轉自：http://www.diggerplus.org/archives/3110
<h2>引言</h2>
<p>你是否遇到過兩個（多個）系統(tǒng)間需要通過定時任務來同步某些數據？你是否在為異構系統(tǒng)的不同進程間相互調用、通訊的問題而苦惱、掙扎？如果是，那么恭喜你，消息服務讓你可以很輕松地解決這些問題。<br />
消息服務擅長于解決多系統(tǒng)、異構系統(tǒng)間的數據交換（消息通知/通訊）問題，你也可以把它用于系統(tǒng)間服務的相互調用（RPC）。本文將要介紹的RabbitMQ就是當前最主流的消息<a title="中間件">中間件</a>之一。</p>
<h2>RabbitMQ簡介</h2>
<p>AMQP，即Advanced Message Queuing Protocol，高級消息隊列協(xié)議，是應用層協(xié)議的一個開放標準，為面向消息的<a title="中間件">中間件</a>設計。消息中間件主要用于組件之間的解耦，消息的發(fā)送者無需知道消息使用者的存在，反之亦然。<br />
AMQP的主要特征是面向消息、隊列、路由（包括點對點和發(fā)布/訂閱）、可靠性、安全。<br />
RabbitMQ是一個開源的AMQP實現，服務器端用Erlang語言編寫，支持多種客戶端，如：Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP等，支持AJAX。用于在分布式系統(tǒng)中存儲轉發(fā)消息，在易用性、擴展性、高可用性等方面表現不俗。<br />
下面將重點介紹RabbitMQ中的一些基礎概念，了解了這些概念，是使用好RabbitMQ的基礎。</p>
<h2>ConnectionFactory、Connection、Channel</h2>
<p>ConnectionFactory、Connection、Channel都是RabbitMQ對外提供的API中最基本的對象。Connection是RabbitMQ的socket鏈接，它封裝了socket協(xié)議相關部分邏輯。ConnectionFactory為Connection的制造工廠。<br />
Channel是我們與RabbitMQ打交道的最重要的一個接口，我們大部分的業(yè)務操作是在Channel這個接口中完成的，包括定義Queue、定義Exchange、綁定Queue與Exchange、發(fā)布消息等。</p>
<h2>Queue</h2>
<p>Queue（隊列）是RabbitMQ的內部對象，用于存儲消息，用下圖表示。<br />
<p>RabbitMQ中的消息都只能存儲在Queue中，生產者（下圖中的P）生產消息并最終投遞到Queue中，消費者（下圖中的C）可以從Queue中獲取消息并消費。</p>
<p>
<p>多個消費者可以訂閱同一個Queue，這時Queue中的消息會被平均分攤給多個消費者進行處理，而不是每個消費者都收到所有的消息并處理。<br />
<h2>Message acknowledgment</h2>
<p>在實際應用中，可能會發(fā)生消費者收到Queue中的消息，但沒有處理完成就宕機（或出現其他意外）的情況，這種情況下就可能會導致消息丟失。為了避免這種情況發(fā)生，我們可以要求消費者在消費完消息后發(fā)送一個回執(zhí)給RabbitMQ，RabbitMQ收到消息回執(zhí)（Message acknowledgment）后才將該消息從Queue中移除；如果RabbitMQ沒有收到回執(zhí)并檢測到消費者的RabbitMQ連接斷開，則RabbitMQ會將該消息發(fā)送給其他消費者（如果存在多個消費者）進行處理。這里不存在timeout概念，一個消費者處理消息時間再長也不會導致該消息被發(fā)送給其他消費者，除非它的RabbitMQ連接斷開。<br />
這里會產生另外一個問題，如果我們的開發(fā)人員在處理完業(yè)務邏輯后，忘記發(fā)送回執(zhí)給RabbitMQ，這將會導致嚴重的bug——Queue中堆積的消息會越來越多；消費者重啟后會重復消費這些消息并重復執(zhí)行業(yè)務邏輯…</p>
<h2>Message durability</h2>
<p>如果我們希望即使在RabbitMQ服務重啟的情況下，也不會丟失消息，我們可以將Queue與Message都設置為可持久化的（durable），這樣可以保證絕大部分情況下我們的RabbitMQ消息不會丟失。但依然解決不了小概率丟失事件的發(fā)生（比如RabbitMQ服務器已經接收到生產者的消息，但還沒來得及持久化該消息時RabbitMQ服務器就斷電了），如果我們需要對這種小概率事件也要管理起來，那么我們要用到事務。由于這里僅為RabbitMQ的簡單介紹，所以這里將不講解RabbitMQ相關的事務。</p>
<h2>Prefetch count</h2>
<p>前面我們講到如果有多個消費者同時訂閱同一個Queue中的消息，Queue中的消息會被平攤給多個消費者。這時如果每個消息的處理時間不同，就有可能會導致某些消費者一直在忙，而另外一些消費者很快就處理完手頭工作并一直空閑的情況。我們可以通過設置prefetchCount來限制Queue每次發(fā)送給每個消費者的消息數，比如我們設置prefetchCount=1，則Queue每次給每個消費者發(fā)送一條消息；消費者處理完這條消息后Queue會再給該消費者發(fā)送一條消息。</p>
<p>
<h2>Exchange</h2>
<p>在上一節(jié)我們看到生產者將消息投遞到Queue中，實際上這在RabbitMQ中這種事情永遠都不會發(fā)生。實際的情況是，生產者將消息發(fā)送到Exchange（交換器，下圖中的X），由Exchange將消息路由到一個或多個Queue中（或者丟棄）。</p>
<p>
<p>Exchange是按照什么邏輯將消息路由到Queue的？這個將在Binding一節(jié)介紹。<br />
RabbitMQ中的Exchange有四種類型，不同的類型有著不同的路由策略，這將在Exchange Types一節(jié)介紹。</p>
<h2>routing key</h2>
<p>生產者在將消息發(fā)送給Exchange的時候，一般會指定一個routing key，來指定這個消息的路由規(guī)則，而這個routing key需要與Exchange Type及binding key聯(lián)合使用才能最終生效。<br />
在Exchange Type與binding key固定的情況下（在正常使用時一般這些內容都是固定配置好的），我們的生產者就可以在發(fā)送消息給Exchange時，通過指定routing key來決定消息流向哪里。<br />
RabbitMQ為routing key設定的長度限制為255 bytes。</p>
<h2>Binding</h2>
<p>RabbitMQ中通過Binding將Exchange與Queue關聯(lián)起來，這樣RabbitMQ就知道如何正確地將消息路由到指定的Queue了。<br />
<h2>Binding key</h2>
<p>在綁定（Binding）Exchange與Queue的同時，一般會指定一個binding key；消費者將消息發(fā)送給Exchange時，一般會指定一個routing key；當binding key與routing key相匹配時，消息將會被路由到對應的Queue中。這個將在Exchange Types章節(jié)會列舉實際的例子加以說明。<br />
在綁定多個Queue到同一個Exchange的時候，這些Binding允許使用相同的binding key。<br />
binding key 并不是在所有情況下都生效，它依賴于Exchange Type，比如fanout類型的Exchange就會無視binding key，而是將消息路由到所有綁定到該Exchange的Queue。</p>
<h2>Exchange Types</h2>
<p>RabbitMQ常用的Exchange Type有fanout、direct、topic、headers這四種（AMQP規(guī)范里還提到兩種Exchange Type，分別為system與自定義，這里不予以描述），下面分別進行介紹。</p>
<h2>fanout</h2>
<p>fanout類型的Exchange路由規(guī)則非常簡單，它會把所有發(fā)送到該Exchange的消息路由到所有與它綁定的Queue中。<br />
<p>上圖中，生產者（P）發(fā)送到Exchange（X）的所有消息都會路由到圖中的兩個Queue，并最終被兩個消費者（C1與C2）消費。</p>
<h2>direct</h2>
<p>direct類型的Exchange路由規(guī)則也很簡單，它會把消息路由到那些binding key與routing key完全匹配的Queue中。<br />
<p>以上圖的配置為例，我們以routingKey=”error”發(fā)送消息到Exchange，則消息會路由到Queue1（amqp.gen-S9b…，這是由RabbitMQ自動生成的Queue名稱）和Queue2（amqp.gen-Agl…）；如果我們以routingKey=”info”或routingKey=”warning”來發(fā)送消息，則消息只會路由到Queue2。如果我們以其他routingKey發(fā)送消息，則消息不會路由到這兩個Queue中。</p>
<h2>topic</h2>
<p>前面講到direct類型的Exchange路由規(guī)則是完全匹配binding key與routing key，但這種嚴格的匹配方式在很多情況下不能滿足實際業(yè)務需求。topic類型的Exchange在匹配規(guī)則上進行了擴展，它與direct類型的Exchage相似，也是將消息路由到binding key與routing key相匹配的Queue中，但這里的匹配規(guī)則有些不同，它約定：</p>
<ul>
<li>routing key為一個句點號“. ”分隔的字符串（我們將被句點號“. ”分隔開的每一段獨立的字符串稱為一個單詞），如“stock.usd.nyse”、“nyse.vmw”、“quick.orange.rabbit”</li>
<li>binding key與routing key一樣也是句點號“. ”分隔的字符串</li>
<li>binding key中可以存在兩種特殊字符“”與“#”，用于做模糊匹配，其中“”用于匹配一個單詞，“#”用于匹配多個單詞（可以是零個）</li>
</ul>
<p>
<p>以上圖中的配置為例，routingKey=”quick.orange.rabbit”的消息會同時路由到Q1與Q2，routingKey=”lazy.orange.fox”的消息會路由到Q1，routingKey=”lazy.brown.fox”的消息會路由到Q2，routingKey=”lazy.pink.rabbit”的消息會路由到Q2（只會投遞給Q2一次，雖然這個routingKey與Q2的兩個bindingKey都匹配）；routingKey=”quick.brown.fox”、routingKey=”orange”、routingKey=”quick.orange.male.rabbit”的消息將會被丟棄，因為它們沒有匹配任何bindingKey。</p>
<h2>headers</h2>
<p>headers類型的Exchange不依賴于routing key與binding key的匹配規(guī)則來路由消息，而是根據發(fā)送的消息內容中的headers屬性進行匹配。<br />
在綁定Queue與Exchange時指定一組鍵值對；當消息發(fā)送到Exchange時，RabbitMQ會取到該消息的headers（也是一個鍵值對的形式），對比其中的鍵值對是否完全匹配Queue與Exchange綁定時指定的鍵值對；如果完全匹配則消息會路由到該Queue，否則不會路由到該Queue。<br />
該類型的Exchange沒有用到過（不過也應該很有用武之地），所以不做介紹。</p>
<h2>RPC</h2>
<p>MQ本身是基于異步的消息處理，前面的示例中所有的生產者（P）將消息發(fā)送到RabbitMQ后不會知道消費者（C）處理成功或者失?。ㄉ踔吝B有沒有消費者來處理這條消息都不知道）。<br />
但實際的應用場景中，我們很可能需要一些同步處理，需要同步等待服務端將我的消息處理完成后再進行下一步處理。這相當于RPC（Remote Procedure Call，遠程過程調用）。在RabbitMQ中也支持RPC。<br />
RabbitMQ中實現RPC的機制是：</p>
<ul>
<li>客戶端發(fā)送請求（消息）時，在消息的屬性（MessageProperties，在AMQP協(xié)議中定義了14中properties，這些屬性會隨著消息一起發(fā)送）中設置兩個值replyTo（一個Queue名稱，用于告訴服務器處理完成后將通知我的消息發(fā)送到這個Queue中）和correlationId（此次請求的標識號，服務器處理完成后需要將此屬性返還，客戶端將根據這個id了解哪條請求被成功執(zhí)行了或執(zhí)行失?。?br> </li>
<li>服務器端收到消息并處理</li>
<li>服務器端處理完消息后，將生成一條應答消息到replyTo指定的Queue，同時帶上correlationId屬性</li>
<li>客戶端之前已訂閱replyTo指定的Queue，從中收到服務器的應答消息后，根據其中的correlationId屬性分析哪條請求被執(zhí)行了，根據執(zhí)行結果進行后續(xù)業(yè)務處理</li>
</ul>
<h2>總結</h2>
本文介紹了RabbitMQ中個人認為最重要的概念，充分利用RabbitMQ提供的這些功能就可以處理我們絕大部分的異步業(yè)務了。<br />
本篇的基本概念可能很難理解并消化，結合實際的應用代碼應該會比較容易吸收。所以接下來要寫的文章例中會包含實際的業(yè)務應用場景分析，為什么使用RabbitMQ來實現，如何用RabbitMQ來實現。</p>
