1. 消息队列
1.0 课程介绍
1.1.MQ 的相关概念
1.1.1.什么是MQ
MQ(message queue：消息队列)，从字面意思上看，本质是个队列，FIFO 先入先出，只不过队列中存放的内容是message 而已，还是一种跨进程的通信机制，用于上下游传递消息。在互联网架构中，MQ 是一种非常常见的上下游“逻辑解耦+物理解耦”的消息通信服务。使用了 MQ 之后，消息发送上游只需要依赖 MQ，不用依赖其他服务。
- 上下游传递消息：例如qq号，同学A发消息给同学B，那么A同学就是上游 ，B同学就是下游，这个传递消息的过程就是上下游传递消息。
1.1.2.为什么要用MQ
1.流量消峰
举个例子，如果订单系统最多能处理一万次订单，这个处理能力应付正常时段的下单时绰绰有余，正常时段我们下单一秒后就能返回结果。但是在高峰期，如果有两万次下单操作系统是处理不了的，只能限制订单超过一万后不允许用户下单。使用消息队列做缓冲，我们可以取消这个限制，把一秒内下的订单分散成一段时间来处理，这时有些用户可能在下单十几秒后才能收到下单成功的操作，但是比不能下单的体验要好。
总结：多出的订单数据会进行排队。
- 优点：系统不会宕机
- 缺点：速度变慢
2.应用解耦
以电商应用为例，应用中有订单系统、库存系统、物流系统、支付系统。用户创建订单后，如果耦合调用库存系统、物流系统、支付系统，任何一个子系统出了故障，都会造成下单操作异常。当转变成基于消息队列的方式后，系统间调用的问题会减少很多，比如物流系统因为发生故障，需要几分钟来修复。在这几分钟的时间里，物流系统要处理的内存被缓存在消息队列中，用户的下单操作可以正常完成。当物流系统恢复后，继续处理订单信息即可，中单用户感受不到物流系统的故障，提升系统的可用性。
总结：
- 不使用之前：订单系统直接调用子系统，一旦子系统出现异常那么整个订单系统也会发生故障。
- 使用之后：订单系统执行完成后才会发消息给队列，后续任务由队列依次分配消息给支付系统、库存系统、物流系统，直到三大子系统执行完毕。执行过程一旦其中任意一个子系统出现异常，队列会监督它继续完成直到完成配送。
3.异步处理
有些服务间调用是异步的，例如 A 调用 B，B 需要花费很长时间执行，但是 A 需要知道 B 什么时候可以执行完，以前一般有两种方式，A 过一段时间去调用 B 的查询 api 查询。或者 A 提供一个 callback api， B 执行完之后调用 api 通知 A 服务。这两种方式都不是很优雅，使用消息总线，可以很方便解决这个问题， A 调用 B 服务后，只需要监听 B 处理完成的消息，当 B 处理完成后，会发送一条消息给 MQ，MQ 会将此消息转发给 A 服务。这样 A 服务既不用循环调用 B 的查询 api，也不用提供 callback api。同样B 服务也不用做这些操作。A 服务还能及时的得到异步处理成功的消息。
场景：A发送消息给B，B 需要花费很长时间执行，但是 A 需要知道 B 什么时候可以执行完。
- 同步处理：A 过一段时间去调用 B 的查询 api 查询。或者 A 提供一个 callback api， B 执行完之后调用 api 通知 A 服务。 这个过程A需要一直等待，不能干其他事情。
- 异步处理：A 调用 B 服务后，只需要监听 B 处理完成的消息，当 B 处理完成后，会发送一条消息给 MQ，MQ 会将此消息转发给 A 服务。 这个过程A不需要一直等待，可以干其他事情。
1.1.3.MQ 的分类
1.ActiveMQ（最先出现的MQ，比较老）
优点：单机吞吐量万级，时效性 ms 级，可用性高，基于主从架构实现高可用性，消息可靠性较低的概率丢失数据
缺点:官方社区现在对 ActiveMQ 5.x 维护越来越少，高吞吐量场景较少使用。
尚硅谷官网视频: http://www.gulixueyuan.com/course/322
2.Kafka
大数据的杀手锏，谈到大数据领域内的消息传输，则绕不开 Kafka，这款为大数据而生的消息中间件， 以其百万级 TPS 的吞吐量名声大噪，迅速成为大数据领域的宠儿，在数据采集、传输、存储的过程中发挥着举足轻重的作用。目前已经被 LinkedIn，Uber, Twitter, Netflix 等大公司所采纳。
优点: 性能卓越，单机写入 TPS 约在百万条/秒，最大的优点，就是吞吐量高。时效性 ms 级可用性非常高，kafka 是分布式的，一个数据多个副本，少数机器宕机，不会丢失数据，不会导致不可用，消费者采用 Pull 方式获取消息，消息有序，通过控制能够保证所有消息被消费且仅被消费一次；有优秀的第三方Kafka Web 管理界面 Kafka-Manager；在日志领域比较成熟，被多家公司和多个开源项目使用；功能支持： 功能较为简单，主要支持简单的 MQ 功能，在大数据领域的实时计算以及日志采集被大规模使用
缺点：Kafka 单机超过 64 个队列/分区，Load 会发生明显的飙高现象，队列越多，load 越高，发送消息响应时间变长，使用短轮询方式，实时性取决于轮询间隔时间，消费失败不支持重试；支持消息顺序， 但是一台代理宕机后，就会产生消息乱序，社区更新较慢；
3.RocketMQ
RocketMQ 出自阿里巴巴的开源产品，用 Java 语言实现，在设计时参考了 Kafka，并做出了自己的一些改进。被阿里巴巴广泛应用在订单，交易，充值，流计算，消息推送，日志流式处理，binglog 分发等场景。
优点：单机吞吐量十万级，可用性非常高，分布式架构，消息可以做到 0 丢失，MQ 功能较为完善，还是分布式的，扩展性好，支持 10 亿级别的消息堆积，不会因为堆积导致性能下降，源码是 java 我们可以自己阅读源码，定制自己公司的 MQ
缺点：支持的客户端语言不多，目前是 java 及 c++，其中 c++不成熟；社区活跃度一般,没有在MQ核心中去实现 JMS 等接口，有些系统要迁移需要修改大量代码
4.RabbitMQ
2007 年发布，是一个在AMQP(高级消息队列协议)基础上完成的，可复用的企业消息系统，是当前最主流的消息中间件之一。
优点：由于 erlang 语言的高并发特性，性能较好；吞吐量到万级，MQ 功能比较完备,健壮、稳定、易用、跨平台、支持多种语言 如：Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP 等，支持 AJAX 文档齐全；开源提供的管理界面非常棒，用起来很好用，社区活跃度高；更新频率相当高
官网：https://www.rabbitmq.com/news.html
缺点：商业版需要收费，学习成本较高
1.1.4.MQ 的选择
1.Kafka
Kafka 主要特点是基于Pull 的模式来处理消息消费，追求高吞吐量，一开始的目的就是用于日志收集和传输，适合产生大量数据的互联网服务的数据收集业务。大型公司建议可以选用，如果有日志采集功能， 肯定是首选 kafka 了。尚硅谷官网 kafka 视频连接http://www.gulixueyuan.com/course/330/tasks
2.RocketMQ
天生为金融互联网领域而生，对于可靠性要求很高的场景，尤其是电商里面的订单扣款，以及业务削峰，在大量交易涌入时，后端可能无法及时处理的情况。RoketMQ 在稳定性上可能更值得信赖，这些业务场景在阿里双 11 已经经历了多次考验，如果你的业务有上述并发场景，建议可以选择 RocketMQ。
3.RabbitMQ
结合 erlang 语言本身的并发优势，性能好时效性微秒级，社区活跃度也比较高，管理界面用起来十分方便，如果你的数据量没有那么大，中小型公司优先选择功能比较完备的 RabbitMQ。
1.2.RabbitMQ
1.2.1.RabbitMQ 的概念
RabbitMQ 是一个消息中间件：它接受并转发消息。你可以把它当做一个快递站点，当你要发送一个包裹时，你把你的包裹放到快递站，快递员最终会把你的快递送到收件人那里，按照这种逻辑 RabbitMQ 是一个快递站，一个快递员帮你传递快件。RabbitMQ 与快递站的主要区别在于，它不处理快件而是接收， 存储和转发消息数据。
1.2.2.四大核心概念
- MQ由两部分组成：交换机和队列
- 交换机----》队列：一对多
- 队列----》消费者：一对一（不能是一个队列对应多个消费者，因为一个快递不能有2个收件人）
生产者
产生数据发送消息的程序是生产者
交换机
交换机是 RabbitMQ 非常重要的一个部件，一方面它接收来自生产者的消息，另一方面它将消息推送到队列中。交换机必须确切知道如何处理它接收到的消息，是将这些消息推送到特定队列还是推送到多个队列，亦或者是把消息丢弃，这个得有交换机类型决定
队列
队列是 RabbitMQ 内部使用的一种数据结构，尽管消息流经 RabbitMQ 和应用程序，但它们只能存储在队列中。队列仅受主机的内存和磁盘限制的约束，本质上是一个大的消息缓冲区。许多生产者可以将消息发送到一个队列，许多消费者可以尝试从一个队列接收数据。这就是我们使用队列的方式
消费者
消费与接收具有相似的含义。消费者大多时候是一个等待接收消息的程序。请注意生产者，消费者和消息中间件很多时候并不在同一机器上。同一个应用程序既可以是生产者又是可以是消费者。
1.2.3.RabbitMQ 核心部分（六大模式）
- 简单模式
- 工作模式
- 发布/订阅模式
- 路由模式
- 主题模式
- 发布确认模式
1.2.4.各个名词介绍
- Broker：接收和分发消息的应用，RabbitMQ Server 就是 Message Broker
- Virtual host：出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 RabbitMQ server 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（连接）：publisher／consumer 和 broker 之间的 TCP 连接
- Channel（信道：发消息的通道）：如果每一次访问 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，效率也较低。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，AMQP method 包含了 channel id 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
- Exchange：message 到达 broker 的第一站，根据分发规则，匹配查询表中的 routing key，分发消息到 queue 中去。常用的类型有：direct (point-to-point), topic (publish-subscribe) and fanout (multicast)
- Queue：消息最终被送到这里等待 consumer 取走
- Binding：exchange 和queue 之间的虚拟连接，binding 中可以包含 routing key，Binding 信息被保存到 exchange 中的查询表中，用于 message 的分发依据
1.2.5.安装
1）官网地址
https://www.rabbitmq.com/download.html
说明：企业上班一般用都的都是Linux系统。
2）文件上传
说明：
-
方式一：新建一台虚拟机，详情查看…
-
方式二：克隆一台虚拟机，详情查看…
修改主机名为node1，修改ip为192.168.10.120
-
上传到
/usr/local/software目录下(如果没有 software 需要自己创建)
- 进入到local目录下新建software 目录
- 之后使用xftp工具把文件上传到对应的目录中
- 进入到local目录下新建software 目录
3）安装文件(按照以下顺序安装)
# 安装erlang环境
rpm -ivh erlang-21.3-1.el7.x86_64.rpm
# 安装依赖包
yum install socat -y
# 安装rabbitmq
rpm -ivh rabbitmq-server-3.8.8-1.el7.noarch.rpm
步骤：
- 进入到software目录发现文件已经上传好，后缀el7表示支持Linux7版本。
- 依次安装
4）常用命令(按照以下顺序执行)
添加开机启动 RabbitMQ 服务：
chkconfig rabbitmq-server on
启动服务：
/sbin/service rabbitmq-server start
查看服务状态：
/sbin/service rabbitmq-server status
停止服务(选择执行)：
# 停止服务
/sbin/service rabbitmq-server stop
开启 web 管理插件，之后输入start命令重新启动服务。
说明：为了后期使用方便，可以安装一个RabbitMQ后台管理界面（web 管理插件），可以通过浏览器进行访问，前提需要关闭服务。
# 先开启 web 管理插件
rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management
# 之后再重启服务
/sbin/service rabbitmq-server start
来到windows桌面打开浏览器，用默认账号密码(guest)访问地址 http://192.168.10.120:15672/（主机ip+端口号）出现权限问题，无法正常访问，有可能是防火墙没有关闭。
解决：关闭防火墙，或者开启端口号
- 首先查看防火墙状态，发现防火墙处于开启状态。
systemctl status firewalld
- 关闭防火墙，在关闭防火墙开机自动启动服务：
systemctl stop firewalldsystemctl disable firewalld.service
问题：再次打开Windows页面输入地址进行访问，输入初始化的账户和密码都是guest，提示guest没有权限登录。
解决：创建一个账户并赋予超级管理员权限。
5）添加一个新的用户
创建账号 ：用户名、密码
rabbitmqctl add_user admin 123456
设置用户角色（administrator：管理员）
rabbitmqctl set_user_tags admin administrator
设置用户权限set_permissions [-p <vhostpath>] <user> <conf> <write> <read> ，用户 user_admin 具有/vhost1 这个 virtual host 中所有资源的配置、写、读权限
rabbitmqctl set_permissions -p "/" admin ".*" ".*" ".*"
查看当前用户和角色
rabbitmqctl list_users
6）再次利用 admin 用户登录
用户名，密码：admin，123456
7）重置命令
关闭应用的命令为
rabbitmqctl stop_app
清除的命令为
rabbitmqctl reset
重新启动命令为
rabbitmqctl start_app
2.Hello World（简单模式）
在本教程的这一部分中，我们将用 Java 编写两个程序。发送单个消息的生产者和接收消息并打印出来的消费者。我们将介绍 Java API 中的一些细节。
在下图中，“ P”是我们的生产者，“ C”是我们的消费者。中间的框是一个队列-RabbitMQ 代表使用者保留的消息缓冲区
说明：现在中间件RabbitMQ已将在Linux系统中安装好，现在只需要在idea中编写java程序（生产者和消费者），测试是否能够发送消息。
2.1.依赖
创建一个maven工程（这里以模块代替）并引入依赖。
<!--指定 jdk 编译版本-->
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<configuration>
<source>8</source>
<target>8</target>
</configuration>
</plugin>
</plugins>
</build>
<dependencies>
<!--rabbitmq 依赖客户端-->
<dependency>
<groupId>com.rabbitmq</groupId>
<artifactId>amqp-client</artifactId>
<version>5.8.0</version>
</dependency>
<!--操作文件流的一个依赖-->
<dependency>
<groupId>commons-io</groupId>
<artifactId>commons-io</artifactId>
<version>2.6</version>
</dependency>
</dependencies>
2.2.消息生产者
package com.atguigu.rabbitmq.one;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
/**
* 生产者：发消息
*/
public class Producer {
//队列名称
private final static String QUEUE_NAME = "hello";
//发消息
public static void main(String[] args) throws Exception{
//创建一个连接工厂
ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
//工厂ip 连接RabbitMQ的队列
factory.setHost("192.168.10.120");
//用户名
factory.setUsername("admin");
//密码
factory.setPassword("123456");
//创建连接
Connection connection = factory.newConnection();
//获取信道
Channel channel = connection.createChannel();
//入门级测试，这里直接连接的是队列，没有连接交换机，用的是默认的交换机。
/**
* 生成一个队列,参数解释：
* 1.queue：队列名称
* 2.durable：是否持久化，当MQ重启后，还在 （true：持久化，保存在磁盘 false：不持久化，保存在内存）
* 3.exclusive： false不独占，可以多个消费者消费。true只能供一个消费者进行消费
* 功能1：是否独占。只能有一个消费者监听这个队列
* 功能2：当Connection关闭时，是否删除队列
* 4.autoDelete：是否自动删除 最后一个消费者端开连接以后 该队列是否自动删除 true自动删除 false不自动删除
* 5.arguments：其它参数，在高级特性中讲，暂时设置为null
*/
channel.queueDeclare(QUEUE_NAME,false,false,false,null);
//发消息
String message = "hello world"; //初次使用
/**
*发送一个消息
*1.发送到那个交换机 本次是入门级程序，没有考虑交换机，可以写空串
*2.路由的 key 是哪个 本次是队列的名称
*3.其他的参数信息 本次没有
*4.发送消息的消息体 不能直接发消息，需要调用它的二进制。
*/
channel.basicPublish("",QUEUE_NAME,null,message.getBytes());
System.out.println("消息发送完毕");
}
}
运行main方法测试：出现提示消息，说明执行成功。
查看后台管理界面：
2.3.消息消费者
package com.atguigu.rabbitmq.one;
import com.rabbitmq.client.*;
/**
* 消费者：接收消息的
*/
public class Consumer {
//队列名称
private final static String QUEUE_NAME = "hello";
//接收消息
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建连接工厂
ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setHost("192.168.10.120");//设置ip
factory.setUsername("admin");//设置用户名
factory.setPassword("123456");//设置密码
Connection connection = factory.newConnection();//创建连接
Channel channel = connection.createChannel();//通过连接创建信道
System.out.println("等待接收消息 ");
//推送的消息如何进行消费的接口回调 使用lambda表达式代替匿名内部类的写法
DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, message) -> {
//直接输出message参数是对象的地址值，通过方法获取message对象的消息体并转化为字符串输出。
String mes = new String(message.getBody());
System.out.println(mes);
};
//取消消费的一个回调接口 如在消费的时候队列被删除掉了
CancelCallback cancelCallback = (consumerTag) -> {
System.out.println("消息消费被中断");
};
/**
*消费者接收消息
*1.消费哪个队列
*2.消费成功之后是否要自动应答 true 代表自动应答 false 手动应答
*3.消费者接收消息的回调
*4.消费者取消消息的回调
*
* 执行流程：在basicConsume（）方法中接收到消息后，会把消息放到声明消息的接口里deliverCallback，
* 在使用此接口的实现类打印。
*/
channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, deliverCallback, cancelCallback);
}
}
3.Work Queues（工作模式）
工作队列（又称任务队列）的主要思想是避免立即执行资源密集型任务，而不得不等待它完成。相反我们安排任务在之后执行。我们把任务封装为消息并将其发送到队列。在后台运行的工作进程将弹出任务并最终执行作业。当有多个工作线程时，这些工作线程将一起处理这些任务。
- 总结：
- 生产者发送大量消息到队列时，如果只有一个工作线程（消费者）一个个的接收处理太慢了，所以使用多个工作线程同时去处理。
- 遵循的原则：
- 生产者发送的消息只能被处理一次，所以工作模式的特点是遵循轮询分发消息，即工作线程是轮流处理消息的。
- 工作线程之间是竞争关系，同一个消息，工作线程1抢到后，别的工作线程就抢不到了。
3.1.轮训分发消息
在这个案例中我们会启动两个工作线程，一个消息发送线程，我们来看看他们两个工作线程是如何工作的。
3.1.1.抽取工具类
package com.atguigu.rabbitmq.utils;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
/**
* 此类为连接工厂创建信道的工具类
*/
public class RabbitMqUtils {
//得到一个连接的 channel
public static Channel getChannel() throws Exception{
//创建一个连接工厂
ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
factory.setHost("192.168.10.120");
factory.setUsername("admin");
factory.setPassword("123456");
Connection connection = factory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel();
return channel;
}
}
3.1.2.启动两个工作线程（消费者）
- 工作线程代码：
package com.atguigu.rabbitmq.two;
import com.atguigu.rabbitmq.utils.RabbitMqUtils;
import com.rabbitmq.client.CancelCallback;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;
/**
* 这是一个工作线程（相当于之前消费者)
*/
public class Worker01 {
//队列的名称
private static final String QUEUE_NAME="hello";
//接收消息
public static void main(String[] args) throws Exception {
//通过工具类获取信道
Channel channel = RabbitMqUtils.getChannel();
//消息的接收
DeliverCallback deliverCallback=(consumerTag,message)->{
String receivedMessage = new String(message.getBody());
System.out.println("接收到消息:"+receivedMessage);
};
//消息接收被取消时 执行下面的内容
CancelCallback cancelCallback=(consumerTag)->{
System.out.println(consumerTag+"消费者取消消费接口回调逻辑");
};
System.out.println("C2等待接收消息...");
/**
*消费者接收消息
*1.消费哪个队列
*2.消费成功之后是否要自动应答 true 代表自动应答 false 手动应答
*3.消费者接收消息的回调
*4.消费者取消消息的回调
*
* 执行流程：在basicConsume（）方法中接收到消息后，会把消息放到声明消息的接口里deliverCallback，
* 在使用此接口的实现类打印。
*/
channel.basicConsume(QUEUE_NAME,true,deliverCallback,cancelCallback);
}
}
- 说明：2个工作线程的代码是一模一样的，所以没有必要在复制一份了。可以在idea工具中进行配置，允许多个线程进行运转。
- 步骤：
-
先运行一个消费者，在进行修改，可以定位到运行的是当前程序。
-
工作线程1运行窗口
-
配置运行运行多个进行。
-
之后把提示消息改为工作队列2的提示消息
-
点击运行，此时运行的就是工作线程2的代码了。
-
3.1.3.启动一个发送线程（生产者）
package com.atguigu.rabbitmq.two;
import com.atguigu.rabbitmq.utils.RabbitMqUtils;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import java.util.Scanner;
/**
* 生产者 发送大量的消息
*/
public class Task01 {
//队列的名称
private static final String QUEUE_NAME="hello";
//发送大量的消息
public static void main(String[] args) throws Exception {