RabbitMQ 的7种工作模式

        RabbitMQ 共提供了7种⼯作模式,进⾏消息传递,.

官⽅⽂档:RabbitMQ Tutorials | RabbitMQ

1.Simple(简单模式)

        P:⽣产者,也就是要发送消息的程序

        C:消费者,消息的接收者

        Queue:消息队列,图中⻩⾊背景部分.类似⼀个邮箱,可以缓存消息;⽣产者向其中投递消息,消费者从其中取出消息.

        特点:⼀个⽣产者P，⼀个消费者C,消息只能被消费⼀次.也称为点对点(Point-to-Point)模式.适⽤场景:消息只能被单个消费者处理

2.Work Queue(工作队列)

        ⼀个⽣产者P，多个消费者C1,C2.在多个消息的情况下,Work Queue 会将消息分派给不同的消费者,每个消费者都会接收到不同的消息.

        特点:消息不会重复,分配给不同的消费者.

        适⽤场景:集群环境中做异步处理。⽐如 12306 短信通知服务,订票成功后,订单消息会发送到RabbitMQ,短信服务从 RabbitMQ 中获取订单信息,并发送通知信息(在短信服务之间进⾏任务分配)

3.Publish/Subscribe(发布/订阅)

图中 X 表⽰交换机,在订阅模型中，多了⼀个 Exchange ⻆⾊,过程略有变化

        ⼀个⽣产者P,多个消费者C1,C2,X 代表交换机消息复制多份，每个消费者接收相同的消息 ⽣产者发送⼀条消息，经过交换机转发到多个不同的队列，多个不同的队列就有多个不同的消费者         适合场景:消息需要被多个消费者同时接收的场景.如:实时通知或者⼴播消息

        ⽐如中国⽓象局发布"天⽓预报"的消息送⼊交换机,新浪,百度,搜狐,⽹易等⻔户⽹站接⼊消息,通过队列绑定到该交换机,⾃动获取⽓象局推送的⽓象数据

概念介绍：Exchange:交换机(X)

        作⽤:⽣产者将消息发送到 Exchange,由交换机将消息按⼀定规则路由到⼀个或多个队列中(上图中⽣产者将消息投递到队列中,实际上这个在 RabbitMQ 中不会发⽣，因为在 RabbitMQ  中生产者的信息要经过交换机路由，不会直接发给队列) 

        RabbitMQ 交换机有四种类型:

        fanout,direct,topic,headers,不同类型有着不同的路由策略.AMQP 协议⾥还有另外两种类型, System 和 ⾃定义,此处不再描述.

        1. Fanout:⼴播，将消息交给所有绑定到交换机的队列( Publish/Subscribe 模式)

        2. Direct:定向，把消息交给符合指定 routing key 的队列(Routing模式)

        3. Topic:通配符，把消息交给符合 routing pattern(路由模式)的队列 (Topics模式)

        4. 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.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.

        Exchange(交换机）只负责转发消息,不具备存储消息的能⼒,因此如果没有任何队列与Exchange 绑定，或者没有符合路由规则的队列，那么消息就会丢失

        RoutingKey 路由键.⽣产者将消息发给交换器时,指定的⼀个字符串,⽤来告诉交换机应该如何处理这个消息.

        BindingKey:绑定.RabbitMQ 中通过Binding(绑定)将交换器与队列关联起来,在绑定的时候⼀般会指定⼀个 Binding Key,这样 RabbitMQ 就知道如何正确地将消息路由到队列了.

⽐如下图:如果在发送消息时,设置了 RoutingKey 为 orange,消息就会路由到Q1

        当消息的 Routingkey与队列绑定的 Bindingkey 相匹配时，消息才会被路由到这个队列. BindingKey其实也属于路由键中的⼀种,

        官⽅解释为:the routingkey to use for the binding. 可以翻译为:在绑定的时候使⽤的路由键.⼤多数时候,包括官⽅⽂档和 RabbitMQ Java API 中都把 BindingKey 和 RoutingKey看作RoutingKey,为了避免混淆,可以这么理解:

        1. 在使⽤绑定的时候,需要的路由键是 BindingKey.

        2. 在发送消息的时候,需要的路由键是 RoutingKey.

4.Routing(路由模式)

        路由模式是发布订阅模式的变种,在发布订阅基础上,增加路由 key 发布订阅模式是⽆条件的将所有消息分发给所有消费者,路由模式是 Exchange 根据 RoutingKey 的规则,将数据筛选后发给对应的消费者队列 适合场景:需要根据特定规则分发消息的场景.

        ⽐如系统打印⽇志,⽇志等级分为 error,warning,info,debug,就可以通过这种模式,把不同的⽇志发送到不同的队列,最终输出到不同的文件

5.Topics(通配符模式)

        路由模式的升级版,在 routingKey 的基础上,增加了通配符的功能,使之更加灵活.Topics 和Routing 的基本原理相同，即：⽣产者将消息发给交换机，交换机根据 RoutingKey 将消息转 发给与 RoutingKey 匹配的队列.类似于正则表达式的⽅式来定义 Routingkey 的模式.

        不同之处是：routingKey 的匹配⽅式不同，Routing 模式是相等匹配，topics 模式是通配符匹配.

        在 topic 类型的交换机在匹配规则上,有些要求:

        1. RoutingKey是⼀系列由点( . )分隔的单词,⽐如" stock.usd.nyse "," nyse.vmw ", " quick.orange.rabbit "

        2. BindingKey 和 RoutingKey ⼀样,也是点( . )分割的字符串.

        3. Binding Key中可以存在两种特殊字符串,⽤于模糊匹配

              * 表⽰⼀个单词,如 m ，mq

              # 表⽰多个单词(0-N个) ⽐如

                 • Binding Key为"d.a.b"会同时路由到 Q1 和 Q2

                • Binding Key 为"d.a.f" 会路由到Q1

                • Binding Key 为"c.e.f" 会路由到Q2

                • Binding Key 为"d.b.f" 会被丢弃,或者返回给⽣产者(需要设置 mandatory 参数)

        适合场景:需要灵活匹配和过滤消息的场景

6.RPC(RPC通信)

        在 RPC 通信的过程中,没有⽣产者和消费者,⽐较像咱们 RPC 远程调⽤,⼤概就是通过两个队列实现了⼀个可回调的过程.

        1. 客户端发送消息到⼀个指定的队列,并在消息属性中设置 replyTo 字段,这个字段指定了⼀个回调队列,⽤于接收服务端的响应.

        2. 服务端接收到请求后,处理请求并发送响应消息到 replyTo 指定的回调队列

        3. 客户端在回调队列上等待响应消息.⼀旦收到响应，客户端会检查消息的 correlationId 属性，以确保它是所期望的响应.

7.Publisher Confirms(发布确认)

        Publisher Confirms 模式是 RabbitMQ 提供的⼀种确保消息可靠发送到 RabbitMQ 服务器的机制。在这种模式下，⽣产者可以等待 RabbitMQ 服务器的确认，以确保消息已经被服务器接收并处理.

        1. ⽣产者将 Channel 设置为 confirm 模式(通过调⽤ channel.confirmSelect()完成)后,发布的每⼀条消息都会获得⼀个唯⼀的ID,⽣产者可以将这些序列号与消息关联起来，以便跟踪消息的状态.

        2. 当消息被 RabbitMQ 服务器接收并处理后，服务器会异步地向⽣产者发送⼀个确认(ACK)给⽣产者 (包含消息的唯⼀ID)，表明消息已经送达.通过 Publisher Confirms 模式，⽣产者可以确保消息被 RabbitMQ 服务器成功接收,从⽽避免消息丢失的问题.

消息丢失问题

        作为消息中间件,都会⾯临消息丢失的问题.消息丢失⼤概分为三种情况:

        1. ⽣产者问题.因为应⽤程序故障,⽹络抖动等各种原因,⽣产者没有成功向 broker 发送消息.

        2. 消息中间件⾃⾝问题.⽣产者成功发送给了Broker,但是 Broker 没有把消息保存好,导致消息丢失.

        3. 消费者问题.Broker 发送消息到消费者,消费者在消费消息时,因为没有处理好,导致 broker 将消费失败的消息从队列中删除了.

        RabbitMQ 也对上述问题给出了相应的解决⽅案.问题 2 可以通过持久化机制.问题 3 可以采⽤消息应答机制.针对问题1,可以采⽤发布确认( Publisher Confirms )机制实现.

        适⽤场景:对数据安全性要求较⾼的场景.比如⾦融交易,订单处理.

原理

        ⽣产者将信道设置成 confirm(确认) 模式,⼀旦信道进⼊ confirm 模式,所有在该信道上⾯发布的消息都会被指派⼀个唯⼀的ID(从1开始),⼀旦消息被投递到所有匹配的队列之后,RabbitMQ 就会发送⼀个确认给⽣产者(包含消息的唯⼀ID)

        这就使得⽣产者知道消息已经正确到达⽬的队列了,如果消息和队列是可持久化的,那么确认消息会在将消息写⼊磁盘之后发出.broker 回传给⽣产者的确认消息中 deliveryTag 包含了确认消息的序号,此外 broker 也可以设置 channel.basicAck⽅法中的 multiple 参数,表⽰到这个序号之前的所有消息都已经得到了处理.

        发送⽅确认机制最⼤的好处在于它是异步的,⽣产者可以同时发布消息和等待信道返回确认消息.

        1. 当消息最终得到确认之后,⽣产者可以通过回调⽅法来处理该确认消息.

        2. 如果 RabbitMQ 因为⾃⾝内部错误导致消息丢失,就会发送⼀条 nack(Basic.Nack) 命令,⽣产者同样 可以在回调⽅法中处理该 nack 命令

实现思路

        异步 confirm ⽅法的编程实现最为复杂. Channel 接⼝提供了⼀个⽅法 addConfirmListener. 这个⽅法可以添加 ConfirmListener 回调接⼝. ConfirmListener 接⼝中包含两个⽅法:

        handleAck(long deliveryTag, boolean multiple) 和 handleNack(long deliveryTag, boolean multiple) ,分别对应处理 RabbitMQ 发送给⽣产者的 ack（成功处理） 和 nack（未成功处理）

        deliveryTag 表⽰发送消息的序号.multiple 表⽰是否批量确认.我们需要为每⼀个 Channel 维护⼀个已发送消息的序号集合.当收到 RabbitMQ 的 confirm 回调时,从集合中删除对应的消息.当Channel 开启 confirm 模式后,channel 上发送消息都会附带⼀个从 1 开始递增的 deliveryTag 序号.我们可以使⽤ SortedSet 的有序性来维护这个已发消息的集合.

        1. 当收到 ack 时,从序列中删除该消息的序号.如果为批量确认消息,表⽰⼩于等于当前序号 deliveryTag 的消息都收到了,则清除对应集合

        2. 当收到 nack 时,处理逻辑类似,不过需要结合具体的业务情况,进⾏消息重发等操作.

3种消息确认模式的对比

        可以看到异步确认模式的效率远超于另外的两种消息确认模式。