大纲

• RabbitMQ是什么
• RabbitMQ的组成部分
• RabbitMQ 的工作流程
• RabbitMQ广播和直接模式示例

一、基础概念

“消息队列(Message Queue)”是在消息的传输过程中保存消息的容器。

MQ 的核心作用：削峰、解耦、异步

RabbitMQ是什么

建议直接去官网看一下相关概念： https://www.rabbitmq.com/documentation.html

RabbitMQ的特点

RabbitMQ是一款使用Erlang语言开发的，实现AMQP(高级消息队列协议)的开源消息中间件。

特点

• 可靠性。支持持久化，传输确认，发布确认等保证了MQ的可靠性。
• 灵活的分发消息策略。这应该是RabbitMQ的一大特点。在消息进入MQ前由Exchange(交换机)进行路由消息。分发消息策略有：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。
• 支持集群。多台RabbitMQ服务器可以组成一个集群，形成一个逻辑Broker。
• 多种协议。RabbitMQ支持多种消息队列协议，比如 STOMP、MQTT 等等。
• 支持多种语言客户端。RabbitMQ几乎支持所有常用编程语言，包括 Java、.NET、Ruby 等等。
• 可视化管理界面。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 Broker。
• 插件机制。RabbitMQ提供了许多插件，可以通过插件进行扩展，也可以编写自己的插件。

安装和使用

• 1. 安装 erlang 环境
• 2. 安装RabbitMQ服务端

RabbitMQ的组成部分

核心概念

• Broker：消息队列服务进程。此进程包括两个部分：Exchange和Queue。
  • Exchange：消息队列交换机。按一定的规则将消息路由转发到某个队列。
  • Queue：消息队列，存储消息的队列。
• Producer：消息生产者。生产方客户端将消息同交换机路由发送到队列中。
• Consumer：消息消费者。消费队列中存储的消息。

大概流程：

• 消息生产者连接到RabbitMQ Broker，创建connection，开启channel。
• 生产者声明交换机类型、名称、是否持久化等。
• 生产者发送消息，并指定消息是否持久化等属性和 routing key。
• exchange收到消息之后，根据routing key路由到跟当前交换机绑定的相匹配的队列里面。
• 消费者监听接收到消息之后开始业务处理

生产者 --[消息]--> 交换机 --[路由]--> 队列 --[消费]--> 消费者
    \                                         /
     \--[通道 Channel]-----------------------/

通道的概念：

• 定义：通道是建立在实际的 TCP 连接内的一个轻量级连接。它是执行大多数操作（如消息发布或消息接收）的路径。
• 作用：通道是多路复用连接中的一个独立路径，允许多个通道共享一个 TCP 连接，而不必为每个通道建立物理连接。这提高了资源利用率和通信效率
• 生产者使用通道来发送消息到交换机，而消费者使用通道从队列中接收消息。通道作为消息传输的通道，连接了生产者、交换机和消费者。

通道是作为消息传递的载体贯穿整个过程。

RabbitMQ 的工作流程

工作流程

• 建立连接
• 生产者
  • 声明交换机类型、名称、是否持久化等
  • 发送消息
• 交换机
  • 交换机接收消息，进行消息路由
• 消费者
  • 订阅消息（监听队列）
  • 接收消息，业务处理

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一、消息生产

• 创建连接
  • 生产者通过客户端库与RabbitMQ服务器（Broker）建立连接（Connection），并在连接上创建一个信道（Channel）。
• 创建消息（声明交换机，指定 routing key）
  • 生产者（Producer）是消息的发送方，它创建包含数据的消息，并指定一个routing key来描述这条消息的路由规则。
• 发送消息
  • 生产者将消息发送到一个指定的交换机（Exchange），并附上routing key。交换机类型和routing key共同决定了消息的路由方式。

二、消息路由

• 交换机接收消息
  • 交换机根据自身类型（如Direct, Fanout, Topic, Headers）和生产者指定的routing key来决定如何处理接收到的消息。
• 路由队列
  • 交换机根据与其绑定的队列（Queue）的binding key来决定消息应该被路由到哪些队列。
  • 对于Direct和Topic交换机，这一过程涉及到routing key与binding key的匹配。

三、消息存储

• 消息入队
  • 一旦决定了消息的目标队列，消息将被存储在队列中等待被消费。队列保证了消息的有序性和冗余存储。
• 持久化（可选）
  • 如果队列被声明为持久化的，并且消息也被标记为持久化，那么消息会被写入磁盘，以确保即使在RabbitMQ重启后消息也不会丢失。

四、消息消费

• 消费者订阅队列
  • 消费者（Consumer）通过客户端库与RabbitMQ建立连接，并创建信道。然后它订阅一个或多个队列，准备接收消息。
• 消息发送给消费者
  • RabbitMQ将队列中的消息按顺序传递给订阅该队列的消费者。
  • 如果有多个消费者订阅同一个队列，RabbitMQ可以按照轮询或其他策略分配消息，以实现负载均衡。
• 消息确认
  • 消费者处理完消息后，需要向RabbitMQ发送一个确认（ACK）信号，表示消息已经被正确处理。
  • 如果消费者因为某些原因无法处理消息，它可以发送拒绝（NACK）信号或不确认（Reject），让RabbitMQ根据配置进行消息重试或将消息发送到死信队列。

五、消息确认与重试

• 手动与自动确认
  • 消费者可以选择手动确认消息或配置自动确认。手动确认给予消费者更大的控制权，但需要在消费者代码中显式处理。
• 失败重试和死信处理
  • 对于处理失败的消息，消费者可以通过NACK或Reject并设置重入队列标志来实现重试。或者通过死信交换机（DLX）机制将无法处理的消息转发到死信队列。

交换机类型

（交换机 → 队列）

• Direct Exchange
  • binding key 与消息的 routing key 完全匹配队列
• Topic Exchange
  • 模式匹配
• Fanout Exchange
  • 广播（忽略 routing key ）
• Headers Exchange
  • 不依赖 routing key，头部属性匹配

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RabbitMQ 中最常用的几种交换机类型及其区别：

1. Direct Exchange（直接交换机）

• 行为：消息被路由到那些 binding key 与消息的 routing key 完全匹配的队列。
• 用途：非常适合单播（unicast）或多播（multicast）路由场景，即一对一或一对多发送。

2. Fanout Exchange（扇出交换机）

• 行为：消息被路由到所有与该交换机绑定的队列，忽略 routing key。
• 用途：非常适合广播消息，如日志系统，其中消息需要被发送到多个目的地。

3. Topic Exchange（主题交换机）

• 行为：可以根据模式匹配 routing keys 和 binding keys（模式中可以包含通配符）。routing key 为点分隔的一系列单词，binding key 中可以包含特殊字符 * 和 # 来进行模式匹配，其中 * 匹配一个单词，# 匹配零个或多个单词。
• 用途：适用于同时需要单播和多播路由逻辑的复杂路由配置。

4. Headers Exchange（头部交换机）

• 行为：基于消息头部（headers）中的属性进行匹配。不依赖 routing key。匹配规则可以是“所有”（x-match=all，即所有头部属性必须匹配）或“任何”（x-match=any，即任意头部属性匹配）。
• 用途：适用于需要根据多个属性进行路由决策的高级路由策略。

总结

选择哪种交换机类型主要取决于你的具体应用场景和消息路由需求。

直接交换机适合简单的单播路由，扇出交换机适合广播，主题交换机适合复杂的路由场景，而头部交换机适合基于多属性的路由决策。了解这些交换机的特点可以帮助你更好地设计消息路由策略，并充分利用 RabbitMQ 的强大功能。

RabbitMQ 的处理流程是围绕着连接、交换机、消息发送和消息接收这几个核心环节展开的。

路由键（Routing Key）的作用

路由键是消息发布到 RabbitMQ 时附带的一个字符串标识，它的作用是帮助交换机决定如何路由消息。

这里的“路由”指的是决定消息应该被发送到哪一个或哪些队列。路由键的具体作用取决于交换机的类型：

1. Direct Exchange：交换机会将消息路由到那些 binding key 与 routing key 完全匹配的队列。
2. Topic Exchange：可以进行模式匹配，交换机会根据 routing key 和队列的 binding key（可以包含通配符）进行匹配。
3. Fanout Exchange：忽略路由键，消息会被发送到所有绑定到该交换机的队列。
4. Headers Exchange：不依赖路由键，而是根据发送的消息头部中的键值对进行匹配。

routing key 和 binding key 的作用

• routing key
  • 1、生产者发送消息的时候附加的一个字符串标识符
  • 2、这个标识符的作用是：描述消息的路由规则，决定了这个消息应该路由到哪个队列
• binding key
  • 1、队列绑定交换机的时候声明的一个字符串标识符
  • 2、这个标识符的作用取决于交换机的类型和预期的消息路由逻辑

单独抽离 消息队列_RabbitMQ_交换机类型#1、RabbitMQ广播和直接模式示例 中关于 Direct Exchange 直接交换机的使用内容：

直接交换机是一种将消息路由到那些binding key与消息的routing key完全匹配的队列的交换机。

RabbitConfig 配置类内容

声明 Direct 交换机

    /**
     * 声明Direct交换机 支持持久化.
     * 通过directExchange方法创建一个名为DIRECT_EXCHANGE的Direct交换机，并设置为支持持久化，这意味着交换机会在RabbitMQ重启后依然存在。
     *
     * @return the exchange
     */
    @Bean("directExchange")
    public Exchange directExchange() {
        return ExchangeBuilder.directExchange("DIRECT_EXCHANGE").durable(true).build();
    }

声明一个队列

    /**
     * 声明一个队列 支持持久化.
     *directQueue方法声明了一个名为DIRECT_QUEUE的队列，并设置为持久化。
     * @return the queue
     */
    @Bean("directQueue")
    public Queue directQueue() {
        return QueueBuilder.durable("DIRECT_QUEUE").build();
    }

绑定队列到交换机

    /**
     * 通过绑定键 将指定队列绑定到一个指定的交换机 .
     *directBinding方法通过BindingBuilder将DIRECT_QUEUE队列绑定到DIRECT_EXCHANGE交换机，绑定键为DIRECT_ROUTING_KEY。
     * 这意味着只有当消息的routing key为DIRECT_ROUTING_KEY时，消息才会被路由到DIRECT_QUEUE队列。
     * @param queue    the queue
     * @param exchange the exchange
     * @return the binding
     */
    @Bean
    public Binding directBinding(@Qualifier("directQueue") Queue queue,
                                 @Qualifier("directExchange") Exchange exchange) {
        return BindingBuilder.bind(queue).to(exchange).with("DIRECT_ROUTING_KEY").noargs();
    }

发送测试

    /**
     * 测试Direct模式.
     *
     * @param p the p
     * @return the response entity
     */
    public void direct(String p) {
        CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
        rabbitTemplate.convertAndSend("DIRECT_EXCHANGE", "DIRECT_ROUTING_KEY", p, correlationData);
    }

交换机与消费者之间的协同

交换机不直接与消费者通信来决定向哪个消费者发送消息。

相反，它依赖于队列和队列与消费者之间的关系来实现消息的分发。下面是它们是如何协同工作的：

1. 队列绑定到交换机：队列通过 binding key（在 fanout 和 headers 交换机中，这个 binding key 不一定被使用）绑定到交换机。这个过程决定了哪些消息会被路由到特定的队列。
2. 消费者监听队列：消费者通过打开一个通道并订阅（或监听）一个或多个队列来接收消息。这意味着消费者告诉 RabbitMQ：“我对这个队列中的消息感兴趣，请将它们发送给我。”
3. 消息分发：当消息通过交换机被路由到队列后，RabbitMQ 会将队列中的消息发送给订阅该队列的消费者。这个分发过程可能是基于不同的策略，如轮询或公平调度等。

消费者的监听

当我们说消费者“监听”一个队列时，实际上是指消费者开启了一个持续的、异步的过程，这个过程会等待、接收并处理来自队列的消息。

消费者通过通道向 RabbitMQ 注册其对特定队列的兴趣。一旦队列中有消息，RabbitMQ 就会将消息推送给消费者。消费者接收到消息后，会根据自己的逻辑进行处理。

消费者通过监听队列来接收消息，交换机本身并不决定消息发送给哪个消费者，这是由队列中的消息与消费者之间的关系决定的。消费者监听意味着它们准备好接收和处理从队列中来的消息。

二、常见面试题

常见生产问题以及如何处理和常见面试题

消息队列_RabbitMQ_基础 - 常见面试题

• 如何消息不丢失
• 如何避免消息重复消费
• 如何处理消息堆积问题
• 讲述一下 RabbitMQ 的死信队列
• 讲述一下 RabbitMQ 的延迟队列

三、高可用机制

在生产环境下，使用集群来保证高可用性

分为：普通集群、镜像集群、仲裁集群

普通集群

生产环境一般不使用普通集群

普通集群，或者叫标准集群（classic cluster ），具备下列特征：

• 会在集群的各个节点间共享部分数据，包括：交换机、队列元信息。不包含队列中的消息。
• 当访问集群某节点时，如果队列不在该节点，会从数据所在节点传递到当前节点并返回
• 队列所在节点宕机，队列中的消息就会丢失

镜像集群

镜像集群：本质是主从模式，具备下面的特征：

• 交换机、队列、队列中的消息会在各个 mq 的镜像节点之间同步备份。
• 创建队列的节点被称为该队列的主节点，备份到的其它节点叫做该队列的镜像节点。
• 一个队列的主节点可能是另一个队列的镜像节点
• 所有操作都是主节点完成，然后同步给镜像节点
• 主宕机后，镜像节点会替代成新的主节点

仲裁队列

仲裁队列：仲裁队列是3.8版本以后才有的新功能，用来替代镜像队列，具备下列特征：

• 与镜像队列一样，都是主从模式，支持主从数据同步
• 使用非常简单，没有复杂的配置
• 主从同步基于Raft协议，强一致 ·

面试题回答：RabbitMQ 的高可用机制有了解过吗

参考回答；

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参考

• https://www.rabbitmq.com/documentation.html
• https://developer.aliyun.com/article/769883
• https://blog.csdn.net/CherryChenieth/article/details/124767155
• https://javaguide.cn/high-performance/message-queue/rabbitmq-questions.html
• https://www.bilibili.com/video/BV1yT411H7YK