认识RabbitMQ交换机模型

前言

　

　　RabbitMQ是消息队列中间件（Message Queue Middleware）中一种，工作虽然有用到，但是却没有形成很好的整体包括，主要是一些基础概念的认识，这里通过阅读《RabbitMQ实战指南》整理笔记并进行代码实践，更好地理解RabbitMQ！

本文只通过讲解RabbitMQ的一些基础概念，主要是RabbitMQ的“生产者-消费者”模型涉及到的交换器、路由键、绑定键、消息路由规则等，下一篇RabbitMQ是如何运转的？会有简单介绍RabbitMQ的运转、RabbitMQ部署，Java代码实践。

　　需要电子书PDF版《RabbitMQ实战指南》（高清带标签）可以评论或者联系我

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一、MQ的作用

　　讲解RabbitMQ之前先认识下MQ作为消息中间件的作用（优点），使用的时候如果不去思考为什么用MQ，怎样更好地才能达到它的作用的话，那都是毫无意义的使用！

　   1、解耦：可以很好地屏蔽应用程序及平台之间的特性，充当中间者，松散耦合应用程序及平台，它们彼此不需要了解远程过程调用RPC与网络协议的细节；

　　2、异步通信：能提供C/S之间同步与异步连接，在任何时刻都可以将消息进行传送或者存储转发；

　   3、可恢复性：当消息接收方宕机或网络不通的情况下，消息转储于MQ中，直到网络恢复或接收方恢复再进行转发；

　　4、扩展性：提高消息入队列和处理效率是容易的，只需要另外增加处理过程即可，不需要改变代码，也不需要调节参数。

　　5、顺序性：由于大部分MQ支持队列模式，自然也就能保证一定的数据处理顺序（事实上是不准确的，很有局限性。消息的顺序性取决于很多因素）

　　6、缓冲：MQ通过一个缓冲层来帮助任务最高效率执行，写入MQ的处理会尽可能快速。

二、RabbitMQ的“交换机”模型

　　RabbitMQ整体的模型其实是一种“生产者-消费者”模型，发送消息的一方称之为生产者，接收消息一方称之为消费者。中间会有交换器、队列、Broker等概念。下图是简单的RabbitMQ的模型图（截图来自于《RabbitMQ实战指南》，以下截图同）

　　　　　　　　　　

　　　　　　

　　1、生产者-消费者与RabbitMQ Broker　

　　　　（1）Producer：

　　　　　　投递消息的一方，创建了消息之后发布到RabbitMQ中，消息主要包括消息体（Payload）与Label标签，消息体可以通常是业务数据，比如JSON等，Label则用来表述这条消息，比如一个交换机名称和一个路由键。

生产者把消息交由RabbitMQ，之后会根据标签把消息发送给感兴趣的消费者。

　　　　（2 Consumer：

　　　　　　消费者，接收消息的一方，连接到RabbitMQ服务器，并订阅到队列上，当消费者消费一条消息时只是消费了消息体payload，在消息路由过程中，消息的标签会丢失，存入队列中只有消息体。消费者不需要知道生产者是谁。

　　　　（3）Broker：

　　　　　　消息中间件的服务节点，一个RabbitMQ Broker可以简单地看做一个RabbitMQ服务节或者RabbitMQ服务实例（大多数情况下可以看做是一台RabbitMQ的服务器）

　　　　由上图可知，消息队列运转过程是这样的：

　　　　封装好的消息发送（AMQP命令为Basic.publish）到Broker中，消费者订阅并接收（Basic.Get/Basic.Consume）消息，之后再进行业务逻辑处理（可以再开另外的进程，不需要与接收消息同一个进程）

　　　　　　　　　　　　

　　　2、队列

　　　　　　　RabbitMQ中消息都只能存储在队列中，当多个消费者订阅一个队列时，队列中的消息会被平均分摊（Round-Robin），也就是并不是每个消费者都能收到所有的消息并处理。

　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　注意以下几点：

　　　　　　　　1）对于生产者生产的消息到队列中，并不是平均分摊。而是通过路由键、绑定键、交换器类型三个决定消息最终被哪个消费者消费，之后会介绍！

　　　　　　　　2）生产者与消费者之间的连接，并不只是通过队列那么简单连接，而是外加通过TCP连接与信道Channel，之后也会介绍

　　　3、交换器、路由键、绑定　　　

　　　　　　　　（1） 交换器（Exchange, X）：由上图交换机模型图中看不到交换器这个东西，但实际上是存在的，生产者将消息投递到队列，然而真实情况是：生产者将消息发送到Exchange，由Exchange再路由到一个或多个队列中；

　　　　　　　　　　　交换器的类型有fanout、direct、topic、headers这四种类型，不同的类型的交换器有其独特的匹配规则，这里的匹配规则其实就是决定消息最终路由到哪的队列的关键，具体请往下看

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　（2） 路由键（RoutingKey）：生产者将消息发送给交换器的时候，会指定RoutingKey指定路由规则，实际情况是需要将RoutingKey、交换器类型、绑定键联合使用才能最终生效。当交换器类型与BindingKey固定情况下，通过执行RoutingKey来决定消息流向哪里。

　　　　　　　　（3）绑定（BindingKey）：通过绑定键将交换器与队列关联起来，这样RabbitMQ就知道如何正确地将消息路由到队列，其实绑定键也是一种路由键的一种，不过是用在绑定交换器与队列的时候。

　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　总结有以下三点：

　　　　　　 （1） 生产者将消息发送给哪个Exchange是需要由RoutingKey决定的，生产者需要将Exchange与哪个队列绑定时需要由BindingKey决定的（当然还要看交换器类型，BindingKey不一定会生效，如fanout类型交换器）；

　　　　　    （2） 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，消息会被路由到对象的队列中（当然也要看交换器类型）。

　　　　　    （3）  BindingKey其实也属于路由键的一种，在使用邦定的时候，需要的路由键是BingdingKey，在发送消息的时，需要的路由键是RoutingKey

　　　4、交换器类型

　　　　　为什么非要介绍交换器类型呢？上文中也提到过交换器类型关系到具体的消息路由途径，处路由键、绑定键之外的还需要关注交换器的类型。不同的交换器会有不同的匹配规则。

　　　　　RabbitMQ常用的交换器类型有fanout、direct、topic、headers这四种类型

　　　　（1）fanout：它会把所有的交换器上的消息路由到所有与该交换器邦定的队列中，不需要BindingKey生效

　　　　（2）direct：它会把消息路由到BindingKey与RoutingKey完全匹配的队列中。比如在发送消息的时候，设置Label中RoutingKey为warning，则消息会路由到Queue1与Queue2上（请看下图）。

　　　　　　　　　　　　　　　　

　　

　　　　　（3）topic：是direct上的扩展，同样是利用RoutingKey与BindingKey相匹配，但是匹配规则不一样，支持模糊匹配。有如下的规则

• • • RoutingKey为一个点号“.”分隔的字符串，每个被隔开的独立字符串即为一个单词，是匹配的单位；
    • BindingKey和RoutingKey一样，也是"."分割的字符串；
    • 但不同的是BindingKey，可以用“#”，“*”进行类似于占位符的模糊匹配，“#”表示一个单词，"*"表示多个单词（也可以是零个）　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　比如:

　　　　　　　　RoutingKey为com.hidden.client的消息只会到队列Queue2中：因为只有Queue2的BindingKey=*.*.client匹配com.hidden.client

　　　　　　　　RoutingKey为com.rabbitmq.client的消息会到队列Queue1-2中: 因为Queue1的BindingKey=*.rabbitmq.*.匹配com.rabbitmq.client，Queue2的BindingKey=*.*.client匹配com.rabbitmq.client

　　　　　　　　RoutingKey为java.rabbitmq.demo的消息只会到队列Queue1中：因为只有Queue1的BindingKey=*.rabbitmq.*.匹配java.rabbitmq.demo

　　　　　　　　RoutingKey为java.util.concurrent的消息会被丢弃或者返回给生产者（需要设置）

　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　（4）headers：依赖发送消息内容中的hearders属性进行匹配，在绑定队列和交换器时指定一组键值对，这里的也就是headers，当发送消息到交换器时，RabbitMQ会获取到该消息的headers，通过比较会路由到相关队列中，这种交换器性能会很差，一般不会使用。

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　　　　　以上内容总结起来只是介绍了RabbitMQ的从生产者产生消息到消费者消费消息过程中涉及到的概念。还未介绍具体的RabbitMQ是如何运转的，比如生产者是怎样建立连接生成消息的，消费者又是怎样读取消息的，这将是下一篇RabbitMQ是如何运转的？主要介绍的。