三.RabbitMQ之异步消息队列（Work Queue）

　　上一篇文章简要介绍了RabbitMQ的基本知识点，并且写了一个简单的发送和接收消息的demo.这一篇文章继续介绍关于Work Queue（工作队列）方面的知识点，用于实现多个工作进程的分发式任务。

　　一.Work Queues：我们可以把它翻译成工作队列，他有什么用呢？它的主要作用就是规避了实时的执行资源密集型任务（ resource-intensive task），因为这会造成响应时间过长，影响用户体验。Work Queues通过把一些实时性不强的任务存储到消息队列中，然后后台的工作者（worker）会在特定的情况下完成这些任务。

　　举个例子来说，用户注册是一个资源密集型的任务，因为它需要经过存储用户基本信息（用户名，邮箱，密码），发送邮箱验证码、或者更有甚者，存入注册日志（操作日志）等步骤。传统的串行做法如下所示。

　　

　　可以看到，在用户填写完注册信息并点击提交以后，需要经历3个步骤，其中第一个步骤，判断注册信息是否合法，合法则存入数据库，这是注册的核心步骤，而后面两个步骤并不是十分迫切，无需在这个请求中马上完成。而传统的串行模式一般都是在一个请求中塞满逻辑处理，无论是否迫切的逻辑请求。这样会大大加重一个请求的负担，无论是用户等待时间，程序的压力上，都不是一种好的做法。

　　尤其是对于web应用，我们知道一个web请求是一个短连接，在一个短连接中做过于复杂的逻辑运算操作，显然是不合适的。所以消息分布队列在web应用中尤为有用。

　　我们将上述串行的的方式改为用消息队列的形式来实现，可以看到此时我把一个请求里面做的事情分解到三个请求来实现，这样每个请求的时间都降低了，特别对于用户而言，他的等待时间大大减少，而这样也可以充分利用了cpu的性能。

以上便是工作队列主要的原理及优点。

二.一个work queues的demo

　　延续上一个demo的轨迹，并结合我们举的注册的例子，模拟用户注册业务。

　　1.首先，我们编写一个生产者，它除了执行将注册数据存储进数据库的方法外，还向RabbitMQ队列里发送了两条消息，分别用于存储有关邮箱验证和日志存储的内容。代码如下。

　　

package com.xdx.learn;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

import net.sf.json.JSONObject;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;

public class NewTask {
    private final static String QUEUE_NAME="register";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        ConnectionFactory factory=new ConnectionFactory();
        factory.setHost("192.168.1.195");//服务器ip
        factory.setPort(5672);//端口
        factory.setUsername("xdx");//登录名
        factory.setPassword("xxxxx");//密码
        Connection connection=factory.newConnection();//建立连接
        Channel channel=connection.createChannel();//建立频道
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);//建立一个队列
        System.out.println("首先，保存用户注册数据到数据库");
        JSONObject jsonObjet1=new JSONObject();
        jsonObjet1.put("msgType", "email");//该消息是针对发送验证邮件的。
        jsonObjet1.put("content", "执行发送验证邮件到邮箱操作");
        String message1=jsonObjet1.toString();
        channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message1.getBytes());//发布第一个异步消息
        System.out.println(channel+" Sent '"+message1+"'");
        JSONObject jsonObject2=new JSONObject();
        jsonObject2.put("msgType", "log");//该消息针对存储操作日志
        jsonObject2.put("content", "执行存储操作日志的操作");
        String message2=jsonObject2.toString();
        channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message2.getBytes());//发布第二个异步消息
        System.out.println(channel+" Sent '"+message2+"'");
        channel.close();
        connection.close();
    }
}

　　由上面的代码我们知道我们可以传输较为复杂的消息，我们用一个json类型对象来封装消息，并将该消息存储到消息队列中。执行上述代码，得到结果如下。

　　首先，保存用户注册数据到数据库
　　AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作"}'
　　AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作"}'

　　然后我们再到RabbitMQ的后台看看现在的queue的情况，发现多了一个名叫register的queue，并且在该queue中有两个消息，如下图所示。

　　2.接下来我们编写一个消费者worker1，在worker1中，根据接收到的消息类型，调用不同的处理方法来处理消息中的任务。如下所示。

　　

package com.xdx.learn;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

import net.sf.json.JSONObject;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.Consumer;
import com.rabbitmq.client.DefaultConsumer;
import com.rabbitmq.client.AMQP;
import com.rabbitmq.client.Envelope;

public class Worker1 {
    private final static String QUEUE_NAME="register";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        //下面的配置与生产者相对应
        ConnectionFactory factory=new ConnectionFactory();
        factory.setHost("192.168.1.195");//服务器ip
        factory.setPort(5672);//端口
        factory.setUsername("xdx");//登录名
        factory.setPassword("xxxxx");//密码
        Connection connection=factory.newConnection();
        final Channel channel=connection.createChannel();
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        System.out.println(" worker1 Waiting for messages. To exit press CTRL+C");
        //每次从队列获取的数量
        channel.basicQos(1);
        //defaultConsumer实现了Consumer，我们将使用它来缓存生产者发送过来储存在队列中的消息。当我们可以接收消息的时候，从中获取。
        Consumer consumer=new DefaultConsumer(channel){
             @Override
              public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                                         AMQP.BasicProperties properties, byte[] body)
                  throws IOException {
                String message = new String(body, "UTF-8");
                try {
                     JSONObject jsonObject=JSONObject.fromObject(message);
                        String msgType=jsonObject.get("msgType").toString();
                        System.out.println(" wokrer1 Received message,msgType is " + msgType);
                        if(msgType.equals("email")){
                            //调用邮箱验证代码
                            System.out.println("worker1 do "+jsonObject.get("content"));
                        }else{
                            //调用日志保存代码
                            System.out.println("worker1 do "+jsonObject.get("content"));
                        }
                } catch (Exception e) {
                     channel.abort();
                }finally{
                    System.out.println("Worker1 Done");
                    //注意这句为必须，否则会造成RabbitMQ因为重复的重新发送已处理的消息而内存溢出
                    channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(),false);
                }
               
              }
        };
        //接收到消息以后，推送给RabbitMQ，确认收到了消息。第二个参数为false，表示手动确认消息处理完毕
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, consumer);
    }

}

　　执行上述的代码，可以得到如下结果

 　　worker1 Waiting for messages. To exit press CTRL+C
　　 wokrer1 Received message,msgType is email
　　worker1 do 执行发送验证邮件到邮箱操作
　　Worker1 Done
 　　wokrer1 Received message,msgType is log
　　worker1 do 执行存储操作日志的操作
　　Worker1 Done

　　可以看到我们能够解析到消息里面的内容，并且根据不同的消息类别调用不同的处理逻辑，上述代码需要注意的知识点均有注释。执行完毕后，再到RabbitMQ后台查看，发现待处理消息已经为0.

　　3.并发处理，我们稍微改动一下NewTask方法，让它一次性发送多条消息到队列中。

　　

package com.xdx.learn;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

import net.sf.json.JSONObject;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;

public class NewTask {
    private final static String QUEUE_NAME="register";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        ConnectionFactory factory=new ConnectionFactory();
        factory.setHost("192.168.1.195");//服务器ip
        factory.setPort(5672);//端口
        factory.setUsername("xdx");//登录名
        factory.setPassword("xxxxx");//密码
        Connection connection=factory.newConnection();//建立连接
        Channel channel=connection.createChannel();//建立频道
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);//建立一个队列
        System.out.println("向消息队列中插入10条邮箱验证消息和10条日志存储消息");
        for(int i=0;i<10;i++){
            JSONObject jsonObjet1=new JSONObject();
            jsonObjet1.put("msgType", "email");//该消息是针对发送验证邮件的。
            jsonObjet1.put("content", "执行发送验证邮件到邮箱操作"+i);
            String message1=jsonObjet1.toString();
            channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message1.getBytes());//发布第一个异步消息
            System.out.println(channel+" Sent '"+message1+"'");
            JSONObject jsonObject2=new JSONObject();
            jsonObject2.put("msgType", "log");//该消息针对存储操作日志
            jsonObject2.put("content", "执行存储操作日志的操作"+i);
            String message2=jsonObject2.toString();
            channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message2.getBytes());
            System.out.println(channel+" Sent '"+message2+"'");
        }
        
        channel.close();
        connection.close();
    }
}

　　执行结果如下：

向消息队列中插入10条邮箱验证消息和10条日志存储消息
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作0"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作0"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作1"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作1"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作2"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作2"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作3"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作3"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作4"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作4"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作5"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作5"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作6"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作6"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作7"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作7"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作8"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作8"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"email","content":"执行发送验证邮件到邮箱操作9"}'
AMQChannel(amqp://xdx@192.168.1.195:5672/,1) Sent '{"msgType":"log","content":"执行存储操作日志的操作9"}'

 　这样以后，现在队列中已经有了20条的数据，如下所示。

　　

　　可以看到生产者已经生产成功，接下来我再编写一个消费者Worker2，用于分担Worker1的负担，它的代码与worker2基本类似，我们修改了worker1和worker2的代码，加入睡眠机制，每一个worker执行完消息的任务以后，如下。

package com.xdx.learn;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

import net.sf.json.JSONObject;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.Consumer;
import com.rabbitmq.client.DefaultConsumer;
import com.rabbitmq.client.AMQP;
import com.rabbitmq.client.Envelope;

public class Worker2 {
    private final static String QUEUE_NAME="register";

    public static void main(String[] args) throws IOException, TimeoutException {
        //下面的配置与生产者相对应
        ConnectionFactory factory=new ConnectionFactory();
        factory.setHost("192.168.1.195");//服务器ip
        factory.setPort(5672);//端口
        factory.setUsername("xdx");//登录名
        factory.setPassword("xxxx");//密码
        Connection connection=factory.newConnection();
        final Channel channel=connection.createChannel();
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
        //每次从队列获取的数量
        channel.basicQos(1);
        //defaultConsumer实现了Consumer，我们将使用它来缓存生产者发送过来储存在队列中的消息。当我们可以接收消息的时候，从中获取。
        Consumer consumer=new DefaultConsumer(channel){
             @Override
              public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope,
                                         AMQP.BasicProperties properties, byte[] body)
                  throws IOException {
                String message = new String(body, "UTF-8");
                try {
                     JSONObject jsonObject=JSONObject.fromObject(message);
                        String msgType=jsonObject.get("msgType").toString();
                        if(msgType.equals("email")){
                            //调用邮箱验证代码
                            System.out.println("worker2 do "+jsonObject.get("content"));
                        }else{
                            //调用日志保存代码
                            System.out.println("worker2 do "+jsonObject.get("content"));
                        }
                } catch (Exception e) {
                     channel.abort();
                }finally{
                    channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(),false);
                  //执行以后睡一会，好让其他的worker有机会执行任务
                    try {
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
               
              }
        };
        //接收到消息以后，推送给RabbitMQ，告诉他确认收到了消息。第二个参数为false，表示手动确认消息处理完毕
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, consumer);
    }

}

　　现在我同时执行worker1和worker2的代码。

这样以后，在RabbitMQ的控制台，已经没有未处理的消息了。

 　　可以看到worker1和worker2确实分工合作，共同处理了这些消息队列中的任务。

　　三.扩展

　　1.message acknowledgment（消息确认）：如果消费者在没有处理完一个消息就挂掉了，则这个消息就会遗失，所以必须在消费者代码中通知给RabbitMQ。默认是手动通知的，这样可以确保消息不会遗失。如果没有接收到确认，RabbitMQ会指派另外一个消费者处理任务。 channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(),false);和channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, consumer);都是必须的，否则会造成RabbitMQ无法释放已经处理过的消息和导致内存溢出。

　　2.Message durability（消息持久化）：可修改channel.queueDeclare("task_queue", durable, false, false, null);及channel.basicPublish("", "task_queue", MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN, message.getBytes());来使消息能持久化。需要注意的是，如果一个queue已经定义为非持久化，则不能再改为持久化，会出错，此时必须定义一个新的queue(换个名字）

　　3.Fair dispatch（分配策略）：默认情况下，RabbitMQ会平均的分配消息给消费者，它不会管这个消费者目前手上有多少未完成的任务，这可能会造成有的消费者很忙，有的消费者很闲。通过channel.basicQos(1);可以指定消费者每次只接收一条消息，只有当这条消息已经处理完毕，并且确认以后，才接收下一条的消息。