微服务间通讯有同步和异步两种方式:
同步通讯:就像打电话,需要实时响应。
异步通讯:就像发邮件,不需要马上回复。
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两种方式各有优劣,打电话可以立即得到响应,但是你却不能跟多个人同时通话。发送邮件可以同时与多个人收发邮件,但是往往响应会有延迟。
我们之前学习的Feign调用就属于同步方式,虽然调用可以实时得到结果,但存在下面的问题:
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总结:
同步调用的优点:
同步调用的问题:
异步调用则可以避免上述问题:
我们以购买商品为例,用户支付后需要调用订单服务完成订单状态修改,调用物流服务,从仓库分配响应的库存并准备发货。
在事件模式中,支付服务是事件发布者(publisher),在支付完成后只需要发布一个支付成功的事件(event),事件中带上订单id。
订单服务和物流服务是事件订阅者(Consumer),订阅支付成功的事件,监听到事件后完成自己业务即可。
为了解除事件发布者与订阅者之间的耦合,两者并不是直接通信,而是有一个中间人(Broker)。发布者发布事件到Broker,不关心谁来订阅事件。订阅者从Broker订阅事件,不关心谁发来的消息。
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Broker 是一个像数据总线一样的东西,所有的服务要接收数据和发送数据都发到这个总线上,这个总线就像协议一样,让服务间的通讯变得标准和可控。
好处:
吞吐量提升:无需等待订阅者处理完成,响应更快速
故障隔离:服务没有直接调用,不存在级联失败问题
调用间没有阻塞,不会造成无效的资源占用
耦合度极低,每个服务都可以灵活插拔,可替换
流量削峰:不管发布事件的流量波动多大,都由Broker接收,订阅者可以按照自己的速度去处理事件
缺点:
好在现在开源软件或云平台上 Broker 的软件是非常成熟的,比较常见的一种就是我们今天要学习的MQ技术。
MQ,中文是消息队列(MessageQueue),字面来看就是存放消息的队列。也就是事件驱动架构中的Broker。
比较常见的MQ实现:
几种常见MQ的对比:
RabbitMQ | ActiveMQ | RocketMQ | Kafka | |
---|---|---|---|---|
公司/社区 | Rabbit | Apache | 阿里 | Apache |
开发语言 | Erlang | Java | Java | Scala&Java |
协议支持 | AMQP,XMPP,SMTP,STOMP | OpenWire,STOMP,REST,XMPP,AMQP | 自定义协议 | 自定义协议 |
可用性 | 高 | 一般 | 高 | 高 |
单机吞吐量 | 一般 | 差 | 高 | 非常高 |
消息延迟 | 微秒级 | 毫秒级 | 毫秒级 | 毫秒以内 |
消息可靠性 | 高 | 一般 | 高 | 一般 |
追求可用性:Kafka、 RocketMQ 、RabbitMQ
追求可靠性:RabbitMQ、RocketMQ
追求吞吐能力:RocketMQ、Kafka
追求消息低延迟:RabbitMQ、Kafka
安装RabbitMQ,参考课前资料:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-DMoUjs5a-1636541448814)(assets/image-20210717162628635.png)]
MQ的基本结构:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-HXNA9hVU-1636541448815)(assets/image-20210717162752376.png)]
RabbitMQ中的一些角色:
RabbitMQ官方提供了5个不同的Demo示例,对应了不同的消息模型:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-d5VL8cWK-1636541448816)(assets/image-20210717163332646.png)]
课前资料提供了一个Demo工程,mq-demo:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-xXaL47OM-1636541448816)(assets/image-20210717163253264.png)]
导入后可以看到结构如下:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-B2QpHNKh-1636541448817)(assets/image-20210717163604330.png)]
包括三部分:
简单队列模式的模型图:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0wHipoUx-1636541448817)(assets/image-20210717163434647.png)]
官方的HelloWorld是基于最基础的消息队列模型来实现的,只包括三个角色:
思路:
代码实现:
package cn.itcast.mq.helloworld; import com.rabbitmq.client.Channel; import com.rabbitmq.client.Connection; import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory; import org.junit.Test; import java.io.IOException; import java.util.concurrent.TimeoutException; public class PublisherTest { @Test public void testSendMessage() throws IOException, TimeoutException { // 1.建立连接 ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory(); // 1.1.设置连接参数,分别是:主机名、端口号、vhost、用户名、密码 factory.setHost("192.168.150.101"); factory.setPort(5672); factory.setVirtualHost("/"); factory.setUsername("itcast"); factory.setPassword("123321"); // 1.2.建立连接 Connection connection = factory.newConnection(); // 2.创建通道Channel Channel channel = connection.createChannel(); // 3.创建队列 String queueName = "simple.queue"; channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null); // 4.发送消息 String message = "hello, rabbitmq!"; channel.basicPublish("", queueName, null, message.getBytes()); System.out.println("发送消息成功:【" + message + "】"); // 5.关闭通道和连接 channel.close(); connection.close(); } }
代码思路:
代码实现:
package cn.itcast.mq.helloworld; import com.rabbitmq.client.*; import java.io.IOException; import java.util.concurrent.TimeoutException; public class ConsumerTest { public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException { // 1.建立连接 ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory(); // 1.1.设置连接参数,分别是:主机名、端口号、vhost、用户名、密码 factory.setHost("192.168.150.101"); factory.setPort(5672); factory.setVirtualHost("/"); factory.setUsername("itcast"); factory.setPassword("123321"); // 1.2.建立连接 Connection connection = factory.newConnection(); // 2.创建通道Channel Channel channel = connection.createChannel(); // 3.创建队列 String queueName = "simple.queue"; channel.queueDeclare(queueName, false, false, false, null); // 4.订阅消息 channel.basicConsume(queueName, true, new DefaultConsumer(channel){ @Override public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException { // 5.处理消息 String message = new String(body); System.out.println("接收到消息:【" + message + "】"); } }); System.out.println("等待接收消息。。。。"); } }
基本消息队列的消息发送流程:
建立connection
创建channel
利用channel声明队列
利用channel向队列发送消息
基本消息队列的消息接收流程:
建立connection
创建channel
利用channel声明队列
定义consumer的消费行为handleDelivery()
利用channel将消费者与队列绑定
SpringAMQP是基于RabbitMQ封装的一套模板,并且还利用SpringBoot对其实现了自动装配,使用起来非常方便。
SpringAmqp的官方地址:https://spring.io/projects/spring-amqp
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-wQYnluP6-1636541448818)(assets/image-20210717164024967.png)]
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OGSoxFf6-1636541448818)(assets/image-20210717164038678.png)]
SpringAMQP提供了三个功能:
在父工程mq-demo中引入依赖
<!--AMQP依赖,包含RabbitMQ--> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId> </dependency>
首先配置MQ地址,在publisher服务的application.yml中添加配置:
spring: rabbitmq: host: 192.168.150.101 # 主机名 port: 5672 # 端口 virtual-host: / # 虚拟主机 username: itcast # 用户名 password: 123321 # 密码
然后在publisher服务中编写测试类SpringAmqpTest,并利用RabbitTemplate实现消息发送:
package cn.itcast.mq.spring; import org.junit.Test; import org.junit.runner.RunWith; import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest; import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner; @RunWith(SpringRunner.class) @SpringBootTest public class SpringAmqpTest { @Autowired private RabbitTemplate rabbitTemplate; @Test public void testSimpleQueue() { // 队列名称 String queueName = "simple.queue"; // 消息 String message = "hello, spring amqp!"; // 发送消息 rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message); } }
首先配置MQ地址,在consumer服务的application.yml中添加配置:
spring: rabbitmq: host: 192.168.150.101 # 主机名 port: 5672 # 端口 virtual-host: / # 虚拟主机 username: itcast # 用户名 password: 123321 # 密码
然后在consumer服务的cn.itcast.mq.listener
包中新建一个类SpringRabbitListener,代码如下:
package cn.itcast.mq.listener; import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener; import org.springframework.stereotype.Component; @Component public class SpringRabbitListener { @RabbitListener(queues = "simple.queue") public void listenSimpleQueueMessage(String msg) throws InterruptedException { System.out.println("spring 消费者接收到消息:【" + msg + "】"); } }
启动consumer服务,然后在publisher服务中运行测试代码,发送MQ消息
Work queues,也被称为(Task queues),任务模型。简单来说就是让多个消费者绑定到一个队列,共同消费队列中的消息。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-XgCGQTVB-1636541448819)(assets/image-20210717164238910.png)]
当消息处理比较耗时的时候,可能生产消息的速度会远远大于消息的消费速度。长此以往,消息就会堆积越来越多,无法及时处理。
此时就可以使用work 模型,多个消费者共同处理消息处理,速度就能大大提高了。
这次我们循环发送,模拟大量消息堆积现象。
在publisher服务中的SpringAmqpTest类中添加一个测试方法:
/** * workQueue * 向队列中不停发送消息,模拟消息堆积。 */ @Test public void testWorkQueue() throws InterruptedException { // 队列名称 String queueName = "simple.queue"; // 消息 String message = "hello, message_"; for (int i = 0; i < 50; i++) { // 发送消息 rabbitTemplate.convertAndSend(queueName, message + i); Thread.sleep(20); } }
要模拟多个消费者绑定同一个队列,我们在consumer服务的SpringRabbitListener中添加2个新的方法:
@RabbitListener(queues = "simple.queue") public void listenWorkQueue1(String msg) throws InterruptedException { System.out.println("消费者1接收到消息:【" + msg + "】" + LocalTime.now()); Thread.sleep(20); } @RabbitListener(queues = "simple.queue") public void listenWorkQueue2(String msg) throws InterruptedException { System.err.println("消费者2........接收到消息:【" + msg + "】" + LocalTime.now()); Thread.sleep(200); }
注意到这个消费者sleep了1000秒,模拟任务耗时。
启动ConsumerApplication后,在执行publisher服务中刚刚编写的发送测试方法testWorkQueue。
可以看到消费者1很快完成了自己的25条消息。消费者2却在缓慢的处理自己的25条消息。
也就是说消息是平均分配给每个消费者,并没有考虑到消费者的处理能力。这样显然是有问题的。
在spring中有一个简单的配置,可以解决这个问题。我们修改consumer服务的application.yml文件,添加配置:
spring: rabbitmq: listener: simple: prefetch: 1 # 每次只能获取一条消息,处理完成才能获取下一个消息
Work模型的使用:
发布订阅的模型如图:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-kAIdUhBn-1636541448819)(assets/image-20210717165309625.png)]
可以看到,在订阅模型中,多了一个exchange角色,而且过程略有变化:
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,那么消息会丢失!
Fanout,英文翻译是扇出,我觉得在MQ中叫广播更合适。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QP9kXFPK-1636541448819)(assets/image-20210717165438225.png)]
在广播模式下,消息发送流程是这样的:
我们的计划是这样的:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tOj0Tvbr-1636541448820)(assets/image-20210717165509466.png)]
Spring提供了一个接口Exchange,来表示所有不同类型的交换机:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-By3AoH9K-1636541448820)(assets/image-20210717165552676.png)]
在consumer中创建一个类,声明队列和交换机:
package cn.itcast.mq.config; import org.springframework.amqp.core.Binding; import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder; import org.springframework.amqp.core.FanoutExchange; import org.springframework.amqp.core.Queue; import org.springframework.context.annotation.Bean; import org.springframework.context.annotation.Configuration; @Configuration public class FanoutConfig { /** * 声明交换机 * @return Fanout类型交换机 */ @Bean public FanoutExchange fanoutExchange(){ return new FanoutExchange("itcast.fanout"); } /** * 第1个队列 */ @Bean public Queue fanoutQueue1(){ return new Queue("fanout.queue1"); } /** * 绑定队列和交换机 */ @Bean public Binding bindingQueue1(Queue fanoutQueue1, FanoutExchange fanoutExchange){ return BindingBuilder.bind(fanoutQueue1).to(fanoutExchange); } /** * 第2个队列 */ @Bean public Queue fanoutQueue2(){ return new Queue("fanout.queue2"); } /** * 绑定队列和交换机 */ @Bean public Binding bindingQueue2(Queue fanoutQueue2, FanoutExchange fanoutExchange){ return BindingBuilder.bind(fanoutQueue2).to(fanoutExchange); } }
在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法:
@Test public void testFanoutExchange() { // 队列名称 String exchangeName = "itcast.fanout"; // 消息 String message = "hello, everyone!"; rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "", message); }
在consumer服务的SpringRabbitListener中添加两个方法,作为消费者:
@RabbitListener(queues = "fanout.queue1") public void listenFanoutQueue1(String msg) { System.out.println("消费者1接收到Fanout消息:【" + msg + "】"); } @RabbitListener(queues = "fanout.queue2") public void listenFanoutQueue2(String msg) { System.out.println("消费者2接收到Fanout消息:【" + msg + "】"); }
交换机的作用是什么?
声明队列、交换机、绑定关系的Bean是什么?
在Fanout模式中,一条消息,会被所有订阅的队列都消费。但是,在某些场景下,我们希望不同的消息被不同的队列消费。这时就要用到Direct类型的Exchange。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-LGmaplSn-1636541448821)(assets/image-20210717170041447.png)]
在Direct模型下:
RoutingKey
(路由key)RoutingKey
。Routing Key
进行判断,只有队列的Routingkey
与消息的 Routing key
完全一致,才会接收到消息案例需求如下:
利用@RabbitListener声明Exchange、Queue、RoutingKey
在consumer服务中,编写两个消费者方法,分别监听direct.queue1和direct.queue2
在publisher中编写测试方法,向itcast. direct发送消息
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-WdGFyaSM-1636541448821)(assets/image-20210717170223317.png)]
基于@Bean的方式声明队列和交换机比较麻烦,Spring还提供了基于注解方式来声明。
在consumer的SpringRabbitListener中添加两个消费者,同时基于注解来声明队列和交换机:
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding( value = @Queue(name = "direct.queue1"), exchange = @Exchange(name = "itcast.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT), key = {"red", "blue"} )) public void listenDirectQueue1(String msg){ System.out.println("消费者接收到direct.queue1的消息:【" + msg + "】"); } @RabbitListener(bindings = @QueueBinding( value = @Queue(name = "direct.queue2"), exchange = @Exchange(name = "itcast.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT), key = {"red", "yellow"} )) public void listenDirectQueue2(String msg){ System.out.println("消费者接收到direct.queue2的消息:【" + msg + "】"); }
在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法:
@Test public void testSendDirectExchange() { // 交换机名称 String exchangeName = "itcast.direct"; // 消息 String message = "红色警报!日本乱排核废水,导致海洋生物变异,惊现哥斯拉!"; // 发送消息 rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message); }
描述下Direct交换机与Fanout交换机的差异?
基于@RabbitListener注解声明队列和交换机有哪些常见注解?
Topic
类型的Exchange
与Direct
相比,都是可以根据RoutingKey
把消息路由到不同的队列。只不过Topic
类型Exchange
可以让队列在绑定Routing key
的时候使用通配符!
Routingkey
一般都是有一个或多个单词组成,多个单词之间以”.”分割,例如: item.insert
通配符规则:
#
:匹配一个或多个词
*
:匹配不多不少恰好1个词
举例:
item.#
:能够匹配item.spu.insert
或者 item.spu
item.*
:只能匹配item.spu
图示:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Cq0dfwDY-1636541448822)(assets/image-20210717170705380.png)]
解释:
china.#
,因此凡是以 china.
开头的routing key
都会被匹配到。包括china.news和china.weather#.news
,因此凡是以 .news
结尾的 routing key
都会被匹配。包括china.news和japan.news案例需求:
实现思路如下:
并利用@RabbitListener声明Exchange、Queue、RoutingKey
在consumer服务中,编写两个消费者方法,分别监听topic.queue1和topic.queue2
在publisher中编写测试方法,向itcast. topic发送消息
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-eJkXzcPW-1636541448822)(assets/image-20210717170829229.png)]
在publisher服务的SpringAmqpTest类中添加测试方法:
/** * topicExchange */ @Test public void testSendTopicExchange() { // 交换机名称 String exchangeName = "itcast.topic"; // 消息 String message = "喜报!孙悟空大战哥斯拉,胜!"; // 发送消息 rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "china.news", message); }
在consumer服务的SpringRabbitListener中添加方法:
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding( value = @Queue(name = "topic.queue1"), exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC), key = "china.#" )) public void listenTopicQueue1(String msg){ System.out.println("消费者接收到topic.queue1的消息:【" + msg + "】"); } @RabbitListener(bindings = @QueueBinding( value = @Queue(name = "topic.queue2"), exchange = @Exchange(name = "itcast.topic", type = ExchangeTypes.TOPIC), key = "#.news" )) public void listenTopicQueue2(String msg){ System.out.println("消费者接收到topic.queue2的消息:【" + msg + "】"); }
描述下Direct交换机与Topic交换机的差异?
**.**
分割#
:代表0个或多个词*
:代表1个词之前说过,Spring会把你发送的消息序列化为字节发送给MQ,接收消息的时候,还会把字节反序列化为Java对象。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SH8KuO4A-1636541448822)(assets/image-20200525170410401.png)]
只不过,默认情况下Spring采用的序列化方式是JDK序列化。众所周知,JDK序列化存在下列问题:
我们来测试一下。
我们修改消息发送的代码,发送一个Map对象:
@Test public void testSendMap() throws InterruptedException { // 准备消息 Map<String,Object> msg = new HashMap<>(); msg.put("name", "Jack"); msg.put("age", 21); // 发送消息 rabbitTemplate.convertAndSend("simple.queue","", msg); }
停止consumer服务
发送消息后查看控制台:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-GPGbhhFS-1636541448823)(assets/image-20210422232835363.png)]
显然,JDK序列化方式并不合适。我们希望消息体的体积更小、可读性更高,因此可以使用JSON方式来做序列化和反序列化。
在publisher和consumer两个服务中都引入依赖:
<dependency> <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId> <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId> <version>2.9.10</version> </dependency>
配置消息转换器。
在启动类中添加一个Bean即可:
@Bean public MessageConverter jsonMessageConverter(){ return new Jackson2JsonMessageConverter(); }
还会把字节反序列化为Java对象。
[外链图片转存中…(img-SH8KuO4A-1636541448822)]
只不过,默认情况下Spring采用的序列化方式是JDK序列化。众所周知,JDK序列化存在下列问题:
我们来测试一下。
我们修改消息发送的代码,发送一个Map对象:
@Test public void testSendMap() throws InterruptedException { // 准备消息 Map<String,Object> msg = new HashMap<>(); msg.put("name", "Jack"); msg.put("age", 21); // 发送消息 rabbitTemplate.convertAndSend("simple.queue","", msg); }
停止consumer服务
发送消息后查看控制台:
[外链图片转存中…(img-GPGbhhFS-1636541448823)]
显然,JDK序列化方式并不合适。我们希望消息体的体积更小、可读性更高,因此可以使用JSON方式来做序列化和反序列化。
在publisher和consumer两个服务中都引入依赖:
<dependency> <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId> <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId> <version>2.9.10</version> </dependency>
配置消息转换器。
在启动类中添加一个Bean即可:
@Bean public MessageConverter jsonMessageConverter(){ return new Jackson2JsonMessageConverter(); }