C#隊列學習筆記：RabbitMQ基礎知識

    一、引言

    RabbitMQ是Rabbit Message Queue的簡寫，但不能僅僅理解其為消息隊列，消息代理更合適。RabbitMQ是一個由 Erlang 語言開發的AMQP（高級消息隊列協議）的開源實現，其內部結構如下：

    RabbitMQ作為一個消息代理，主要和消息打交道，負責接收並轉發消息。RabbitMQ提供了可靠的消息機制、跟蹤機制和靈活的消息路由，支持消息集群和分散式部署。適用於排隊演算法、秒殺活動、消息分發、非同步處理、數據同步、處理耗時任務、CQRS等應用場景。

    二、基礎概念

     講解基礎概念之前，先來構造一個整體結構圖，以方便我們更好地去理解RabbitMQ的基本原理。

    通過上面這張結構圖，能夠清晰地瞭解到Send Message到Receive Message的一個大致流程。

    2.1、Queue

    Queue（隊列）在RabbitMQ中的作用是存儲消息，隊列的特性是先進先出。上圖可以清晰地看到Client A和Client B是生產者，生產者生產消息最終被送到RabbitMQ的內部對象Queue中去，而消費者則是從Queue中取出數據，可以簡化表示為：

    生產者Send Message，“A”被傳送到Queue中，消費者發現消息隊列Queue中有訂閱的消息，就會將這條消息A讀取出來進行一系列的業務操作。這裡是一個消費者對應一個隊列Queue，也可以多個消費者訂閱同一個隊列Queue，此時就會將Queue裡面的消息平分給其他的消費者，但是會存在一個問題就是如果每個消息的處理時間不同，就會導致某些消費者一直在忙碌中，而有的消費者處理完消息後一直處於空閑狀態。這時我們可以使用prefetchCount來限制每次發送給消費者消息的個數，詳情見下圖所示：

    這裡的prefetchCount=1是指每次從Queue中發送一條消息，等消費者處理完這條消息後，Queue會再發送一條消息給消費者。

    2.2、Exchange

    在本節開頭的結構圖中我們留下了一個坑：消費者Client A和消費者Client B，是如何知道要發送的消息是給Queue1還是給Queue2的呢？下麵讓我們來解開這個面紗。首先要明確的一點是：生產者生產的消息並不是直接發送給消息隊列Queue的，而是要經過Exchange（交換器）將消息路由到一個或多個Queue，當然這裡還會對不符合路由規則的消息進行丟棄，這個涉及到後面要講的Exchange Type。那麼Exchange是怎樣將消息準確地推送到對應的Queue的呢？功勞最大的當屬Binding。RabbitMQ通過Binding將Exchange和Queue鏈接在一起，這樣Exchange就知道如何將消息準確地推送到Queue中去了，簡單示意圖如下所示：

    生產者將消息發送給Exchange的時候，一般會產生一個Routing Key，而通過Binding鏈接Exchange和Queue的時候，一般會指定一個Binding Key。當Routing Key與Binding Key對應得上的時候，消息就會發送到對應的Queue中去。

     2.3、Exchange Type

    Exchange Type有4種，不同的類型有著不同的策略，也就意味著類型的不同將決定著綁定的Queue的不同。換言之，生產者發送了一個消息，Routing Key的規則是A，那麼生產者會將Routing Key=A的消息推送到Exchange中，這時候Exchange根據自己的規則去篩選生產者發來的消息。

• fanout

    fanout類型的Exchange，路由規則非常簡單：它會把所有發送到該Exchange的消息，路由到所有與它綁定的Queue中。

    上圖所示，生產者（P）將消息1推送到Exchange，由於Exchange Type=fanout，這時候會遵循fanout的規則將消息推送到所有與它綁定的Queue中(上圖的兩個Queue)，最後給兩個消費者消費。

• direct

    direct類型的Exchange，路由規則也很簡單：它會把消息路由到那些Routing Key與Binding Key完全匹配的Queue中。

    當生產者（P）發送消息時Rotuing key=booking，Exchange獲取到生產者發送過來的消息後，會根據自身的規則進行匹配相應的Queue，這時發現Queue1和Queue2都符合，就會將消息傳送給這兩個隊列。如果我們以Rotuing key=create和Rotuing key=confirm發送消息時，這時消息只會被推送到Queue2隊列中，其它Routing Key的消息將會被丟棄。

• topic

    如果說前面的direct規則是嚴格意義上的匹配（即Routing Key必須與Binding Key相匹配的時候才將消息傳送給Queue），那麼topic這個規則就是模糊匹配，可以通過通配符滿足一部分規則就可以傳送，它的約定是：

    1）Routing Key為一個句點號“. ”分隔的字元串（我們將被句點號“. ”分隔開的每一段獨立的字元串稱為一個單詞），如“stock.usd.nyse”、“nyse.vmw”、“quick.orange.rabbit”。

    2）Binding Key與Routing Key一樣也是句點號“. ”分隔的字元串。

    3）Binding Key中可以存在兩種特殊字元“*”與“#”，用於做模糊匹配，其中“*”用於匹配一個單詞，“#”用於匹配多個單詞（可以是零個）。

    當生產者發送消息Routing Key=F.C.E的時候，這時候只滿足Queue1，所以會被路由到Queue1中；如果Routing Key=A.C.E這時候會被同時路由到Queue1和Queue2中；如果Routing Key=A.F.B時，這時只會路由到Queue2中。

• headers

    headers類型的Exchange，不依賴於Routing Key與Binding Key的匹配規則來路由消息，而是根據發送的消息內容中的headers屬性進行匹配。

    在綁定Exchange與Queue時指定一組鍵值對，當消息發送到Exchange時，RabbitMQ會取到該消息的headers（也是一個鍵值對的形式），並對比其中的鍵值對是否完全匹配Exchange與Queue綁定時指定的鍵值對，如果完全匹配則消息會路由到該Queue，否則不會路由到該Queue。該類型的Exchange沒有用到過（不過也應該很有用武之地），所以不作介紹。

    下麵對4種Exchange類型進行簡要的表格整理：

    2.4、補充說明

    ConnectionFactory、Connection、Channel：都是RabbitMQ對外API中最基本的對象。

    ConnectionFactory：Connection的製造工廠。

    Connection：RabbitMQ的socket鏈接，它封裝了socket協議相關的邏輯。Connection建立一個TCP連接，生產者和消費者通過TCP連接到RabbitMQ Server。

    Channel：

    1）Channel是與RabbitMQ打交道的最重要的一個介面，我們大部分的業務操作都是通過Channel這個介面來完成的，包括定義Exchange與Queue、綁定Exchange與Queue、發佈消息等。

    2）Channel虛擬連接，是建立在上面TCP連接的基礎上。數據流動都是通過Channel來進行的，為什麼不是直接在TCP連接上進行數據流動呢？是因為建立和關閉TCP連接是有代價的。頻繁地建立與關閉TCP連接對於系統的性能有很大的影響，而且TCP的連接數也有限制，這也限制了系統處理高併發的能力，而在TCP連接中建立Channel是沒有上述代價的。

    參考自：

    https://www.cnblogs.com/dwlsxj/p/RabbitMQ.html

    https://www.cnblogs.com/sheng-jie/p/7192690.html