Java面试高频问题之RabbitMQ系列全面解析
作者：张起灵-小哥
1.RabbitMQ是什么？
RabbitMQ是一款开源的，Erlang编写的，基于AMQP（高级消息队列协议）协议的消息中间件。
2.为什么要使用消息队列？
从本质上来说是因为互联网的快速发展，业务不断扩张，促使技术架构需要不断的演进。
从以前的单体架构到现在的微服务架构，成百上千的服务之间相互调用和依赖。从互联网初期一个服务器上有 100 个在线用户已经很了不得，到现在坐拥10亿日活的微信。此时，我们需要有一个「工具」来解耦服务之间的关系、控制资源合理合时的使用以及缓冲流量洪峰等等。因此，消息队列就应运而生了。
它常用来实现：异步处理、服务解耦、流量控制（削峰）。
3.说说RabbitMQ中的几大组件
- Broker：接收和分发消息的应用，RabbitMQ Server 就是 Message Broker。
- Virtual host：出于多租户和安全因素设计的，把 AMQP 的基本组件划分到一个虚拟的分组中，类似于网络中的 namespace 概念。当多个不同的用户使用同一个 RabbitMQ server 提供的服务时，可以划分出多个 vhost，每个用户在自己的 vhost 创建 exchange／queue 等。
- Connection：publisher／consumer 和 broker 之间的 TCP 连接Channel：如果每一次访问 RabbitMQ 都建立一个 Connection，在消息量大的时候建立 TCP Connection 的开销将是巨大的，效率也较低。Channel 是在 connection 内部建立的逻辑连接，如果应用程序支持多线程，通常每个 thread 创建单独的 channel 进行通讯，AMQP method 包含了 channel id 帮助客户端和 message broker 识别 channel，所以 channel 之间是完全隔离的。 l Channel 作为轻量级的Connection 极大减少了操作系统建立 TCP connection 的开销。
- Exchange ： message 到达 broker 的第一站，根据分发规则，匹配查询表中的 routing key，分发消息到 queue 中去。常用的类型有：direct (point-to-point), topic (publish-subscribe) and fanout(multicast)。
- Queue ： 消息最终被送到这里等待 consumer 取走。
- Binding ： exchange 和 queue 之间的虚拟连接，binding 中可以包含 routing key，Binding 信息被保存到 exchange 中的查询表中，用于 message 的分发依据。
- Producer：消息生产者，就是投递消息的一方。消息一般包含两个部分：消息体（
payload)和标签(Label)。 - Consumer：消费消息，也就是接收消息的一方。消费者连接到RabbitMQ服务器，并订阅到队列上。消费消息时只消费消息体，丢弃标签。
4.消息队列有什么优缺点？
优点上面已经说了，就是在特殊场景下有其对应的好处，解耦、异步、削峰。缺点有以下几个：
- 系统可用性降低：系统引入的外部依赖越多，越容易挂掉。万一 MQ 挂了，MQ 一挂，整套系统崩 溃，你不就完了？
- 系统复杂度提高：硬生生加个 MQ 进来，你怎么保证消息没有重复消费？怎么处理消息丢失的情况？
- 怎么保证消息传递的顺序性？问题一大堆。
- 一致性问题：A 系统处理完了直接返回成功了，人都以为你这个请求就成功了；但是问题是，要是 BCD 三个系统那里，BD 两个系统写库成功了，结果 C 系统写库失败了，咋整？你这数据就不一致 了。
5.如何保证消息的可靠性？
消息到MQ的过程中搞丢，MQ自己搞丢，MQ到消费过程中搞丢。
生产者到RabbitMQ：事务机制和Confirm机制，注意：事务机制和 Confirm 机制是互斥的，两者不能共存，会导致 RabbitMQ 报错。
RabbitMQ自身：持久化、集群、普通模式、镜像模式。
RabbitMQ到消费者：basicAck机制、死信队列、消息补偿机制。
6.RabbitMQ中常见交换机类型有哪些？
- fanout：把所有发送到该交换器的消息路由到所有与该交换器绑定的队列中。
- direct：把消息路由到BindingKey和RoutingKey完全匹配的队列中。
- topic：
RoutingKey 为一个 点号'.': 分隔的字符串。比如: szh.name.love
BindingKey和RoutingKey一样也是点号“.“分隔的字符串。
BindingKey可使用 * 和 # 用于做模糊匹配，*匹配一个单词，#匹配多个或者0个
7.生产者发送消息的过程是怎样的？
Producer先连接到Broker，建立连接Connection，开启一个信道(Channel)。Producer声明一个交换器并设置好相关属性。Producer声明一个队列并设置好相关属性。Producer通过路由键将交换器和队列绑定起来。Producer发送消息到Broker,其中包含路由键、交换器等信息。- 相应的交换器根据接收到的路由键查找匹配的队列。
- 如果找到，将消息存入对应的队列，如果没有找到，会根据生产者的配置丢弃或者退回给生产者。
- 关闭信道，关闭连接。
8.消费者接收消息的过程是怎样的？
Producer先连接到Broker，建立连接Connection，开启一个信道(Channel)。- 向
Broker请求消费响应的队列中的消息，可能会设置响应的回调函数。 - 等待
Broker回应并投递相应队列中的消息，接收消息。 - 消费者确认收到的消息，
ack。 RabbitMQ从队列中删除已经确定的消息。- 关闭信道，关闭连接。
9.交换机无法根据自身类型和路由键找到符合条件队列时，有哪些处理方法？
- mandatory ：true 返回消息给生产者。
- mandatory : false 直接丢弃。
10.什么是死信队列？导致死信的原因有哪些？
死信，DLX，全称为 Dead-Letter-Exchange，死信交换器，死信邮箱。顾名思义就是无法被消费的消息，一般来说，producer 将消息投递到 broker 或者直接到 queue 里了，consumer 从 queue 取出消息进行消费，但某些时候由于特定的原因导致 queue 中的某些消息无法被消费，这样的消息如果没有后续的处理，就变成了死信，有死信自然就有了死信队列。
- 消息 TTL 过期
- 队列达到最大长度 (队列满了，无法再添加数据到 mq 中)
- 消息被拒绝 (basic.reject 或 basic.nack) 并且 requeue=false.
11.什么是延迟队列？使用场景有哪些？
存储对应的延迟消息，指当消息被发送以后，并不想让消费者立刻拿到消息，而是等待特定时间后，消费者才能拿到这个消息进行消费。
- 订单在十分钟之内未支付则自动取消。
- 新创建的店铺，如果在十天内都没有上传过商品，则自动发送消息提醒。
- 用户注册成功后，如果三天内没有登陆则进行短信提醒。
- 用户发起退款，如果三天内没有得到处理则通知相关运营人员。
- 预定会议后，需要在预定的时间点前十分钟通知各个与会人员参加会议
12.什么是优先级队列？
- 优先级高的队列会先被消费。
- 可以通过
x-max-priority参数来实现。 - 当消费速度大于生产速度且Broker没有堆积的情况下，优先级显得没有意义。
13.RabbitMQ中的事务机制？
RabbitMQ 客户端中与事务机制相关的方法有三个:
channel.txSelect 用于将当前的信道设置成事务模式。
channel.txCommit 用于提交事务 。
channel.txRollback 用于事务回滚，如果在事务提交执行之前由于 RabbitMQ 异常崩溃或者其他原因抛出异常，通过txRollback来回滚。
14.RabbitMQ中的发送确认机制？
生产者将信道设置成 confirm 模式，一旦信道进入 confirm 模式， 所有在该信道上面发布的消息都将会被指派一个唯一的 ID(从 1 开始)，一旦消息被投递到所有匹配的队列之后，broker就会发送一个确认给生产者(包含消息的唯一 ID)，这就使得生产者知道消息已经正确到达目的队列了。
confirm 模式最大的好处在于他是异步的，一旦发布一条消息，生产者应用程序就可以在等信道返回确认的同时继续发送下一条消息，当消息最终得到确认之后，生产者应用便可以通过回调方法来处理该确认消息，如果 RabbitMQ 因为自身内部错误导致消息丢失，就会发送一条 nack 消息，生产者应用程序同样可以在回调方法中处理该 nack 消息。
15.如何保证RabbitMQ消息队列的高可用？
RabbitMQ 有三种模式：单机模式，普通集群模式，镜像集群模式。
单机模式：就是demo级别的，一般就是你本地启动了玩玩儿的，没人生产用单机模式
普通集群模式：意思就是在多台机器上启动多个RabbitMQ实例，每个机器启动一个。
镜像集群模式：这种模式，才是所谓的RabbitMQ的高可用模式，跟普通集群模式不一样的是，你创建的queue，无论元数据(元数据指RabbitMQ的配置数据)还是queue里的消息都会存在于多个实例上，然后每次你写消息到queue的时候，都会自动把消息到多个实例的queue里进行消息同步。
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