9. RabbitMQ 消息队列幂等性，优先级队列，惰性队列的详细说明

9. RabbitMQ 消息队列幂等性，优先级队列，惰性队列的详细说明

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1. RabbitMQ 消息队列的 “ 幂等性 ” 的问题

1.1 RabbitMQ 消息队列的“幂等性”的概念

用户对于同一操作发起的一次请求或者多次请求的结果是一致的，不会因为多次点击而产生了副作用。举个最简单的例子：那就是支付，用户购买商品后支付，支付扣款成功，但是返回结果的时候网络异常，此时钱已经扣了，用户再次点击按钮，此时会进行第二次扣款，返回结果成功，用户查询余额发现多扣钱了，流水记录也变成了两条。在以前的单应用系统中，我们只需要把数据操作放入到事务中即可，发生错误立即回滚，但是再响应客户端的时候也有可能出现网络中断或者异常等等。

消息消费时的幂等性（消息不被重复消费）

同一个消息，第一次接收，正常处理业务，如果该消息第二次再接收，那就不能再处理业务，否则就处理重复了；

**幂等性是：**对于一个资源，不管你请求一次还是请求多次，对该资源本身造成的影响应该是相同的，不能因为重复的请求而对该资源重复造成影响；

以接口幂等性举例：

接口幂等性是指： 一个接口用同样的参数反复调用，不会造成业务错误，那么这个接口就是具有幂等性的；

注册接口；

发送短信验证码接口； 比如同一个订单我支付两次，但是只会扣款一次，第二次支付不会扣款，这说明这个支付接口是具有幂等性的；

如何避免消息的重复消费问题？（消息消费时的幂等性）

全局唯一 ID + Redis

生产者在发送消息时，为每条消息设置一个全局唯一的 messageId，消费者拿到消息后，使用 setnx 命令，将 messageId 作为 key 放到 Redis 中：setnx(messageId, 1);

• 若返回1，说明之前没有消费过，正常消费；
• 若返回0，说明这条消息之前已消费过，抛弃；

这里是利用 Redis 的一个 setnx 不可重复，原子性的特征。

消息重复消费

消费者在消费 MQ 中的消息时，MQ 已把消息发送给消费者，消费者在给 MQ 返回 ack 时网络中断， 故 MQ 未收到确认信息，该条消息会重新发给其他的消费者，或者在网络重连后再次发送给该消费者，但 实际上该消费者已成功消费了该条消息，造成消费者消费了重复的消息。

解决思路

MQ 消费者的幂等性的解决一般使用全局 ID 或者写个唯一标识比如时间戳 或者 UUID 或者订单消费 者消费 MQ 中的消息也可利用 MQ 的该 id 来判断，或者可按自己的规则生成一个全局唯一 id，每次消费消 息时用该 id 先判断该消息是否已消费过。

消费端的幂等性保障

在海量订单生成的业务高峰期，生产端有可能就会重复发生了消息，这时候消费端就要实现幂等性， 这就意味着我们的消息永远不会被消费多次，即使我们收到了一样的消息。业界主流的幂等性有两种操作:

• a. 唯一 ID+指纹码机制, 利用数据库主键去重
• b.利用 redis 的原子性去实现

唯一 ID+指纹码机制
指纹码: 我们的一些规则或者时间戳加别的服务给到的唯一信息码,它并不一定是我们系统生成的，基 本都是由我们的业务规则拼接而来，但是一定要保证唯一性，然后就利用查询语句进行判断这个 id 是否存 在数据库中,优势就是实现简单就一个拼接，然后查询判断是否重复；劣势就是在高并发时，如果是单个数 据库就会有写入性能瓶颈当然也可以采用分库分表提升性能，但也不是我们最推荐的方式。

Redis 原子性

关于 Redis 的内容，感兴趣的大家可以移步至：✏️✏️✏️ Redis_ChinaRainbowSea的博客-CSDN博客

利用 redis 执行 setnx 命令，天然具有幂等性。从而实现不重复消费

2. RabbitMQ 消息队列的 “ 优先级队列 ” 的问题

在我们系统中有一个订单催付 的场景，我们的客户在天猫下的订单，淘宝会及时将订单推送给我们，如果在用户设定的时间内未付款那么就会给用户推送一条短信提醒，很简单的一个功能对吧，但是 ， tmall 商家对我们来说，肯定是要分为大客户 和小客户 的对吧，比如像苹果，小米这样大商家一年起码能给我们创造很大的利润，所以理应当然，它们的订单必须得到优先处理，而曾经我们的后端系统是使用 Redis 来存放的定时轮询，大家都知道 Redis 只能用 List 做一个简简单单的消息队列，并不能实现一个优先级的场景，所以订单量大了后采用 RabbitMQ 进行改造和优化，如果发现是大客户的订单给一个相对比较高的优先级，否则就是默认的优先级。

如何添加：

1. 控制台页面添加

2. 队列代码中添加优先级

Map<String, Object> params = new HashMap();
params.put("x-max-priority", 10);
channel.queueDeclare("hello", true, false, false, params);

3. 消息中代码添加优先级

AMQP.BasicProperties  properties = new  AMQP.BasicProperties().builder().priority(5).build();

4. 注意事项：

要让队列实现优先级需要做的事情有如下事情：队列需要设置为优先级队列，消息需要设置消息的优先级，消费者需要等待消息已经发送到队列中才去消费，因为：这样才有机会对消息进行排序

简单的来说就是：我们需要让生产者(含有优先级)发送的消息，必须让其存放在队列当中，并且要是到达一定的量，让其在队列当中进行可以有一个时间进行一个(根据优先级上进行一个排序)，不然，如果只有一个，就不需要将队列进行排序，因为只有一个就不存在一个优先级的问题。只有存在多个的时候，这样才有机会对消息进行一个排序。

实战：消息队列的“优先级队列” 的具体代码实现：

1. 生产者——发送消息

package com.rainbowsea.rabbitmq.nine;import com.rabbitmq.client.AMQP;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rainbowsea.rabbitmq.utils.RabbitMQUtils;public class Producer {private static final String QUEUE_NAME = "hello";public static void main(String[] args) throws Exception {try (Channel channel = RabbitMQUtils.getChannel();) {
//给消息赋予一个 priority 属性AMQP.BasicProperties properties = new AMQP.BasicProperties().builder().priority(5).build();for (int i = 1; i < 11; i++) {String message = "info" + i;if (i == 5) {channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, properties, message.getBytes());} else {channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());}System.out.println("发送消息完成:" + message);}}}
}

2. 消费者——消费

package com.rainbowsea.rabbitmq.nine;import com.rabbitmq.client.AMQP;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;
import com.rainbowsea.rabbitmq.utils.RabbitMQUtils;import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class Consumer {private static final String QUEUE_NAME = "hello";public static void main(String[] args) throws Exception {Channel channel = RabbitMQUtils.getChannel();
//设置队列的最大优先级  最大可以设置到 255 官网推荐 1-10 如果设置太高比较吃内存和 CPU Map<String, Object> params = new HashMap();params.put("x-max-priority", 10);channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, params);System.out.println("消费者启动等待消费......");DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {String receivedMessage = new String(delivery.getBody());System.out.println("接收到消息:" + receivedMessage);};channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, deliverCallback, (consumerTag) -> {System.out.println("消费者无法消费消息时调用，如队列被删除");});}
}

2.1 创建交换机

exchange.test.priority

2.2 创建队列

queue.test.priority

x-max-priority

2.3 队列绑定交换机

2.4 RabbitMQ 结合 Spring Boot (分模块微服务)实现 “优先级队列”

生产者发送消息

1. 配置POM

<parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>3.1.5</version>
</parent><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></dependency>
</dependencies>

2. 配置 YAML 也可以使用 properties

spring:rabbitmq:host: 192.168.200.100port: 5672username: guestpassword: 123456virtual-host: /

3. 主启动类

package com.rainbowsea.mq;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication
public class RabbitMQPriorityProducer {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(RabbitMQPriorityProducer.class, args);}}

4. 发送消息

• 不要启动消费者程序，让多条不同优先级的消息滞留在队列中
• 第一次发送优先级为1的消息
• 第二次发送优先级为2的消息
• 第三次发送优先级为3的消息
• 先发送的消息优先级低，后发送的消息优先级高，将来看看消费端是不是先收到优先级高的消息

第一次发送优先级为1的消息

package com.rainbowsea.mq.test;import jakarta.annotation.Resource;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;@SpringBootTest
public class RabbitMQTest {public static final String EXCHANGE_PRIORITY = "exchange.test.priority";public static final String ROUTING_KEY_PRIORITY = "routing.key.test.priority";@Resourceprivate RabbitTemplate rabbitTemplate;@Testpublic void testSendMessage() {rabbitTemplate.convertAndSend(EXCHANGE_PRIORITY, ROUTING_KEY_PRIORITY, "I am a message with priority 1.", message->{message.getMessageProperties().setPriority(1);return message;});}}

第二次发送优先级为2的消息

@Test
public void testSendMessage() {rabbitTemplate.convertAndSend(EXCHANGE_PRIORITY, ROUTING_KEY_PRIORITY, "I am a message with priority 2.", message->{message.getMessageProperties().setPriority(2);return message;});
}

第三次发送优先级为3的消息

@Test
public void testSendMessage() {rabbitTemplate.convertAndSend(EXCHANGE_PRIORITY, ROUTING_KEY_PRIORITY, "I am a message with priority 3.", message->{message.getMessageProperties().setPriority(3);return message;});
}

消费端接收消息：

1. 配置POM

<parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>3.1.5</version>
</parent><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></dependency>
</dependencies>

2. 配置YAML

spring:rabbitmq:host: 192.168.200.100port: 5672username: guestpassword: 123456virtual-host: /

3. 主启动类

package com.rainbowsea.mq;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication
public class RabbitMQPriorityConsumer {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(RabbitMQPriorityConsumer.class, args);}}

4.监听器

package com.rainbowsea.mq.listener;import com.rabbitmq.client.Channel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.core.Message;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;@Slf4j
@Component
public class MyMessageProcessor {public static final String QUEUE_PRIORITY = "queue.test.priority";@RabbitListener(queues = {QUEUE_PRIORITY})public void processPriorityMessage(String data, Message message, Channel channel) throws IOException {log.info(data);channel.basicAck(message.getMessageProperties().getDeliveryTag(), false);}}

5. 测试效果

对于已经滞留服务器的消息，只要消费端一启动，就能够收到消息队列的投递，打印效果如下：

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3. RabbitMQ 消息队列的 “ 惰性队列 ” 的问题

3.1 RabbitMQ 消息队列 “ 惰性队列 ”的概念

“惰性队列” 的应用场景：

RabbitMQ 从 3.6.0 版本开始引入了惰性队列的概念。惰性队列会尽可能的将消息存入磁盘中，而在消 费者消费到相应的消息时才会被加载到内存中，它的一个重要的设计目标是能够支持更长的队列，即支持 更多的消息存储。当消费者由于各种各样的原因(比如消费者下线、宕机亦或者是由于维护而关闭等)而致 使长时间内不能消费消息造成堆积时，惰性队列就很有必要了。

​ 默认情况下，当生产者将消息发送到 RabbitMQ 的时候，队列中的消息会尽可能的存储在内存之中， 这样可以更加快速的将消息发送给消费者。即使是持久化的消息，在被写入磁盘的同时也会在内存中驻留 一份备份。当 RabbitMQ 需要释放内存的时候，会将内存中的消息换页至磁盘中，这个操作会耗费较长的 时间，也会阻塞队列的操作，进而无法接收新的消息。虽然 RabbitMQ 的开发者们一直在升级相关的算法， 但是效果始终不太理想，尤其是在消息量特别大的时候。

官网说明

队列可以创建为默认或惰性模式，模式指定方式是：

• 使用队列策略（建议）
• 设置queue.declare参数

如果策略和队列参数同时指定，那么队列参数有更高优先级。如果队列模式是在声明时通过可选参数指定的，那么只能通过删除队列再重新创建来修改。

3.2 基于策略方式设定

# 登录Docker容器
docker exec -it rabbitmq /bin/bash# 运行rabbitmqctl命令
rabbitmqctl set_policy Lazy "^lazy-queue$" '{"queue-mode":"lazy"}' --apply-to queues

命令解读：

• rabbitmqctl 命令所在目录是：/opt/rabbitmq/sbin，该目录已配置到Path环境变量

• set_policy 是子命令，表示设置策略

• Lazy 是当前要设置的策略名称，是我们自己自定义的，不是系统定义的

• "^lazy-queue$" 是用正则表达式限定的队列名称，凡是名称符合这个正则表达式的队列都会应用这里的设置

• '{"queue-mode":"lazy"}' 是一个JSON格式的参数设置指定了队列的模式为"lazy"

• –-apply-to参数指定该策略将应用于队列（queues）级别

• 命令执行后，所有名称符合正则表达式的队列都会应用指定策略，包括未来新创建的队列

如果需要修改队列模式可以执行如下命令（不必删除队列再重建）：

rabbitmqctl set_policy Lazy "^lazy-queue$" '{"queue-mode":"default"}' --apply-to queues

3.3 在声明队列时使用参数设定

• 参数名称：x-queue-mode
• 可用参数值：
  • default
  • lazy
• 不设置就是取值为default

Java代码原生API设置方式：

Map<String, Object> args = new HashMap<String, Object>();
args.put("x-queue-mode", "lazy");
channel.queueDeclare("myqueue", false, false, false, args);

Java代码注解设置方式：

@Queue(value = QUEUE_NAME, durable = "true", autoDelete = "false", arguments = {@Argument(name = "x-queue-mode", value = "lazy")
})

队列具备两种模式：default 和 lazy。默认的为 default 模式，在 3.6.0 之前的版本无需做任何变更。lazy 模式即为惰性队列的模式，可以通过调用 channel.queueDeclare 方法的时候在参数中设置，也可以通过 Policy 的方式设置，如果一个队列同时使用这两种方式设置的话，那么 Policy 的方式具备更高的优先级。 如果要通过声明的方式改变已有队列的模式的话，那么只能先删除队列，然后再重新声明一个新的。
在队列声明的时候可以通过 “x-queue-mode” 参数来设置队列的模式，取值为“default”和 “lazy” 。下面示 例中演示了一个惰性队列的声明细节：

Map<String, Object> args = new HashMap<String, Object>(); 
args.put("x-queue-mode", "lazy");
channel.queueDeclare("myqueue", false, false, false, args);

内存开销对比：

在发送 1 百万条消息，每条消息大概占 1KB 的情况下，普通队列占用内存是 1.2GB，而惰性队列仅仅占用 1.5MB

3.4 实操演练

生产者端代码

配置POM

    <parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>3.1.5</version></parent><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></dependency></dependencies>

配置YAML

spring:rabbitmq:host: 192.168.200.100port: 5672username: guestpassword: 123456virtual-host: /

主启动类

package com.rainbowsea.mq;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication
public class RabbitMQLazyProducer {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(RabbitMQLazyProducer.class, args);}}

发送消息

package com.rainbowsea.mq.test;import jakarta.annotation.Resource;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;@SpringBootTest
public class RabbitMQTest {public static final String EXCHANGE_LAZY_NAME = "exchange.rainbowsea.lazy";public static final String ROUTING_LAZY_KEY = "routing.key.rainbowsea.lazy";@Resourceprivate RabbitTemplate rabbitTemplate;@Testpublic void testSendMessage() {rabbitTemplate.convertAndSend(EXCHANGE_LAZY_NAME, ROUTING_LAZY_KEY, "I am a message for test lazy queue.");}}

消费者端代码

配置POM

    <parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>3.1.5</version></parent><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></dependency></dependencies>

配置YAML

spring:rabbitmq:host: 192.168.200.100port: 5672username: guestpassword: 123456virtual-host: /

主启动类

package com.rainbowsea.mq;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication
public class RabbitMQLazyConsumerMainType {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(RabbitMQLazyConsumerMainType.class, args);}}

监听器

package com.rainbowsea.mq.listener;import com.rabbitmq.client.Channel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.core.Message;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.*;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
@Slf4j
public class MyLazyMessageProcessor {public static final String EXCHANGE_LAZY_NAME = "exchange.rainbowsea.lazy";public static final String ROUTING_LAZY_KEY = "routing.key.rainbowsea.lazy";public static final String QUEUE_LAZY_NAME = "queue.rainbowsea.lazy";@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(value = @Queue(value = QUEUE_LAZY_NAME, durable = "true", autoDelete = "false", arguments = {@Argument(name = "x-queue-mode", value = "lazy")}),exchange = @Exchange(value = EXCHANGE_LAZY_NAME, durable = "true", autoDelete = "false"),key = {ROUTING_LAZY_KEY}))public void processMessageLazy(String data, Message message, Channel channel) {log.info("消费端接收到消息：" + data);}}

测试：

• 先启动消费端

• 基于消费端@RabbitListener注解中的配置，自动创建了队列

• 发送消息

4. 最后：

“在这个最后的篇章中，我要表达我对每一位读者的感激之情。你们的关注和回复是我创作的动力源泉，我从你们身上吸取了无尽的灵感与勇气。我会将你们的鼓励留在心底，继续在其他的领域奋斗。感谢你们，我们总会在某个时刻再次相遇。”