现出来。

Channel虚拟连接，建立在上面TCP连接的基础上，数据流动都是通过Channel来进行的。为什么不是直接建立在TCP的基础上进行数据流动呢？如果建立在TCP的基础上进行数据流动，建立和关闭TCP连接有代价。频繁的建立关闭TCP连接对于系统的性能有很大的影响，而且TCP的连接数也有限制，这也限制了系统处理高并发的能力。但是，在TCP连接中建立Channel是没有上述代价的。