RabbitMQ消息隊列詳解：使用、優化和應用場景

一、什麼是消息隊列

在軟件系統中，不同應用程序之間經常需要進行異步通信。通常情況下，這些通信實現起來非常複雜。使用消息隊列可以解決這個問題。

消息隊列就是一種分布式的消息傳遞系統。消息發送者把消息發送給隊列，消息接收者從隊列中獲取消息來進行處理。消息傳遞過程中，隊列就像一個中間代理，並且具有消息緩存的功能。這樣，消息發送者和接收者就可以獨立進行操作，並且不會出現因為通信故障導致的消息丟失情況。

二、為什麼要使用消息隊列

使用消息隊列的主要目的是為了解耦合。異步通信可以讓系統中的應用程序之間不需要進行直接交互，從而減少了它們之間的依賴關係。消息隊列還可以減輕系統負載，針對高並發場景，消息隊列可以幫助處理大量流量並發請求，從而避免系統崩潰。

三、使用場景

下面介紹一些常見的使用場景：

1、任務隊列：MQ可以代替定時任務框架。定時任務的缺點在於無法對細微的更新進行感知，並且隨着時間的推移，任務積累得越來越多。而使用MQ則可以進行及時的任務派發。

2、處理程序解耦合：服務A想要調用服務B，但是它們的依賴關係很緊密。如果他們之間使用消息隊列，那麼兩個應用程序就沒有直接的依賴關係。因此，可以在不改變代碼的情況下，對服務A和服務B進行部署和更新。

3、流量削峰：應用程序處理流量的峰值是自然而然的，但是如果峰值超出了它的承載能力，這可能會導致應用程序崩潰。使用消息隊列，程序可以在峰值時刻暫存請求，等到峰值結束後再慢慢處理這些請求。這就是流量削峰。

四、RabbitMQ使用教程

1、同步阻塞模式

import pika

connection = pika.BlockingConnection(
    pika.ConnectionParameters(host='localhost'))
channel = connection.channel()

channel.queue_declare(queue='hello')

channel.basic_publish(exchange='', routing_key='hello', body='Hello World!')
print(" [x] Sent 'Hello World!'")
connection.close()

上述代碼演示了消費者向隊列發送消息的過程。BlockingConnection方法返回一個Connection對象，Channel對象則用於發消息。

2、接收消息

import pika

def callback(ch, method, properties, body):
    print(" [x] Received %r" % body)

connection = pika.BlockingConnection(
    pika.ConnectionParameters(host='localhost'))
channel = connection.channel()

channel.queue_declare(queue='hello')

channel.basic_consume(queue='hello', on_message_callback=callback, auto_ack=True)

print(' [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C')
channel.start_consuming()

上述代碼演示了消費者從隊列中接收消息的過程。basic_consume()方法表示從隊列開始消費消息，當有消息到達時，就會觸發回調函數callback()。這個回調函數打印出消息內容。

3、優化

下面介紹一些RabbitMQ的優化措施：

1、消息持久化：當消息被發送到隊列後，如果在RabbitMQ關閉前都沒有被消費，那麼這條消息就會被刪除。所以，為了防止消息在RabbitMQ宕機後丟失，需要將消息持久化。

import pika

connection = pika.BlockingConnection(
    pika.ConnectionParameters(host='localhost'))
channel = connection.channel()

channel.queue_declare(queue='hello', durable=True)

channel.basic_publish(
    exchange='',
    routing_key='hello',
    body='Hello World!',
    properties=pika.BasicProperties(delivery_mode=2)
)
print(" [x] Sent 'Hello World!'")
connection.close()

將消息持久化的方法是將隊列的durable參數和消息的delivery_mode參數均設置為2。

2、利用Publisher Confirms實現事務控制：所有發送到RabbitMQ服務中的消息都會由RabbitMQ作為生產者發送到交換器。

import pika

connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))

channel = connection.channel()

channel.confirm_delivery()  # 開啟delivery_confirm模式

channel.basic_publish(exchange='',
                      routing_key='hello.pika.confirm',
                      body='hello world from pika confirm.',
                      properties=pika.BasicProperties(
                          delivery_mode=2,  # 確認消息持久化
                      ))

confirmed = channel.wait_for_confirms()
if confirmed:
    print('消息發送成功')
else:
    print('消息發送失敗')
    
connection.close()

在開啟delivery_confirm模式後，每次發送一條消息，都要等待Broker的回應，只有Broker出現問題或者消息寫入後收不到Broker回應才會觸發confirm回調函數。

五、應用場景

消息隊列適用於很多場景，如：

1、電商場景：解決訂單流程中庫存鎖定、創建訂單、支付等問題。MQ在這場景中主要用於訂單下發和處理，並且在處理這些訂單的時候，需要根據產品庫存、用戶餘額等信息進行處理。

2、異步處理：在大數據處理或計算過程中，結果處理時間較長，需要將任務分到不同的節點進行異步處理，這樣可以節省大量計算資源。

3、發布訂閱模式：氣象局、證券公司等需要實時發布信息的機構可以使用RabbitMQ實現信息的實時訂閱。

六、結束語

消息隊列已經成為了現代軟件工程中不可或缺的重要組件。本文介紹了RabbitMQ的使用和優化，以及應用場景。希望通過本文的介紹，能夠讓讀者更好地理解消息隊列的工作原理並且應用到實際場景中。