1、消息可靠性问题：
消息从发送，到消费者接收，会经历多个过程，其中的每一步都可能导致消息丢失，常见的丢失原因包括：
1.1：发送时丢失：
生产者发送的消息未送达exchange
消息到达exchange后未达到queue
1.2：MQ宕机，queue将信息丢失
1.3：consumer接收到消息后未消费就宕机
针对这些问题，给出的解决方案是：
生产者确认机制
mq持久化
消费者确认机制
失败重试机制
生产者消息确认：
RabbitMQ提供了publisher confirm机制来避免消息发送到MQ过程中丢失，这种机制必须给每个消费者指定一个唯一的ID。消息发送到MQ之后，会返回一个结果给发送者，表示消息是否处理成功。
返回结果的方式有两种：
-pulisher-confirm，发送者确认：
消息成功投递到交换机，返回ACK
消息未投递到交换机，返回NACK
-publisher-return，发送者回执：
消息投递到交换机了，但是没有路由到队列，返回ACK，及路由失败原因
注意：确认机制发送消息时，需要给每个消息设置一个全局唯一ID，以区分ACK冲突
修改publisher服务中的application.yml文件中，添加下面的内容
spring:
rabbitmq:
publisher-confirm-type: correlated
publisher-returns: true
template:
mandatory: true
spring 配置中，publisher-confirm-type：开启publisher-confirm，这里支持两种类型
1：simple：同步等待confirm结果，直到超时
2：correlated：异步回调，定义ConfirmCallback,MQ返回结果时会回调这个ConfirmCallBack
spring 配置中，publisher-returns：开启publisher-return功能，同样是基于callback机制，不过是定义ReturnCallback
spring 配置中，template.mandatory：定义消息路由失败时的策略。ture，则调用ReturnCallback；false：则直接丢弃消息
1.1.2定义Return回调：
每个RabbitTemplate只能添加一个ReturnCallback，因此需要在项目加载时配置：
修改publisher服务，添加一个：
package cn.itcast.mq.config;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Slf4j
@Configuration
public class CommonConfig implements ApplicationContextAware {
@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
// 获取RabbitTemplate
RabbitTemplate rabbitTemplate = applicationContext.getBean(RabbitTemplate.class);
// 设置ReturnCallback
rabbitTemplate.setReturnCallback((message, replyCode, replyText, exchange, routingKey) -> {
// 投递失败，记录日志
log.info("消息发送失败，应答码{}，原因{}，交换机{}，路由键{},消息{}",
replyCode, replyText, exchange, routingKey, message.toString());
// 如果有业务需要，可以重发消息
});
}
}
1.1.3：定义ConfirmCallback：
confirmCallback可以在发送消息指定，因为每个业务处理confirm成功或者失败的逻辑不一定相同
在publisher服务的测试类中，定义一个单元测试方法：
public void testSendMessage2SimpleQueue() throws InterruptedException {
// 1.消息体
String message = "hello, spring amqp!";
// 2.全局唯一的消息ID，需要封装到CorrelationData中
CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
// 3.添加callback
correlationData.getFuture().addCallback(
result -> {
if(result.isAck()){
// 3.1.ack，消息成功
log.debug("消息发送成功, ID:{}", correlationData.getId());
}else{
// 3.2.nack，消息失败
log.error("消息发送失败, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(), result.getReason());
}
},
ex -> log.error("消息发送异常, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(),ex.getMessage())
);
// 4.发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("task.direct", "task", message, correlationData);
// 休眠一会儿，等待ack回执
Thread.sleep(2000);
}
1.2.消息持久化
生产者确认可以确保消息投递到RabbitMQ的列表中，但是消息发送到RabbitMQ以后，如果突然宕机，也可能导致消息丢失
要想确保消息在RabbitMQ 中安全保存，必须开启消息持久化机制
- 交换机持久化
- 队列持久化
- 消息持久化
1.2.1：交换机持久化：
RabbitMQ中交换机默认是非持久化的，mq重启后就丢失
SpringAMQP中可以通过代码指定交换机持久化
@Bean
public DirectExchange simpleExchange(){
// 三个参数：交换机名称、是否持久化、当没有queue与其绑定时是否自动删除
return new DirectExchange("simple.direct", true, false);
}
事实上，默认情况下，由SpringAMQP声明的交换机都是持久化的
可以在RabbitMQ控制台看到持久化的交换机都会带上D的指示：
1.2.2：队列持久化
RabbitMQ中队列默认是非持久化的，MQ重启后就丢失
SpringAMQP中可以通过代码指定交换机持久化：
@Bean
public Queue simpleQueue(){
// 使用QueueBuilder构建队列，durable就是持久化的
return QueueBuilder.durable("simple.queue").build();
}
事实上，默认情况下，由SpringAMQP声明的队列都是持久化的
可以在RabbitMQ控制台看到持久化的队列都会带上D的指示：
1.2.3：消息持久化
利用SpringAMQP发送消息时，可以设置消息的属性（MessageProoerties），指定delivery-mode:
- 非持久化
- 持久化
用代码指定：
默认情况下，SpringAMQP发出的任何消息都是持久化的，不用特意指定
1.3：消费者消息确认
RabbitMQ是确认消息被消费者消费后会立即删除
而RabbitMQ是通过消费者回执来确认消费者是否成功处理消息的，消费者获取消息后，应该向RabbitMQ发送ACK回执，表明自己已经处理消息
设想这样的场景：
- RabbitMQ投递消息给消费者
- 消费者获取消息后，返回ACK给RabbitMQ
- RabbbitMQ删除消息
- 消费者宕机，消息尚未处理
这样，消息就丢失了，因此消费者返回ACK的时机非常重要
而SpringAMQP则允许配置三种确认模式：
- manual：手动ack，需要在业务代码结束后，调用api发送ACK
- auto：自动ack，由spring监测listener代码是否出现了异常，没有异常则返回ACK，抛出异常则返回nack
- none：关闭ack，MQ假定消费者获取消息后会成功处理，因此消息投递后会立即删除
由此可见：
- none模式下，消息投递是不可靠的，可能会丢失
- auto模式类似事务机制，出现异常时返回NACK，消息回滚到MQ，没有异常，返回ACK
- manual：自己根据业务情况，判断什么时候返回ACK
一般，使用默认的auto即可
1.3.1：演示none模式
spring:
rabbitmq:
listener:
simple:
acknowledge-mode: none # 关闭ack
修改consumer服务的springRabbitListener类中的方法，模拟一个消息处理异常
@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenSimpleQueue(String msg) {
log.info("消费者接收到simple.queue的消息：【{}】", msg);
// 模拟异常
System.out.println(1 / 0);
log.debug("消息处理完成！");
}
经过测试，当消息处理抛异常时，消息依然被RabbitMQ删除了
1.3.2：演示auto模式
再次把确认机制修改为auto:
spring:
rabbitmq:
listener:
simple:
acknowledge-mode: auto # 关闭ack
在异常位置打断点，再次发送消息，程序卡在断点时，可以发现此消息状态为unack（未确认状态）
抛出异常后，因为spring会自动返回nack，所以消息恢复至Ready状态，并没有被RabbitMQ删除
1.4.消费失败重试机制
当消费者出现异常后，消费会不断requeue（重入列）到队列，再重新发送给消费者，然后再次异常，再次requeue，无限循环，导致mq的消息处理飙升，带来不必要的压力
1.4.1：本地重试：
我们可以利用Spring的retry机制，再消费者出现异常时利用本地重试机制，而不是无限制requeue到mq队列
修改consumer服务中的application.yml文件，添加内容:
spring:
rabbitmq:
listener:
simple:
retry:
enabled: true # 开启消费者失败重试
initial-interval: 1000 # 初识的失败等待时长为1秒
multiplier: 1 # 失败的等待时长倍数，下次等待时长 = multiplier * last-interval
max-attempts: 3 # 最大重试次数
stateless: true # true无状态；false有状态。如果业务中包含事务，这里改为false
重启consumer服务，重复之前的测试，可以发现
- 在重试3次后，SpringAMQP会抛出异常AmqpRejectAndDontRequeueException,说明本地重试触发了
- 查看RabbitMQ控制台，发现消息被删除了，说明最后SpringAMQP返回的是ack，mq删除消息了
结论：
- 开启本地重试之后，消息处理过程中抛出异常，不会requeue到队列中，而是在消费者本地重试
- 重试达到最大次数后，spriing会放回ACK，消息会被丢弃
1.4.2：失败策略
在之前的测试中，达到最大重试次数之后，消息会被丢弃，这是由spring内部机制决定的
在开启重试模式之后，重试次数耗尽，如果消息依然失败，则需要有MessageRecovery接口来处理，它包含三种不同是实现
- RejectAndDontRequeueRecoverer：重试耗尽之后，直接reject，丢弃消息，默认就是这种方式
- ImmediateRequeueMessageRecoverer：重试耗尽后，返回nack，消息重新入列
- RepublishMessageRecoverer：重试耗尽之后，将失败消息投递到指定的交换机
比较优雅的一种处理方案就是RepublishMessageRecoverer，失败后将消息投递到一个指定的，专门存放异常消息的队列中，后续由人工集中处理
在consumer服务中定义处理失败消息的交换机和队列
@Bean
public DirectExchange errorMessageExchange(){
return new DirectExchange("error.direct");
}
@Bean
public Queue errorQueue(){
return new Queue("error.queue", true);
}
@Bean
public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange){
return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");
}
2、定义一个RepublishMessageRecoverer，关联队列和交换机
@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
}
完整代码
package cn.itcast.mq.config;
import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.DirectExchange;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.amqp.rabbit.retry.MessageRecoverer;
import org.springframework.amqp.rabbit.retry.RepublishMessageRecoverer;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
@Configuration
public class ErrorMessageConfig {
@Bean
public DirectExchange errorMessageExchange(){
return new DirectExchange("error.direct");
}
@Bean
public Queue errorQueue(){
return new Queue("error.queue", true);
}
@Bean
public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange){
return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");
}
@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
}
}
1.5：总结
- 开启生产者确认机制，确保生产者的消息能到达队列
- 开启持久化功能，确保消息未消费前在队列中不会丢失
- 开启消费者确认机制为auto，由spring确认消息处理成功后完成ack
- 开启消费者失败重试机制，并设置MessageRecover，多次重试失败后将消息投递到异常交换机，交给人工处理
2.1.死信交换机
2.2.1：什么是死信交换机
什么是死信：
- 消费者使用basic.reject或basic.nack声明消费失败，并且消费的requeue参数设置为false
- 消息是一个过期消息，超时无人消费
- 要投递的队列消息满了，无法投递
如果这个包含死信的队列配置了dead-letter-exchange属性，指定了一个交换机，那么队列中的死信就会投递到这个交换机中，而这个交换机为死信交换机（DLX）
队列将死信投递给死信交换机时，必须知道两个信息：
- 死信交换机名称
- 死信交换机与死信队列绑定的RoutingKey
这样才能确保投递的消息能达到死信交换机，并且正确的路由到死信队列
2.2.2：利用死信交换机接收死信
在失败重试策略中，默认的RejectAndDontRequeueRecoverer会在本地重试次数耗尽后，发送reject给RabbitMQ,消息变成了死信，被丢弃
我们可以给simple.queue添加一个死信交换机，给死信交换机绑定一个队列，这样消息变成死信后也不会丢失，而是最终投递到死信，路由到死信交换机绑定的队列。
我们在consumer服务中，定义了一组死信交换机，死信交换机
// 声明普通的 simple.queue队列，并且为其指定死信交换机：dl.direct
@Bean
public Queue simpleQueue2(){
return QueueBuilder.durable("simple.queue") // 指定队列名称，并持久化
.deadLetterExchange("dl.direct") // 指定死信交换机
.build();
}
// 声明死信交换机 dl.direct
@Bean
public DirectExchange dlExchange(){
return new DirectExchange("dl.direct", true, false);
}
// 声明存储死信的队列 dl.queue
@Bean
public Queue dlQueue(){
return new Queue("dl.queue", true);
}
// 将死信队列 与 死信交换机绑定
@Bean
public Binding dlBinding(){
return BindingBuilder.bind(dlQueue()).to(dlExchange()).with("simple");
}
2.1.3：总结’
什么样的消息会成为死信
- 消息被消费者reject或者返回nack
- 消息超时未消费
- 队列满了
死信交换机的使用场景是什么？
- 可以利用死信交换机收集所有消费者处理失败的消息（死信），交由人工处理，进一步提高消息队列的可靠性
- 如果队列绑定了死信交换机，死信会投递到死信交换机
2.2：TTL
一个队列中的消息如果超时未消费，则会变成死信，超时分为两种情况
- 消息所在的队列设置了超时时间
- 消息本身设置了超时时间
2.2.1：接收超时死信的死信交换机
在consumer服务的springRabbitListener中，定义一个新的消费者，并且声明死信交换机，死信队列：
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
value = @Queue(name = "dl.ttl.queue", durable = "true"),
exchange = @Exchange(name = "dl.ttl.direct"),
key = "ttl"
))
public void listenDlQueue(String msg){
log.info("接收到 dl.ttl.queue的延迟消息：{}", msg);
}
2.2.2：声明一个队列，并且指定TTL
要给队列设置超时时间，需要在声明队列时配置x-message-ttl属性
public Queue ttlQueue(){
return QueueBuilder.durable("ttl.queue") // 指定队列名称，并持久化
.ttl(10000) // 设置队列的超时时间，10秒
.deadLetterExchange("dl.ttl.direct") // 指定死信交换机
.build();
}
注意，这个队列设定了死信交换机为d1.tt1.direct
声明交换机，将ttl与交换机绑定
@Bean
public DirectExchange ttlExchange(){
return new DirectExchange("ttl.direct");
}
@Bean
public Binding ttlBinding(){
return BindingBuilder.bind(ttlQueue()).to(ttlExchange()).with("ttl");
}
发送消息，但是不要指定TTL
@Test
public void testTTLQueue() {
// 创建消息
String message = "hello, ttl queue";
// 消息ID，需要封装到CorrelationData中
CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
// 发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("ttl.direct", "ttl", message, correlationData);
// 记录日志
log.debug("发送消息成功");
}
因为队列的TTL值是10000MS，也就是10秒，可以看到消息发送与接收之间的时差刚好是10秒
2.2.3：发送消息，设定TTL
在发送信息时，也可以指定TTL
@Test
public void testTTLMsg() {
// 创建消息
Message message = MessageBuilder
.withBody("hello, ttl message".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
.setExpiration("5000")
.build();
// 消息ID，需要封装到CorrelationData中
CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
// 发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("ttl.direct", "ttl", message, correlationData);
log.debug("发送消息成功");
}
这次，发送与接收的延迟只有5秒，说明当队列、消息都设置了TTL时，任意一个到期就会成为死信
总结：
消息超时的两种方式是？
- 给队列设置TTL属性，进入队列后超过ttl时间的消息变为死信
- 给消息设置TTL属性，队列接收到消息超过ttl时间变为死信
如何实现发送一个消息20秒后消费者才能收到消息
- 给消息的目标队列指定死信交换机
- 将消费者监听的队列绑定到死信交换机
- 发送消息时给消息设置超时时间为20秒
2.3：延迟队列
利用TTL结合死信交换机，我们实现了消息发出后，消费者延迟收到消息的效果，这种消息模式就称为延迟队列(Delay Queue)模式
延迟队列的使用场景包括：
- 延迟发送短信
- 用户下单，如果用户在15分钟内未支付，则自动取消
- 预约工作会议，20分钟后自动通知所有参会人员
因为延迟队列的需求非常的多，所以RabbitMQ的官方也推出了一个插件，原生支持延迟队列效果
这个插件就是DelayExchange插件
DelayExchange需要将一个交换机声明为delayed类型，当我们发送消息到delayExchange时，流程如下：
- 接收消息
- 判断消息是否具备x-delay属性
- 如果有x-delay属性，说明是延迟消息，持久化到硬盘，读取x-delay值，作为延迟时间
- 返回routing not found结果给消费发送者
- x-delay时间到期后，重新投递消息到指定队列
2.3.3：使用DelayExchange:
插件的使用也非常的简单，声明一个交换机，交换机的类型可以是任意类型，只需要设定delayed属性为trun即可，然后声明队列与其绑定即可
2.3.3.1：声明DelayExchange交换机
基于注解方式（推荐）
基于@Bean的方式
2.3.3.2：发送消息
发送消息，一定要写到x-delay属性，指定延迟时间
2.3.4：总结
延迟队列插件的使用步骤包括哪些？
- 声明一个交换机，添加delayed属性为true
- 发送消息时，添加x-deley头，值为超时时间
3、惰性队列
3.1：消息堆积问题：
当生产者发送消息的速度超过了消费者处理消息的速度，就会导致队列中的消息堆积，知道队列存储消息达到上限，之后发送的消息就会成为死信，可能会被抛弃，这就是消息堆积的问题
解决消息堆积有两种思路：
- 增加更多消费者，提高消费者速度，也就是我们之前说的work queue模式
- 提高队列容量，提高堆积上限
要提高队列容量，把消息保存在内存中显然是不行的
3,2：惰性队列：
从RabbitMQ的3.6.0版本开始，就增加了Lazy Queues的概念，也就是惰性队列，惰性队列的特征如下：
- 接收到消息后直接会存入磁盘而非内存
- 消费者要消费消息时才会从磁盘中读取并加载到内存
- 支持数百万条的消息存储
3.2.1：基于命令行设置lazy-queue
而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，可以通过命令行将一个运行中的队列修改为惰性队列
rabbitmqctl set_policy Lazy "^lazy-queue$" '{"queue-mode":"lazy"}' --apply-to queues
命令解读：
- rabbitmqctl: RabbitMQ命令工具
- set_policy：添加一个策略
- lazy：策略名称，可以自定义
- “^lazy-queue$”：用正则表达式匹配队列的名字
- ‘{“queue-mode”:“lazy”}’：设置队列模式为lazy模式
- --apply-to queues：策略的作用对象，是所有的队列
3.2.2：基于@Bean声明lazy-queue
3.2.3：基于@RabbitListener声明LazyQueue
总结：
消息堆积问题的解决方案：
- 队列上绑定多个消费者，提高消费速度
- 使用惰性队列，可以再mq中保存更多消息
惰性队列的优点有哪些：
- 基于磁盘，消息上限高
- 没有间歇性的page-out，性能比较稳定
惰性队列的优点有哪些？
-基于磁盘存储，消息时效会降低
-性能受限于磁盘的IO
4、MQ集群
4.1：集群分类
RabbitMQ是基于Erlang语言编写，而Erlang又是一个面向并发的语言，天然支持集群模式，RabbitMQ的集群有两种模式：
- 普通集群：是一种分布式集群，将队列分散到集群的各个节点，从而提高整个集群的并发能力
- 镜像集群：是一种主从集群，普通集群的基础上，添加了主备份功能，提高集群的数据可用性
镜像集群索然支持主从，但主从同步并不是强一致性，某些情况下可能有数据丢失的风险。因此在RabbitMQ的3.8版之后，推出了新功能：仲裁集群，用来代替镜像集群，底层采用了Raft协议确保主从数据的数据一致性
4.2：普通集群
普通集群：或者也叫标准集群，具备下列的特征：
- 会在集群的各个节点间共享部分数据，包括：交换机，队列元信息，不包含队列中的消息
- 当访问集群某节点时，如果队列不在该节点，会从数据所在节点传递到当前节点并返回
- 队列所在节点宕机，队列的消息就会丢失
4.3：镜像集群
4.3.1：集群的结构和特征
镜像集群：本质是主从模式，具备下面的特征
- 交换机、队列、队列中的消息会在各个mq的镜像节点之间同步备份
- 创建队列的节点被称为该队列的主节点，备份到的其他节点叫做该队列的镜像节点
- 一个队列的主节点可能是另一个队列的镜像节点
- 所有操作都是在主节点完成的，然后同步给镜像节点
- 主宕机后，镜像节点会替换成新的主节点
4.4：仲裁队列：
4.4.1:集群特征
仲裁队列：仲裁是3.8版本以后才有的新功能，用来替代镜像队列，具备下列特征
- 与镜像队列一样，都是主从模式，支持主从数据同步
- 使用非常简单，没有复杂的配置
- 主从同步基于Raft协议，强一致性
4.4.3：java代码创建仲裁队列：
@Bean
public Queue quorumQueue() {
return QueueBuilder
.durable("quorum.queue") // 持久化
.quorum() // 仲裁队列
.build();
}
4.4.4：SpringAMQP连接MQ集群
注意，这里的address来代替host、port方式
spring:
rabbitmq:
addresses: 192.168.150.105:8071, 192.168.150.105:8072, 192.168.150.105:8073
username: itcast
password: 123321
virtual-host: /