RabbitMQ-高级

RabbitMQ-高级

1 发送者的可靠性

1.1 发送者重连

有的时候由于网络波动，可能会出现发送者连接MQ失败的情况，通过配置我们可以开启连接失败后的重连机制：

注意： 当网络不稳定的时候，利用重试机制可以有效提高消息发送的成功率。不过SpringAMQP提供的重试机制是阻塞式的重试，也就是说多次重试等待的过程中，当前线程是被阻塞的，会影响业务性能。如果对于业务性能有要求，建议禁用重试机制。如果一定要使用，请合理配置等待时长和重试次数，当然也可以考虑使用异步线程来执行发送消息的代码。

1.2 发送者确认

SpringAMOP提供了 Publisher Confirm 和 Publisher Return 两种确认机制。开启确机制认后，当发送者发送消息给MQ后，MO会返回确认结果给发送者。返回的结果有以下几种情况：

• 消息投递到了MQ，但是路由失败。此时会通过PublisherReturn返回路由异常原因，然后返回ACK，告知投递成功（这种错误是程序员造成了，是路由代码的错误，不是MQ的问题）
• 临时消息（非持久化，没有写入磁盘）投递到了MQ，并且入队成功，返回ACK，告知投递成功。
• 持久消息投递到了MQ，并且入队完成持久化，返回ACK，告知投递成功。
• 其它情况都会返回NACK，告知投递失败

1.2.1 SpringAMQP实现发送者确认

1. 在publisher这个微服务的application.yml中添加配置

​ 配置说明：

• 这里publisher-confirm-type有三种模式可选：
  • none：关闭confirm机制
  • simple：同步阻塞等待MQ的回执消息
  • correlated：MQ异步回调方式返回回执消息

2. 每个RabbitTemplate只能配置一个ReturnCallback，因此需要在项目启动过程中配置：

3. 发送消息，指定消息ID、消息ConfirmCallback

   

   发送成功与否都会执行 ConfirmCallback 发送失败才会执行 ReturnCallback 并且ReturnCallback只需要初始化一次就行，所以就在配置类中初始化一次，使用PostConstruct

   发送者：

   @Slf4j
   @Configuration
   @RequiredArgsConstructor
   public class MqConfig {
   
       private final RabbitTemplate rabbitTemplate;
   
       @PostConstruct
       public void init(){
           rabbitTemplate.setReturnsCallback(new RabbitTemplate.ReturnsCallback() {
               @Override
               public void returnedMessage(ReturnedMessage returnedMessage) {
                   log.error("监听到了消息return callback");
                   log.debug("exchange：{}",returnedMessage.getExchange());
                   log.debug("routingKey：{}",returnedMessage.getRoutingKey());
                   log.debug("message：{}",returnedMessage.getMessage());
                   log.debug("replyCode：{}",returnedMessage.getReplyCode());
                   log.debug("replyText：{}",returnedMessage.getReplyText());
               }
           });
       }
   }
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   @Test
       public void testConfirmCallback()  throws InterruptedException {
           //0. 创建correlationData
           CorrelationData cd = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
           cd.getFuture().addCallback(new ListenableFutureCallback<CorrelationData.Confirm>() {
               @Override
               public void onFailure(Throwable ex) {
                   log.error("Spring amqp 处理确认结果异常",ex);
               }
   
               @Override
               public void onSuccess(CorrelationData.Confirm result) {
                   // 判断是否成功
                   if(result.isAck()){
                       //成功
                       log.debug("收到ConfirmCallback ack，消息发送成功");
                   }else {
                       //失败
                       log.error("收到ConfirmCallback nack，消息发送失败！reason:{}",result.getReason());
                   }
               }
           });
   
           //1. 交换机名
           String exchangeName = "hmall.direct";
           //2. 消息
           String message = "hello,Spring amqp";
           //3. 发送消息
           rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "red", message + "red",cd);
           rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "yellow", message + "yellow",cd);
           rabbitTemplate.convertAndSend(exchangeName, "blue2", message + "blue",cd);	//路由失败
           Thread.sleep(2000);
       }
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   结果：

2 MQ的可靠性

在默认情况下，RabbitMQ会将接收到的信息保存在内存中以降低消息收发的延迟。这样会导致两个问题：

• 一旦MQ宕机，内存中的消息将会丢失
• 内存空间有限，当消费者故障或处理过慢时，会导致消息积压，引发MQ阻塞。

2.1 数据持久化

RabbitMQ实现数据持久化包括三个方面：

• 交换机持久化

• 队列持久化

• 消息持久化（如果交换机队列是持久的，但是消息是临时，那么MQ重启后消息也会丢失）

java代码：将消息转化为非持久的

    @Test
    public void testSendMessage() {
        //1. 自定义构建消息
        Message msg = MessageBuilder.withBody("hello,SpringAMQP".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
                .setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.NON_PERSISTENT)	//非持久
            	//.setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.PERSISTENT)	//持久
                .build();
        //2. 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend("object.queue",msg);
    }
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2.2 Lazy Queue

在默认情况下，RabbitMQ会将接收到的信息保存在内存中以降低消息收发的延迟。但在某些特殊情况下，这会导致消息积压，比如：

• 消费者宕机或出现网络故障
• 消息发送量激增，超过了消费者处理速度
• 消费者处理业务发生阻塞

一旦出现消息堆积问题，RabbitMQ的内存占用就会越来越高，直到触发内存预警上限。此时RabbitMQ会将内存消息刷到磁盘上，这个行为成为PageOut. PageOut会耗费一段时间，并且会阻塞队列进程。因此在这个过程中RabbitMQ不会再处理新的消息，生产者的所有请求都会被阻塞。

为了解决这个问题，从RabbitMQ的3.6.0版本开始，就增加了Lazy Queues的模式，也就是惰性队列。惰性队列的特征如下：

• 接收到消息后直接存入磁盘而非内存
• 消费者要消费消息时才会 从磁盘中读取并加载到内存（也就是写得快，但是懒加载，不过可以提前缓存部分消息到内存，最多2048条）
• 支持数百万条的消息存储

而在3.12版本之后，LazyQueue已经成为所有队列的默认格式。因此官方推荐升级MQ为3.12版本或者所有队列都设置为LazyQueue模式。

控制台操作： 要设置一个队列为惰性队列，只需要在声明队列时，指定x-queue-mode属性为lazy即可：

Java客户端操作：

3 消费者的可靠性

3.1 消费者确认机制

消费者确实机制（Consumer Acknowledgement）是为了确认消费者是否成功处理消息。当消费者处理消息结束后，应该向RabbitMQ发送一个回执，告知RabbitMQ自己消息处理状态：

• ack：成功处理消息，RabbitMQ从队列中删除该消息

• nack：消息处理失败，RabbitMO需要再次投递消息

• reject：消息处理失败并拒绝该消息，RabbitMQ从队列中删除该消息

SpringAMQP已经实现了消息确认功能。并允许我们通过配置文件选择ACK处理方式，有三种方式:

• none:不处理。即消息投递给消费者后立刻ack，消息会立刻从MQ删除。非常不安全，不建议使用

• manual:手动模式。需要自己在业务代码中调用api，发送ack或reject，存在业务入侵，但更灵活

• auto:自动模式。SpringAMQP利用AOP对我们的消息处理逻辑做了环绕增强，当业务正常执行时则自动返回ack.
  当业务出现异常时，根据异常判断返回不同结果:

  • 如果是业务异常，比如RuntimeException，会自动返回nack
  • 如果是消息处理或校验异常，比如MessageConversionException，自动返回reject

3.2 失败重试策略

SpringAMQP提供了消费者失败重试机制，在消费者出现异常时利用本地重试，而不是无限的requeue到mg。我们可以通过在application.yaml文件中添加配置来开启重试机制：

在开启重试模式后，重试次数耗尽，如果消息依然失败，则需要有MessageRecoverer接口来处理，它包含三种不同的实现:

• RejectAndDontRequeueRecoverer:重试耗尽后，直接reject，丢弃消息。默认就是这种方式
• ImmediateRequeueMessageRecoverer:重试耗尽后，返回nack，消息重新入队
• RepublishMessageRecoverer:重试耗尽后，将失败消息投递到指定的交换机

失败消息处理策略

将失败处理策略改为RepublishMessageRecoverer：

• 首先，定义接收失败消息的交换机、队列及其绑定关系，此处略：
• 然后，定义RepublishMessageRecoverer：

@Configuration
@RequiredArgsConstructor
public class ErrorMessageConfiguration {

   private final RabbitTemplate rabbitTemplate;

   @Bean
   public DirectExchange errorExchange(){
       return new DirectExchange("error.direct");
   }

   @Bean
   public Queue errorQueue(){
       return new Queue("error.queue");
   }

   @Bean
   public Binding errorQueueBinding(){
       return BindingBuilder.bind(errorQueue()).to(errorExchange()).with("error");
   }

   @Bean
   public MessageRecoverer messageRecoverer(){
       return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate,"error.direct","error");
   }
}
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3.3 业务幂等性

幂等是一个数学概念，用函数表达式来描述是这样的：f(x) = f(f(x))，例如求绝对值函数。

在程序开发中，则是指同一个业务，执行一次或多次对业务状态的影响是一致的。例如：

• 根据id删除数据
• 查询数据
• 新增数据

但数据的更新往往不是幂等的，如果重复执行可能造成不一样的后果。比如：

• 取消订单，恢复库存的业务。如果多次恢复就会出现库存重复增加的情况
• 退款业务。重复退款对商家而言会有经济损失。

所以，我们要尽可能避免业务被重复执行。

然而在实际业务场景中，由于意外经常会出现业务被重复执行的情况，例如：

• 页面卡顿时频繁刷新导致表单重复提交
• 服务间调用的重试
• MQ消息的重复投递

所以，我们要尽可能避免业务被重复执行。

然而在实际业务场景中，由于意外经常会出现业务被重复执行的情况，例如：

• 页面卡顿时频繁刷新导致表单重复提交
• 服务间调用的重试
• MQ消息的重复投递

我们在用户支付成功后会发送MQ消息到交易服务，修改订单状态为已支付，就可能出现消息重复投递的情况。如果消费者不做判断，很有可能导致消息被消费多次，出现业务故障。

举例：

1. 假如用户刚刚支付完成，并且投递消息到交易服务，交易服务更改订单为已支付状态。
2. 由于某种原因，例如网络故障导致生产者没有得到确认，隔了一段时间后重新投递给交易服务。
3. 但是，在新投递的消息被消费之前，用户选择了退款，将订单状态改为了已退款状态。
4. 退款完成后，新投递的消息才被消费，那么订单状态会被再次改为已支付。业务异常。

因此，我们必须想办法保证消息处理的幂等性。这里给出两种方案：

• 唯一消息ID
• 业务状态判断

3.3.1 唯一消息id

方案一，是给每个消息都设置一个唯一id，利用id区分是否是重复消息

• 每一条消息都生成一个唯一的id，与消息一起投递给消费者。
• 消费者接收到消息后处理自己的业务，业务处理成功后将消息ID保存到数据库
• 如果下次又收到相同消息，去数据库查询判断是否存在，存在则为重复消息放弃处理。

SpringAMQP的MessageConverter自带了MessageID的功能，我们只要开启这个功能即可。

以Jackson的消息转换器为例：

@Bean
public MessageConverter messageConverter(){
    // 1.定义消息转换器
    Jackson2JsonMessageConverter jjmc = new Jackson2JsonMessageConverter();
    // 2.配置自动创建消息id，用于识别不同消息，也可以在业务中基于ID判断是否是重复消息
    jjmc.setCreateMessageIds(true);
    return jjmc;
}
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此时接收对象可以直接用Message接收

3.3.2 业务判断

方案二：是结合业务逻辑，基于业务本身做判断。以余额支付业务为例：

java代码多了第1、2步

    public void listenPaySuccess(Long orderId){
        //1.查询订单
        Order order = orderService.getById(orderId);
        //2. 判断订单状态 是否为未支付
        if(order == null || order.getStatus() != 1){
            //不做处理
            return;
        }
        //3. 标记订单状态为已支付
        orderService.markOrderPaySuccess(orderId);
    }
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4 延迟消息

延迟消息： 发送者发送消息时指定一个时间，消费者不会立刻收到消息，而是在指定时间之后才收到消息。

延迟任务： 设置在一定时间之后才执行的任务。

4.1 死信交换机

当一个队列中的消息满足下列情况之一时，就会成为死信(dead letter)：

• 消费者使用basic.reject或 basic.nack声明消费失败，并且消息的requeue参数设置为false
• 消息是一个过期消息(达到了队列或消息本身设置的过期时间)，超时无人消费
• 要投递的队列消息堆积满了，最早的消息可能成为死信

如果 队列 通过dead-letter-exchange属性指定了一个 交换机 ，那么该队列中的死信就会投递到这个交换机中。这个交换机 称为死信交换机(Dead LetterExchange，简称DLX)。

dlx交换机代码

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "dlx.queue", durable = "true"),
            exchange = @Exchange(name = "dlx.direct", type = ExchangeTypes.DIRECT),
            key = {"hi"}
    ))
    public void listendlxQueue(String message) {
        log.info("消费者监听到dlx.queue的消息：{}", message);

    }
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normal交换机

@Slf4j
@Configuration
public class NormalConfiguration {

    @Bean
    public DirectExchange normalExchange(){
        return new DirectExchange("normal.direct");
    }

    @Bean
    public Queue normalQueue(){
        return QueueBuilder.durable("normal.queue").deadLetterExchange("dlx.direct").build();
    }

    @Bean
    public Binding normalExchangeBinding(Queue normalQueue,DirectExchange normalExchange){

        return BindingBuilder.bind(normalQueue).to(normalExchange).with("hi");
    }

}
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值得一提的是，两个交换机中绑定的key要一致，比如例中都是"hi"

发送方添加了延迟时间的消息

    @Test
    public void testSendDelayMessage() {
//        //1. 自定义构建消息
//        Message msg = MessageBuilder.withBody("hello,SpringAMQP".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
//                .setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.NON_PERSISTENT)    //非持久化
                .setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.PERSISTENT)      //持久化
//                .build();
        //2. 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend("normal.direct", "hi", "hello", new MessagePostProcessor() {
            @Override
            public Message postProcessMessage(Message message) throws AmqpException {
                message.getMessageProperties().setExpiration("10000");
                return message;
            }
        });
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注意，自定义构建的消息是不具备将消息转化为JSON格式的，而我们之前设置了发送消息是JSON格式的，所以这里不能自定义消息。

当消息从normal.direct交换机到normal.queue队列，过了10s后，发现还没有人接收，则会将消息由dlx.direct交换机发送给dlx.queue队列，这样就真正的消费者就可以接受延迟了10s后的消息。

4.2 延迟消息插件

这个插件可以将普通交换机改造为支持延迟消息功能的交换机，当消息投递到交换机后可以暂存一定时间，到期后再投递到队列

4.2.1 声明延迟交换机

基于注解方式：

    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "delay.queue", durable = "true"),
            exchange = @Exchange(name = "delay.direct", delayed = "true",type = ExchangeTypes.DIRECT),
            key = {"hi"}
    ))
    public void listenDelayQueue(String message) {
        log.info("消费者监听到dlx.queue的消息：{}", message);

    }
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基于@Bean方式

4.2.2 发送延迟消息

发送消息时需要通过消息头x-delay来设置过期时间：

    @Test
    public void testSendDelayMessageByPlugin() {
        //发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend("delay.direct", "hi", "hello", new MessagePostProcessor() {
            @Override
            public Message postProcessMessage(Message message) throws AmqpException {
                message.getMessageProperties().setDelay(10000);
                return message;
            }
        });
    }

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延迟插件更方便，只要声明一个延迟交换机、队列及其消费者即可，不用声明两套，值得注意的是发送消息中延迟函数变成了setDelay

4.3 取消超时订单