关于java:三天吃透RabbitMQ面试八股文

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Github 地址：https://github.com/Tyson0314/Java-learning

什么是 RabbitMQ？

RabbitMQ 是一个由 erlang 开发的音讯队列。音讯队列用于利用间的异步合作。

RabbitMQ 的组件

Message：由音讯头和音讯体组成。音讯体是不通明的，而音讯头则由一系列的可选属性组成，这些属性包含 routing-key、priority、delivery-mode（是否持久性存储）等。

Publisher：音讯的生产者。

Exchange：接管音讯并将音讯路由到一个或多个 Queue。default exchange 是默认的直连交换机，名字为空字符串，每个新建队列都会主动绑定到默认交换机上，绑定的路由键名称与队列名称雷同。

Binding：通过 Binding 将 Exchange 和 Queue 关联，这样 Exchange 就晓得将音讯路由到哪个 Queue 中。

Queue：存储音讯，队列的个性是先进先出。一个音讯可散发到一个或多个队列。

Virtual host：每个 vhost 实质上就是一个 mini 版的 RabbitMQ 服务器，领有本人的队列、交换器、绑定和权限机制。vhost 是 AMQP 概念的根底，必须在连贯时指定，RabbitMQ 默认的 vhost 是 /。当多个不同的用户应用同一个 RabbitMQ server 提供的服务时，能够划分出多个 vhost，每个用户在本人的 vhost 创立 exchange 和 queue。

Broker：音讯队列服务器实体。

什么时候应用 MQ

对于一些不须要立刻失效的操作，能够拆分进去，异步执行，应用音讯队列实现。

以常见的订单零碎为例，用户点击下单按钮之后的业务逻辑可能包含：扣减库存、生成相应单据、发短信告诉。这种场景下就能够用 MQ。将短信告诉放到 MQ 异步执行，在下单的主流程（比方扣减库存、生成相应单据）实现之后发送一条音讯到 MQ，让主流程疾速完结，而由另外的线程生产 MQ 的音讯。

RabbitMQ 的优缺点

毛病：应用 erlang 实现，不利于二次开发和保护；性能较 kafka 差，长久化音讯和 ACK 确认的状况下生产和生产音讯单机吞吐量大概在 1 - 2 万左右，kafka 单机吞吐量在十万级别。

长处：有治理界面，方便使用；可靠性高；功能丰富，反对音讯长久化、音讯确认机制、多种音讯散发机制。

RabbitMQ 有哪些重要的角色？

RabbitMQ 中重要的角色有：生产者、消费者和代理。

  1. 生产者：音讯的创建者，负责创立和推送数据到音讯服务器；
  2. 消费者：音讯的接管方，用于解决数据和确认音讯；
  3. 代理：就是 RabbitMQ 自身，用于表演“快递”的角色，自身不生产音讯，只是表演“快递”的角色。

Exchange 类型

Exchange 散发音讯时依据类型的不同散发策略不同，目前共四种类型：direct、fanout、topic、headers。headers 模式依据音讯的 headers 进行路由，此外 headers 交换器和 direct 交换器完全一致，但性能差很多。

Exchange 规定。

类型名称 类型形容
fanout 把所有发送到该 Exchange 的音讯路由到所有与它绑定的 Queue 中
direct Routing Key==Binding Key
topic 含糊匹配
headers Exchange 不依赖于 routing key 与 binding key 的匹配规定来路由音讯，而是依据发送的音讯内容中的 header 属性进行匹配。

direct

direct 替换机会将音讯路由到 binding key 和 routing key 齐全匹配的队列中。它是齐全匹配、单播的模式。

fanout

所有发到 fanout 类型交换机的音讯都会路由到所有与该交换机绑定的队列下来。fanout 类型转发音讯是最快的。

topic

topic 交换机应用 routing key 和 binding key 进行含糊匹配，匹配胜利则将音讯发送到相应的队列。routing key 和 binding key 都是句点号“.”分隔的字符串，binding key 中能够存在两种特殊字符“*”与“##”，用于做含糊匹配，其中“*”用于匹配一个单词，“##”用于匹配多个单词。

headers

headers 交换机是依据发送的音讯内容中的 headers 属性进行路由的。在绑定 Queue 与 Exchange 时指定一组键值对；当音讯发送到 Exchange 时，RabbitMQ 会取到该音讯的 headers（也是一个键值对的模式），比照其中的键值对是否齐全匹配 Queue 与 Exchange 绑定时指定的键值对；如果齐全匹配则音讯会路由到该 Queue，否则不会路由到该 Queue。

音讯失落

音讯失落场景：生产者生产音讯到 RabbitMQ Server 音讯失落、RabbitMQ Server 存储的音讯失落和 RabbitMQ Server 到消费者音讯失落。

音讯失落从三个方面来解决：生产者确认机制、消费者手动确认音讯和长久化。

生产者确认机制

生产者发送音讯到队列，无奈确保发送的音讯胜利的达到 server。

解决办法：

  1. 事务机制。在一条音讯发送之后会使发送端阻塞，期待 RabbitMQ 的回应，之后能力持续发送下一条音讯。性能差。
  2. 开启生产者确认机制，只有音讯胜利发送到交换机之后，RabbitMQ 就会发送一个 ack 给生产者（即便音讯没有 Queue 接管，也会发送 ack）。如果音讯没有胜利发送到交换机，就会发送一条 nack 音讯，提醒发送失败。

在 Springboot 是通过 publisher-confirms 参数来设置 confirm 模式：

spring:
    rabbitmq:   
        ## 开启 confirm 确认机制
        publisher-confirms: true

在生产端提供一个回调办法，当服务端确认了一条或者多条音讯后，生产者会回调这个办法，依据具体的后果对音讯进行后续解决，比方从新发送、记录日志等。

// 音讯是否胜利发送到 Exchange
final RabbitTemplate.ConfirmCallback confirmCallback = (CorrelationData correlationData, boolean ack, String cause) -> {log.info("correlationData:" + correlationData);
            log.info("ack:" + ack);
            if(!ack) {log.info("异样解决....");
            }
    };

rabbitTemplate.setConfirmCallback(confirmCallback);

路由不可达音讯

生产者确认机制只确保音讯正确达到交换机，对于从交换机路由到 Queue 失败的音讯，会被抛弃掉，导致音讯失落。

对于不可路由的音讯，有两种解决形式：Return 音讯机制和备份交换机。

Return 音讯机制

Return 音讯机制提供了回调函数 ReturnCallback，当音讯从交换机路由到 Queue 失败才会回调这个办法。须要将mandatory 设置为 true，能力监听到路由不可达的音讯。

spring:
    rabbitmq:
        ## 触发 ReturnCallback 必须设置 mandatory=true, 否则 Exchange 没有找到 Queue 就会抛弃掉音讯, 而不会触发 ReturnCallback
        template.mandatory: true

通过 ReturnCallback 监听路由不可达音讯。

    final RabbitTemplate.ReturnCallback returnCallback = (Message message, int replyCode, String replyText, String exchange, String routingKey) ->
            log.info("return exchange:" + exchange + ", routingKey:"
                    + routingKey + ", replyCode:" + replyCode + ", replyText:" + replyText);
rabbitTemplate.setReturnCallback(returnCallback);

当音讯从交换机路由到 Queue 失败时，会返回 return exchange: , routingKey: MAIL, replyCode: 312, replyText: NO_ROUTE。

备份交换机

备份交换机 alternate-exchange 是一个一般的 exchange，当你发送音讯到对应的 exchange 时，没有匹配到 queue，就会主动转移到备份交换机对应的 queue，这样音讯就不会失落。

消费者手动音讯确认

有可能消费者收到音讯还没来得及解决 MQ 服务就宕机了，导致音讯失落。因为音讯者默认采纳主动 ack，一旦消费者收到音讯后会告诉 MQ Server 这条音讯曾经解决好了，MQ 就会移除这条音讯。

解决办法：消费者设置为手动确认音讯。消费者解决完逻辑之后再给 broker 回复 ack，示意音讯曾经胜利生产，能够从 broker 中删除。当音讯者生产失败的时候，给 broker 回复 nack，依据配置决定从新入队还是从 broker 移除，或者进入死信队列。只有没收到消费者的 acknowledgment，broker 就会始终保留着这条音讯，但不会 requeue，也不会调配给其余 消费者。

消费者设置手动 ack：

## 设置生产端手动 ack
spring.rabbitmq.listener.simple.acknowledge-mode=manual

音讯解决完，手动确认：

    @RabbitListener(queues = RabbitMqConfig.MAIL_QUEUE)
    public void onMessage(Message message, Channel channel) throws IOException {

        try {Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
        }
        long deliveryTag = message.getMessageProperties().getDeliveryTag();
        // 手工 ack；第二个参数是 multiple，设置为 true，示意 deliveryTag 序列号之前（包含本身）的音讯都曾经收到，设为 false 则示意收到一条音讯
        channel.basicAck(deliveryTag, true);
        System.out.println("mail listener receive:" + new String(message.getBody()));
    }

当音讯生产失败时，生产端给 broker 回复 nack，如果 consumer 设置了 requeue 为 false，则 nack 后 broker 会删除音讯或者进入死信队列，否则音讯会从新入队。

长久化

如果 RabbitMQ 服务异样导致重启，将会导致音讯失落。RabbitMQ 提供了长久化的机制，将内存中的音讯长久化到硬盘上，即便重启 RabbitMQ，音讯也不会失落。

音讯长久化须要满足以下条件：

  1. 音讯设置长久化。公布音讯前，设置投递模式 delivery mode 为 2，示意音讯须要长久化。
  2. Queue 设置长久化。
  3. 交换机设置长久化。

当公布一条音讯到交换机上时，Rabbit 会先把音讯写入长久化日志，而后才向生产者发送响应。一旦从队列中生产了一条音讯的话并且做了确认，RabbitMQ 会在长久化日志中移除这条音讯。在生产音讯前，如果 RabbitMQ 重启的话，服务器会主动重建交换机和队列，加载长久化日志中的音讯到相应的队列或者交换机上，保障音讯不会失落。

镜像队列

当 MQ 产生故障时，会导致服务不可用。引入 RabbitMQ 的镜像队列机制，将 queue 镜像到集群中其余的节点之上。如果集群中的一个节点生效了，能主动地切换到镜像中的另一个节点以保障服务的可用性。

通常每一个镜像队列都蕴含一个 master 和多个 slave，别离对应于不同的节点。发送到镜像队列的所有音讯总是被间接发送到 master 和所有的 slave 之上。除了 publish 外所有动作都只会向 master 发送，而后由 master 将命令执行的后果播送给 slave，从镜像队列中的生产操作实际上是在 master 上执行的。

音讯反复生产怎么解决？

音讯反复的起因有两个：1. 生产时音讯反复，2. 生产时音讯反复。

生产者发送音讯给 MQ，在 MQ 确认的时候呈现了网络稳定，生产者没有收到确认，这时候生产者就会从新发送这条音讯，导致 MQ 会接管到反复音讯。

消费者生产胜利后，给 MQ 确认的时候呈现了网络稳定，MQ 没有接管到确认，为了保障音讯不失落，MQ 就会持续给消费者投递之前的音讯。这时候消费者就接管到了两条一样的音讯。因为反复音讯是因为网络起因造成的，无奈防止。

解决办法：发送音讯时让每个音讯携带一个全局的惟一 ID，在生产音讯时先判断音讯是否曾经被生产过，保障音讯生产逻辑的幂等性。具体生产过程为：

  1. 消费者获取到音讯后先依据 id 去查问 redis/db 是否存在该音讯
  2. 如果不存在，则失常生产，生产结束后写入 redis/db
  3. 如果存在，则证实音讯被生产过，间接抛弃

生产端怎么进行限流？

当 RabbitMQ 服务器积压大量音讯时，队列里的音讯会大量涌入生产端，可能导致生产端服务器奔溃。这种状况下须要对生产端限流。

Spring RabbitMQ 提供参数 prefetch 能够设置单个申请解决的音讯个数。如果消费者同时解决的音讯达到最大值的时候，则该消费者会阻塞，不会生产新的音讯，直到有音讯 ack 才会生产新的音讯。

开启生产端限流：

## 在单个申请中解决的音讯个数，unack 的最大数量
spring.rabbitmq.listener.simple.prefetch=2

原生 RabbitMQ 还提供 prefetchSize 和 global 两个参数。Spring RabbitMQ 没有这两个参数。

// 单条音讯大小限度，0 代表不限度
//global：限度限流性能是 channel 级别的还是 consumer 级别。当设置为 false，consumer 级别，限流性能失效，设置为 true 没有了限流性能，因为 channel 级别尚未实现。void basicQos(int prefetchSize, int prefetchCount, boolean global) throws IOException;

什么是死信队列？

生产失败的音讯寄存的队列。

音讯生产失败的起因：

  • 音讯被回绝并且音讯没有从新入队（requeue=false）
  • 音讯超时未生产
  • 达到最大队列长度

设置死信队列的 exchange 和 queue，而后进行绑定：

    @Bean
    public DirectExchange dlxExchange() {return new DirectExchange(RabbitMqConfig.DLX_EXCHANGE);
    }

    @Bean
    public Queue dlxQueue() {return new Queue(RabbitMqConfig.DLX_QUEUE, true);
    }

    @Bean
    public Binding bindingDeadExchange(Queue dlxQueue, DirectExchange deadExchange) {return BindingBuilder.bind(dlxQueue).to(deadExchange).with(RabbitMqConfig.DLX_QUEUE);
    }

在一般队列加上两个参数，绑定一般队列到死信队列。当音讯生产失败时，音讯会被路由到死信队列。

    @Bean
    public Queue sendSmsQueue() {Map<String,Object> arguments = new HashMap<>(2);
        // 绑定该队列到私信交换机
        arguments.put("x-dead-letter-exchange", RabbitMqConfig.DLX_EXCHANGE);
        arguments.put("x-dead-letter-routing-key", RabbitMqConfig.DLX_QUEUE);
        return new Queue(RabbitMqConfig.MAIL_QUEUE, true, false, false, arguments);
    }

生产者残缺代码：

@Component
@Slf4j
public class MQProducer {

    @Autowired
    RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Autowired
    RandomUtil randomUtil;

    @Autowired
    UserService userService;

    final RabbitTemplate.ConfirmCallback confirmCallback = (CorrelationData correlationData, boolean ack, String cause) -> {log.info("correlationData:" + correlationData);
            log.info("ack:" + ack);
            if(!ack) {log.info("异样解决....");
            }
    };


    final RabbitTemplate.ReturnCallback returnCallback = (Message message, int replyCode, String replyText, String exchange, String routingKey) ->
            log.info("return exchange:" + exchange + ", routingKey:"
                    + routingKey + ", replyCode:" + replyCode + ", replyText:" + replyText);

    public void sendMail(String mail) {
        // 貌似线程不平安 范畴 100000 - 999999
        Integer random = randomUtil.nextInt(100000, 999999);
        Map<String, String> map = new HashMap<>(2);
        String code = random.toString();
        map.put("mail", mail);
        map.put("code", code);

        MessageProperties mp = new MessageProperties();
        // 在生产环境中这里不必 Message，而是应用 fastJson 等工具将对象转换为 json 格局发送
        Message msg = new Message("tyson".getBytes(), mp);
        msg.getMessageProperties().setExpiration("3000");
        // 如果生产端要设置为手工 ACK，那么生产端发送音讯的时候肯定发送 correlationData，并且全局惟一，用以惟一标识音讯。CorrelationData correlationData = new CorrelationData("1234567890"+new Date());

        rabbitTemplate.setMandatory(true);
        rabbitTemplate.setConfirmCallback(confirmCallback);
        rabbitTemplate.setReturnCallback(returnCallback);
        rabbitTemplate.convertAndSend(RabbitMqConfig.MAIL_QUEUE, msg, correlationData);

        // 存入 redis
        userService.updateMailSendState(mail, code, MailConfig.MAIL_STATE_WAIT);
    }
}

消费者残缺代码：

@Slf4j
@Component
public class DeadListener {@RabbitListener(queues = RabbitMqConfig.DLX_QUEUE)
    public void onMessage(Message message, Channel channel) throws IOException {

        try {Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
        }
        long deliveryTag = message.getMessageProperties().getDeliveryTag();
        // 手工 ack
        channel.basicAck(deliveryTag,false);
        System.out.println("receive--1:" + new String(message.getBody()));
    }
}

当一般队列中有死信时，RabbitMQ 就会主动的将这个音讯从新公布到设置的死信交换机去，而后被路由到死信队列。能够监听死信队列中的音讯做相应的解决。

说说 pull 模式

pull 模式次要是通过 channel.basicGet 办法来获取音讯，示例代码如下：

GetResponse response = channel.basicGet(QUEUE_NAME, false);
System.out.println(new String(response.getBody()));
channel.basicAck(response.getEnvelope().getDeliveryTag(),false);

怎么设置音讯的过期工夫？

在生产端发送音讯的时候能够给音讯设置过期工夫，单位为毫秒(ms)

Message msg = new Message("tyson".getBytes(), mp);
msg.getMessageProperties().setExpiration("3000");

也能够在创立队列的时候指定队列的 ttl，从音讯入队列开始计算，超过该工夫的音讯将会被移除。

参考链接

RabbitMQ 根底

Springboot 整合 RabbitMQ

RabbitMQ 之音讯长久化

RabbitMQ 发送邮件代码

线上 rabbitmq 问题

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正文完
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发表至： java
2023-03-10
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