RabbitMQ框架构建系列（一）——AMPQ协议

一、MQ

　　在介绍RabbitMq之前，先来说一下MQ。什么是MQ？MQ全称为Message Queue即消息队列，就是一个消息的容器， MQ是消费-生产者模型的一个典型的代表，一端往消息队列中不断写入消息，而另一端则可以读取或者订阅队列中的消息。MQ框架非常之多，比较流行的有RabbitMq、ActiveMq、ZeroMq、kafka。根据自己项目的业务场景和需求来选择相应的MQ框架（MQ框架比较）。为什么要使用MQ呢？在项目中，一些无需即时返回且耗时的操作提取出来，进行了异步处理，而这种异步处理的方式大大的节省了服务器的请求响应时间，从而提高了系统的吞吐量。比如在高并发环境下，由于来不及同步处理，请求往往会发生堵塞，比如说，大量的insert，update之类的请求同时到达MySQL，直接导致无数的行锁表锁，甚至最后请求会堆积过多，从而触发too many connections错误。通过使用消息队列，我们可以异步处理请求，从而缓解系统的压力。

二、RabbitMQ

　　在MQ众多框架中RabbitMQ仍然是首选，RabbitMQ用erlang语言开发。RabbitMQ是AMQP（高级消息队列协议）的标准实现的可复用的企业消息系统。如果不熟悉AMQP，直接看RabbitMQ的文档会比较困难。所以我先学习一下AMQP协议。

三、AMQP协议

　　AMQP协议参考和转载自https://blog.csdn.net/yinwenjie/article/details/50820369写的非常好。

　　1、AMQP协议的各个组成部分

　　　　（1）AMQP协议的各个组成部分：AMQP协议中的元素包括：Message（消息体）、Producer（消息生产者）、Consumer（消息消费者）、Virtual Host（虚拟节点）、Exchange（交换机）、Queue（队列）等

　　　　（2）由Producer（消息生产者）和Consumer（消息消费者）构成了AMQP的客户端，他们是发送消息和接收消息的主体。AMQP服务端称为Broker，一个Broker中一定包含完整的Virtual Host（虚拟主机）、 Exchange（交换机）、Queue（队列）定义。

　　　　（3）一个Broker可以创建多个Virtual Host（虚拟主机），Virtual Host的工作元素有Exchange和Queue。注意，如果AMQP是由多个Broker构成的集群提供服务，那么一个Virtual Host也可以由多个Broker共同构成。

　　　　（4）Connection是由Producer（消息生产者）和Consumer（消息消费者）创建的连接，连接到Broker物理节点上。但是有了Connection后客户端还不能和服务器通信，在Connection之上客户端会创建Channel，连接到Virtual Host或者Queue上，这样客户端才能向Exchange发送消息或者从Queue接受消息。一个Connection上允许存在多个Channel，只有Channel中能够发送/接受消息。

　　　　（5）Exchange元素是AMQP协议中的交换机，Exchange可以绑定多个Queue也可以同时绑定其他Exchange。消息通过Exchange时，会按照Exchange中设置的Routing（路由）规则，将消息发送到符合的Queue或者Exchange中。

　　2、AMQP消息在这个结构中是如何通过Producer发出，又经过Broker最后到达Consumer的呢

　　　　

　　　　（1）在Producer（消息生产者）客户端建立了Channel后，就建立了到Broker上Virtual Host的连接。接下来Producer就可以向这个Virtual Host中的Exchange发送消息了。

　　　　（2）Exchange（交换机）能够处理消息的前提是：它至少已经和某个Queue或者另外的Exchange形成了绑定关系，并设置好了到这些Queue和Excahnge的Routing（路由规则）。Excahnge中的Routing有三种模式。在Exchange收到消息后，会根据设置的Routing（路由规则），将消息发送到符合要求的Queue或者Exchange中（路由规则还会和Message中的Routing Key属性配合使用）。

　　　　（3）Queue收到消息后，可能会进行如下的处理：如果当前没有Consumer的Channel连接到这个Queue，那么Queue将会把这条消息进行存储直到有Channel被创建（AMQP协议的不同实现产品中，存储方式又不尽相同）；如果已经有Channel连接到这个Queue，那么消息将会按顺序被发送给这个Channel。

　　　　（4）Consumer收到消息后，就可以进行消息的处理了。但是整个消息传递的过程还没有完成：视设置情况，Consumer在完成某一条消息的处理后，将需要手动的发送一条ACK消息给对应的Queue（当然您可以设置为自动发送，或者无需发送）。Queue在收到这条ACK信息后，才会认为这条消息处理成功，并将这条消息从Queue中移除；如果在对应的Channel断开后，Queue都没有这条消息的ACK信息，这条消息将会重新被发送给另外的Channel。当然，您还可以发送NACK信息，这样这条消息将会立即归队，并发送给另外的Channel。

　　3、Excahnge中Routing的三种模式　　　　

　　　　Exchange交换机在AMQP协议中主要负责按照一定的规则，将收到的消息转发到已经和它事先绑定好的Queue或者另外的Exchange中。Excahnge交换机的这个处理过程称之为Routing（路由）。目前流行的AMQP路由实现一共有三种：分别是Direct Exchange、Fanout Exchange和Topic Exchange。需要特别注意的是：Exhange需要具备怎样的‘路由’规则，并没有在AMQP标准协议进行强行规定，目前流行的AMQP转发规则都是AMQP实现产品自行开发的（这也是为什么AMQP消息中和路由、过滤规则相关的属性是存放在application-properties区域的原因）。

　　　　（1）Direct路由

　　　　　　direct模式从字面上的理解应该是‘引导’、‘直接’的含义。direct模式下Exchange将使用AMQP消息中所携带的Routing-Key和Queue中的Routing Key进行比较。如果两者完全匹配，就会将这条消息发送到这个Queue中。如下图所示：

　　　　（2）Fanout路由

　　　　　　Fanout路由模式不需要Routing Key。当设置为Fanout模式的Exchange收到AMQP消息后，将会将这个AMQP消息复制多份，分别发送到和自己绑定的各个Queue中。如下图所示：

　　　　　　（3）Topic路由

　　　　　　　　Topic模式是Routing Key的匹配模式。Exchange将支持使用‘#’和‘ * ’通配符进行Routing Key的匹配查找（‘#’表示0个或若干个关键词，‘ * ’表示一个关键词，注意是关键词不是字母）。如下图所示：

　　　　为了方便各位读者的理解，这里我们再举几个通配符匹配的示例：

　　　　（1）“param.#”，可以匹配“param”、“param.test”、“param.value”、“param.test.child”等等AMQP消息的Routing Key；但是不能匹配诸如“param1.test”、“param2.test”以为param这个关键词和param1这个关键词不相同。

　　　　（2）“param.*.* ”，可以匹配“param.test.test”、“param.test.value”、“param.test.child”等等AMQP消息的Routing Key；但是不能匹配诸如“param”、“param.test”、“parm.child”等等Routing Key。

　　　　（3）“param.*.value”，可以匹配“param.value.value”、“param.test.value”等Routing Key；但是不能匹配诸如“param.value”、“param.value.child”等Routing Key。

　　　　注意，以上介绍的Direct 路由模式和Topic 路由模式中，如果Exchange交换机没有找到任何匹配Routing Key的Queue，那么这条AMQP消息会被丢弃。（只有Queue有保存消息的功能，但是Exchange并不负责保存消息）

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