C#队列学习笔记：RabbitMQ基础知识

一、引言

RabbitMQ是Rabbit Message Queue的简写，但不能仅仅理解其为消息队列，消息代理更合适。RabbitMQ是一个由 Erlang 语言开发的AMQP（高级消息队列协议）的开源实现，其内部结构如下：

RabbitMQ作为一个消息代理，主要和消息打交道，负责接收并转发消息。RabbitMQ提供了可靠的消息机制、跟踪机制和灵活的消息路由，支持消息集群和分布式部署。适用于排队算法、秒杀活动、消息分发、异步处理、数据同步、处理耗时任务、CQRS等应用场景。

二、基础概念

讲解基础概念之前，先来构造一个整体结构图，以方便我们更好地去理解RabbitMQ的基本原理。

C#队列学习笔记：RabbitMQ基础知识

通过上面这张结构图，能够清晰地了解到Send Message到Receive Message的一个大致流程。

2.1、Queue

Queue（队列）在RabbitMQ中的作用是存储消息，队列的特性是先进先出。上图可以清晰地看到Client A和Client B是生产者，生产者生产消息最终被送到RabbitMQ的内部对象Queue中去，而消费者则是从Queue中取出数据，可以简化表示为：

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生产者Send Message，“A”被传送到Queue中，消费者发现消息队列Queue中有订阅的消息，就会将这条消息A读取出来进行一系列的业务操作。这里是一个消费者对应一个队列Queue，也可以多个消费者订阅同一个队列Queue，此时就会将Queue里面的消息平分给其他的消费者，但是会存在一个问题就是如果每个消息的处理时间不同，就会导致某些消费者一直在忙碌中，而有的消费者处理完消息后一直处于空闲状态。这时我们可以使用prefetchCount来限制每次发送给消费者消息的个数，详情见下图所示：

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这里的prefetchCount=1是指每次从Queue中发送一条消息，等消费者处理完这条消息后，Queue会再发送一条消息给消费者。

2.2、Exchange

在本节开头的结构图中我们留下了一个坑：消费者Client A和消费者Client B，是如何知道要发送的消息是给Queue1还是给Queue2的呢？下面让我们来解开这个面纱。首先要明确的一点是：生产者生产的消息并不是直接发送给消息队列Queue的，而是要经过Exchange（交换器）将消息路由到一个或多个Queue，当然这里还会对不符合路由规则的消息进行丢弃，这个涉及到后面要讲的Exchange Type。那么Exchange是怎样将消息准确地推送到对应的Queue的呢？功劳最大的当属Binding。RabbitMQ通过Binding将Exchange和Queue链接在一起，这样Exchange就知道如何将消息准确地推送到Queue中去了，简单示意图如下所示：

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生产者将消息发送给Exchange的时候，一般会产生一个Routing Key，而通过Binding链接Exchange和Queue的时候，一般会指定一个Binding Key。当Routing Key与Binding Key对应得上的时候，消息就会发送到对应的Queue中去。

2.3、Exchange Type

Exchange Type有4种，不同的类型有着不同的策略，也就意味着类型的不同将决定着绑定的Queue的不同。换言之，生产者发送了一个消息，Routing Key的规则是A，那么生产者会将Routing Key=A的消息推送到Exchange中，这时候Exchange根据自己的规则去筛选生产者发来的消息。

fanout

fanout类型的Exchange，路由规则非常简单：它会把所有发送到该Exchange的消息，路由到所有与它绑定的Queue中。

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上图所示，生产者（P）将消息1推送到Exchange，由于Exchange Type=fanout，这时候会遵循fanout的规则将消息推送到所有与它绑定的Queue中(上图的两个Queue)，最后给两个消费者消费。

direct

direct类型的Exchange，路由规则也很简单：它会把消息路由到那些Routing Key与Binding Key完全匹配的Queue中。

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当生产者（P）发送消息时Rotuing key=booking，Exchange获取到生产者发送过来的消息后，会根据自身的规则进行匹配相应的Queue，这时发现Queue1和Queue2都符合，就会将消息传送给这两个队列。如果我们以Rotuing key=create和Rotuing key=confirm发送消息时，这时消息只会被推送到Queue2队列中，其它Routing Key的消息将会被丢弃。

topic

如果说前面的direct规则是严格意义上的匹配（即Routing Key必须与Binding Key相匹配的时候才将消息传送给Queue），那么topic这个规则就是模糊匹配，可以通过通配符满足一部分规则就可以传送，它的约定是：

1）Routing Key为一个句点号“. ”分隔的字符串（我们将被句点号“. ”分隔开的每一段独立的字符串称为一个单词），如“stock.usd.nyse”、“nyse.vmw”、“quick.orange.rabbit”。

2）Binding Key与Routing Key一样也是句点号“. ”分隔的字符串。

3）Binding Key中可以存在两种特殊字符“*”与“#”，用于做模糊匹配，其中“*”用于匹配一个单词，“#”用于匹配多个单词（可以是零个）。

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当生产者发送消息Routing Key=F.C.E的时候，这时候只满足Queue1，所以会被路由到Queue1中；如果Routing Key=A.C.E这时候会被同时路由到Queue1和Queue2中；如果Routing Key=A.F.B时，这时只会路由到Queue2中。

headers

headers类型的Exchange，不依赖于Routing Key与Binding Key的匹配规则来路由消息，而是根据发送的消息内容中的headers属性进行匹配。

在绑定Exchange与Queue时指定一组键值对，当消息发送到Exchange时，RabbitMQ会取到该消息的headers（也是一个键值对的形式），并对比其中的键值对是否完全匹配Exchange与Queue绑定时指定的键值对，如果完全匹配则消息会路由到该Queue，否则不会路由到该Queue。该类型的Exchange没有用到过（不过也应该很有用武之地），所以不作介绍。

下面对4种Exchange类型进行简要的表格整理：

Exchange规则

类型名称

类型描述

fanout

把所有发送到该Exchange的消息路由到所有与它绑定的Queue中

direct

Routing Key==Binding Key

topic

简称模糊匹配

headers

Exchange不依赖于Routing Key与Binding Key的匹配规则来路由消息，而是根据发送的消息内容中的headers属性进行匹配。

2.4、补充说明

ConnectionFactory、Connection、Channel：都是RabbitMQ对外API中最基本的对象。

ConnectionFactory：Connection的制造工厂。

Connection：RabbitMQ的socket链接，它封装了socket协议相关的逻辑。Connection建立一个TCP连接，生产者和消费者通过TCP连接到RabbitMQ Server。

Channel：

1）Channel是与RabbitMQ打交道的最重要的一个接口，我们大部分的业务操作都是通过Channel这个接口来完成的，包括定义Exchange与Queue、绑定Exchange与Queue、发布消息等。

2）Channel虚拟连接，是建立在上面TCP连接的基础上。数据流动都是通过Channel来进行的，为什么不是直接在TCP连接上进行数据流动呢？是因为建立和关闭TCP连接是有代价的。频繁地建立与关闭TCP连接对于系统的性能有很大的影响，而且TCP的连接数也有限制，这也限制了系统处理高并发的能力，而在TCP连接中建立Channel是没有上述代价的。

参考自：

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

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

https://www.cnblogs.com/davenkin/p/rabbitmq-best-practices.html