RabbitMQ的交换器类型与队列模式

简介

本文介绍RabbitMQ的交换器类型和队列模式。

本内容也是Java后端面试常见的问题。

RoutingKey与BindingKey

RoutingKey

RoutingKey：路由键。生产者将消息发给交换器的时候，一般会指定一个RoutingKey用来指明这个消息的路由规则，这个RoutingKey需要与交换器类型和绑定键（BindingKey）联合使用才能最终生效。

在交换器类型和绑定键（BindingKey）固定的情况下，生产者可以在发送消息给交换器时，通过指定RoutingKey来决定消息流向哪里。

BindingKey

Binding：绑定。RabbitMQ中通过绑定将交换器与队列关联起来，在绑定的时候一般会指定一个绑定键（BindingKey)，这样RabbitMQ就知道如何正确地将消息路由到队列了。

BindingKey并不是在所有的情况下都生效，它依赖于交换器类型，比如fanout类型的交换器就会无视BindingKey，而是将消息路由到所有绑定到该交换器的队列中。

BindingKey其实也属于路由键中的一种，官方解释为：the routing key to use fot the binding。可以翻译为：在绑定的时候使用的路由键。大多数时候，包括官方文档和RabbitMQ Java API中都把BindingKey和RoutingKey看作RoutingKey，为了避免混淆，可以这么理解：

在使用绑定的时候，其中需要的路由键是BindingKey。
- 涉及的客户端方法为：channel.exchangeBind、channel.queueBind
- 对应的AMQP命令为：Exchange.Bind、Queue.Bind。
在发送消息的时候，其中需要的路由键是RoutingKey。
- 涉及的客户端方法为：channel.basicPublish
- 对应的AMQP命令为：Basic.Publish。

大多数情况下习惯性地将BindingKey写成RoutingKey，尤其是在使用direct类型的交换器的时候。

交换器类型

交换器分为四种，分别是：direct、fanout、topic 和 headers。AMQP协议里还提到另外两种类型：System和自定义，这里不予描述。

前面三种对应的队列模式分别是：路由模式、发布订阅模式和通配符模式。

headers 交换器允许匹配 AMQP 消息的 header 而非路由键，除此之外，header 交换器和 direct 交换器完全一致，但是性能却差很多，因此基本上不会用到该交换器，这里也不详细介绍。

direct

如果路由键完全匹配的话，消息才会被投放到相应的队列。

以上图为例，交换器的类型为direct。

若在发送消息的时候设置路由键为“ab”，则消息会路由到Queue1和Queue2。
若在发送消息的时候设置路由键为“cd”，则消息会路由到Queue2。
若在发送消息的时候设置路由键为“def”，则消息会路由到Queue2。

对应的示例代码如下：

channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME,"ab",
	MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN,
	message.getBytes());

fanout

当发送一条消息到fanout交换器上时，它会把消息投放到关联到此交换器上的所有队列。

以上图为例，交换器的类型为fanout。

在发送消息的时候无论设置路由键为什么，消息都会路由到Queue1和Queue2。就算是设置了Binding Key，fanout会忽视掉。

topic

设置模糊的匹配方式。它规定：

RoutingKey
- 为一个点号“.”分隔的字符串（被点号“.”分隔开的每一段独立的字符串称为一个单词），如“ab.cd.efg”、“aa.bb.ccc”。
BindingKey
- BindingKey和RoutingKey—样也是点号“.”分隔的字符串；
- BindingKey中可以存在两种特殊字符串“*”和“#”，用于做模糊匹配。
  - “*”：匹配一个单词
  - “#”：用于匹配多个单词（可以是零个）

以上图为例，交换器的类型为topic。下边写出不同的路由键的消息会被路由到的队列。

“product.xiaomi.phone”：同时路由到Queue1和Queue2
“department.huawei.it”：只路由到Queue2;
“department.xiaomi.hr”：只路由到Queue1;
“department.huawei.hr”：消息被丢弃或返回给生产者（需设置mandatory参数），因为它不匹配任何路由键。

已有的交换器

在RabbitMQ默认定义一些交换机，主要如下：

1. 空字符串的Direct Exchange

默认交换机（default exchange）实际上是一个由RabbitMQ预先声明好的名字为空字符串的直连交换机（direct exchange）。它有一个特殊的属性使得它对于简单应用特别有用处：那就是每个新建队列（queue）都会自动绑定到默认交换机上，绑定的路由键（routing key）名称与队列名称相同。

如：当你声明了一个名为”hello”的队列，RabbitMQ会自动将其绑定到默认交换机上，绑定（binding）的路由键名称也是为”hello”。因此，当携带着名为”hello”的路由键的消息被发送到默认交换机的时候，此消息会被默认交换机路由至名为”hello”的队列中。即默认交换机看起来貌似能够直接将消息投递给队列，如同我们之前文章里看到一例子。

2. amq.*的名称的交换机

这些是RabbitMQ默认创建的交换机。这些队列名称被预留做RabbitMQ内部使用，不能被应用使用，否则抛出403 (ACCESS_REFUSED)错误

队列模式

简介

模式	说明
简单模式	一个生产者对应一个消费者。无需交换器，只需队列。
work模式	一个生产者对应多个消费者，但是只能有一个消费者获得消息。无需交换器，只需队列。
发布/订阅模式	一个消费者将消息首先发送到交换器，交换器绑定到多个队列，然后被监听该队列的消费者所接收并消费。对应fanout交换器。
路由模式	生产者将消息发送到direct交换器，在绑定队列和交换器的时候有一个路由key，生产者发送的消息会指定一个路由key，那么消息只会发送到相应key相同的队列，接着监听该队列的消费者消费消息。也就是让消费者有选择性的接收消息。对应direct交换器。
主题模式	生产者将消息发送到direct交换器，根据路由key进行完整的匹配（完全相等才发送消息），这里的通配符模式通俗的来讲就是模糊匹配。 *符号“#”表示匹配一个或多个词，符号“”表示匹配一个词。对应topic交换器。**

一个队列，一条消息只会被一个消费者消费（有多个消费者的情况也是一样的）。
订阅模式，路由模式，主题模式，他们的相同点就是都使用了交换机，只不过在发送消息给队列时，添加了不同的路由规则。订阅模式没有路由规则，路由模式为完全匹配规则，主题模式有正则表达式，完全匹配规则。
在订阅模式中可以看到一条消息被多个消费者消费了，不违背第一条总结，因为一条消息被发送到了多个队列中去了。
在交换机模式下：队列和路由规则有关
在有交换机的模式下：生产者只用关心交换机与路由规则即可，无需关心队列
消费者不管在什么模式下：永远不用关心交换机和路由规则，消费者永远只关心队列，消费者直接和队列交互

简单模式

一个生产者对应一个消费者。