RabbitMQ工作队列

上一篇博客中我们写了通过一个命名的队列发送和接收消息,如果你还不了解请点击:RabbitMQ 入门 Helloworld。这篇中我们将会创建一个工作队列用来在工作者(consumer)间分发耗时任务。

工作队列的主要任务是:避免立刻执行资源密集型任务,然后必须等待其完成。相反地,我们进行任务调度:我们把任务封装为消息发送给队列。工作进行在后台运行并不断的从队列中取出任务然后执行。当你运行了多个工作进程时,任务队列中的任务将会被工作进程共享执行。
这样的概念在web应用中极其有用,当在很短的HTTP请求间需要执行复杂的任务。

1、 准备

我们使用Thread.sleep来模拟耗时的任务。我们在发送到队列的消息的末尾添加一定数量的点,每个点代表在工作线程中需要耗时1秒,例如hello…将会需要等待3秒。

 

发送端:

NewTask.java

  1. package com.zhy.rabbit._02_workqueue;
  2. import java.io.IOException;
  3. import com.rabbitmq.client.Channel;
  4. import com.rabbitmq.client.Connection;
  5. import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
  6. public class NewTask
  7. {
  8.     //队列名称
  9.     private final static String QUEUE_NAME = “workqueue”;
  10.     public static void main(String[] args) throws IOException
  11.     {
  12.         //创建连接和频道
  13.         ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
  14.         factory.setHost(“localhost”);
  15.         Connection connection = factory.newConnection();
  16.         Channel channel = connection.createChannel();
  17.         //声明队列
  18.         channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
  19.         //发送10条消息,依次在消息后面附加1-10个点
  20.         for (int i = 0; i < 10; i++)
  21.         {
  22.             String dots = “”;
  23.             for (int j = 0; j <= i; j++)
  24.             {
  25.                 dots += “.”;
  26.             }
  27.             String message = “helloworld” + dots+dots.length();
  28.             channel.basicPublish(“”, QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
  29.             System.out.println(” [x] Sent ‘” + message + “‘”);
  30.         }
  31.         //关闭频道和资源
  32.         channel.close();
  33.         connection.close();
  34.     }
  35. }

 

接收端:

Work.java

  1. package com.zhy.rabbit._02_workqueue;
  2. import com.rabbitmq.client.Channel;
  3. import com.rabbitmq.client.Connection;
  4. import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
  5. import com.rabbitmq.client.QueueingConsumer;
  6. public class Work
  7. {
  8.     //队列名称
  9.     private final static String QUEUE_NAME = “workqueue”;
  10.     public static void main(String[] argv) throws java.io.IOException,
  11.             java.lang.InterruptedException
  12.     {
  13.         //区分不同工作进程的输出
  14.         int hashCode = Work.class.hashCode();
  15.         //创建连接和频道
  16.         ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
  17.         factory.setHost(“localhost”);
  18.         Connection connection = factory.newConnection();
  19.         Channel channel = connection.createChannel();
  20.         //声明队列
  21.         channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
  22.         System.out.println(hashCode
  23.                 + ” [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C”);
  24.         QueueingConsumer consumer = new QueueingConsumer(channel);
  25.         // 指定消费队列
  26.         channel.basicConsume(QUEUE_NAME, true, consumer);
  27.         while (true)
  28.         {
  29.             QueueingConsumer.Delivery delivery = consumer.nextDelivery();
  30.             String message = new String(delivery.getBody());
  31.             System.out.println(hashCode + ” [x] Received ‘” + message + “‘”);
  32.             doWork(message);
  33.             System.out.println(hashCode + ” [x] Done”);
  34.         }
  35.     }
  36.     /**
  37.      * 每个点耗时1s
  38. [email protected]
  39. [email protected]
  40.      */
  41.     private static void doWork(String task) throws InterruptedException
  42.     {
  43.         for (char ch : task.toCharArray())
  44.         {
  45.             if (ch == ‘.’)
  46.                 Thread.sleep(1000);
  47.         }
  48.     }
  49. }

Round-robin 转发
使用任务队列的好处是能够很容易的并行工作。如果我们积压了很多工作,我们仅仅通过增加更多的工作者就可以解决问题,使系统的伸缩性更加容易。
下面我们先运行3个工作者(Work.java)实例,然后运行NewTask.java,3个工作者实例都会得到信息。但是如何分配呢?让我们来看输出结果:[x] Sent ‘helloworld.1’
[x] Sent ‘helloworld..2’
[x] Sent ‘helloworld…3’
[x] Sent ‘helloworld….4’
[x] Sent ‘helloworld…..5’
[x] Sent ‘helloworld……6’
[x] Sent ‘helloworld…….7’
[x] Sent ‘helloworld……..8’
[x] Sent ‘helloworld………9’
[x] Sent ‘helloworld……….10’

工作者1:
605645 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
605645 [x] Received ‘helloworld.1’
605645 [x] Done
605645 [x] Received ‘helloworld….4’
605645 [x] Done
605645 [x] Received ‘helloworld…….7’
605645 [x] Done
605645 [x] Received ‘helloworld……….10’
605645 [x] Done

工作者2:
18019860 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
18019860 [x] Received ‘helloworld..2’
18019860 [x] Done
18019860 [x] Received ‘helloworld…..5’
18019860 [x] Done
18019860 [x] Received ‘helloworld……..8’
18019860 [x] Done

工作者3:
18019860 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
18019860 [x] Received ‘helloworld…3’
18019860 [x] Done
18019860 [x] Received ‘helloworld……6’
18019860 [x] Done
18019860 [x] Received ‘helloworld………9’
18019860 [x] Done
可以看到,默认的,RabbitMQ会一个一个的发送信息给下一个消费者(consumer),而不考虑每个任务的时长等等,且是一次性分配,并非一个一个分配。平均的每个消费者将会获得相等数量的消息。这样分发消息的方式叫做round-robin。

 

2、 消息应答(message acknowledgments)

执行一个任务需要花费几秒钟。你可能会担心当一个工作者在执行任务时发生中断。我们上面的代码,一旦RabbItMQ交付了一个信息给消费者,会马上从内存中移除这个信息。在这种情况下,如果杀死正在执行任务的某个工作者,我们会丢失它正在处理的信息。我们也会丢失已经转发给这个工作者且它还未执行的消息。
上面的例子,我们首先开启两个任务,然后执行发送任务的代码(NewTask.java),然后立即关闭第二个任务,结果为:
工作者2:

 

31054905 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
31054905 [x] Received ‘helloworld..2’
31054905 [x] Done
31054905 [x] Received ‘helloworld….4’

工作者1:
18019860 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
18019860 [x] Received ‘helloworld.1’
18019860 [x] Done
18019860 [x] Received ‘helloworld…3’
18019860 [x] Done
18019860 [x] Received ‘helloworld…..5’
18019860 [x] Done
18019860 [x] Received ‘helloworld…….7’
18019860 [x] Done
18019860 [x] Received ‘helloworld………9’
18019860 [x] Done
可以看到,第二个工作者至少丢失了6,8,10号任务,且4号任务未完成。

但是,我们不希望丢失任何任务(信息)。当某个工作者(接收者)被杀死时,我们希望将任务传递给另一个工作者。
为了保证消息永远不会丢失,RabbitMQ支持消息应答(message acknowledgments)。消费者发送应答给RabbitMQ,告诉它信息已经被接收和处理,然后RabbitMQ可以自由的进行信息删除。
如果消费者被杀死而没有发送应答,RabbitMQ会认为该信息没有被完全的处理,然后将会重新转发给别的消费者。通过这种方式,你可以确认信息不会被丢失,即使消者偶尔被杀死。
这种机制并没有超时时间这么一说,RabbitMQ只有在消费者连接断开是重新转发此信息。如果消费者处理一个信息需要耗费特别特别长的时间是允许的。
消息应答默认是打开的。上面的代码中我们通过显示的设置autoAsk=true关闭了这种机制。下面我们修改代码(Work.java):

  1. boolean ack = false ; //打开应答机制
  2. channel.basicConsume(QUEUE_NAME, ack, consumer);
  3. //另外需要在每次处理完成一个消息后,手动发送一次应答。
  4. channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);

 

完整修改后的Work.java

  1. package com.zhy.rabbit._02_workqueue.ack;
  2. import com.rabbitmq.client.Channel;
  3. import com.rabbitmq.client.Connection;
  4. import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
  5. import com.rabbitmq.client.QueueingConsumer;
  6. public class Work
  7. {
  8.     //队列名称
  9.     private final static String QUEUE_NAME = “workqueue”;
  10.     public static void main(String[] argv) throws java.io.IOException,
  11.             java.lang.InterruptedException
  12.     {
  13.         //区分不同工作进程的输出
  14.         int hashCode = Work.class.hashCode();
  15.         //创建连接和频道
  16.         ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
  17.         factory.setHost(“localhost”);
  18.         Connection connection = factory.newConnection();
  19.         Channel channel = connection.createChannel();
  20.         //声明队列
  21.         channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, null);
  22.         System.out.println(hashCode
  23.                 + ” [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C”);
  24.         QueueingConsumer consumer = new QueueingConsumer(channel);
  25.         // 指定消费队列
  26.         boolean ack = false ; //打开应答机制
  27.         channel.basicConsume(QUEUE_NAME, ack, consumer);
  28.         while (true)
  29.         {
  30.             QueueingConsumer.Delivery delivery = consumer.nextDelivery();
  31.             String message = new String(delivery.getBody());
  32.             System.out.println(hashCode + ” [x] Received ‘” + message + “‘”);
  33.             doWork(message);
  34.             System.out.println(hashCode + ” [x] Done”);
  35.             //发送应答
  36.             channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);
  37.         }
  38.     }
  39. }

测试:
我们把消息数量改为5,然后先打开两个消费者(Work.java),然后发送任务(NewTask.java),立即关闭一个消费者,观察输出:
[x] Sent ‘helloworld.1’
[x] Sent ‘helloworld..2’
[x] Sent ‘helloworld…3’
[x] Sent ‘helloworld….4’
[x] Sent ‘helloworld…..5’

工作者2
18019860 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
18019860 [x] Received ‘helloworld..2’
18019860 [x] Done
18019860 [x] Received ‘helloworld….4’

工作者1
31054905 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
31054905 [x] Received ‘helloworld.1’
31054905 [x] Done
31054905 [x] Received ‘helloworld…3’
31054905 [x] Done
31054905 [x] Received ‘helloworld…..5’
31054905 [x] Done
31054905 [x] Received ‘helloworld….4’
31054905 [x] Done

可以看到工作者2没有完成的任务4,重新转发给工作者1进行完成了。

3、 消息持久化(Message durability)

我们已经学习了即使消费者被杀死,消息也不会被丢失。但是如果此时RabbitMQ服务被停止,我们的消息仍然会丢失。

当RabbitMQ退出或者异常退出,将会丢失所有的队列和信息,除非你告诉它不要丢失。我们需要做两件事来确保信息不会被丢失:我们需要给所有的队列和消息设置持久化的标志。
第一, 我们需要确认RabbitMQ永远不会丢失我们的队列。为了这样,我们需要声明它为持久化的。
boolean durable = true;
channel.queueDeclare(“task_queue”, durable, false, false, null);
注:RabbitMQ不允许使用不同的参数重新定义一个队列,所以已经存在的队列,我们无法修改其属性。
第二, 我们需要标识我们的信息为持久化的。通过设置MessageProperties(implements BasicProperties)值为PERSISTENT_TEXT_PLAIN。
channel.basicPublish(“”, “task_queue”,MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN,message.getBytes());
现在你可以执行一个发送消息的程序,然后关闭服务,再重新启动服务,运行消费者程序做下实验。

4、公平转发(Fair dispatch)

或许会发现,目前的消息转发机制(Round-robin)并非是我们想要的。例如,这样一种情况,对于两个消费者,有一系列的任务,奇数任务特别耗时,而偶数任务却很轻松,这样造成一个消费者一直繁忙,另一个消费者却很快执行完任务后等待。
造成这样的原因是因为RabbitMQ仅仅是当消息到达队列进行转发消息。并不在乎有多少任务消费者并未传递一个应答给RabbitMQ。仅仅盲目转发所有的奇数给一个消费者,偶数给另一个消费者。
为了解决这样的问题,我们可以使用basicQos方法,传递参数为prefetchCount = 1。这样告诉RabbitMQ不要在同一时间给一个消费者超过一条消息。换句话说,只有在消费者空闲的时候会发送下一条信息。

  1. int prefetchCount = 1;
  2. channel.basicQos(prefetchCount);
注:如果所有的工作者都处于繁忙状态,你的队列有可能被填充满。你可能会观察队列的使用情况,然后增加工作者,或者使用别的什么策略。
测试:改变发送消息的代码,将消息末尾点数改为6-2个,然后首先开启两个工作者,接着发送消息:

[x] Sent ‘helloworld……6’
[x] Sent ‘helloworld…..5’
[x] Sent ‘helloworld….4’
[x] Sent ‘helloworld…3’
[x] Sent ‘helloworld..2’

 

工作者1:
18019860 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
18019860 [x] Received ‘helloworld……6’
18019860 [x] Done
18019860 [x] Received ‘helloworld…3’
18019860 [x] Done

工作者2:
31054905 [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C
31054905 [x] Received ‘helloworld…..5’
31054905 [x] Done
31054905 [x] Received ‘helloworld….4’
31054905 [x] Done
31054905 [x] Received ‘helloworld..2’
31054905 [x] Done

可以看出此时并没有按照之前的Round-robin机制进行转发消息,而是当消费者不忙时进行转发。且这种模式下支持动态增加消费者,因为消息并没有发送出去,动态增加了消费者马上投入工作。而默认的转发机制会造成,即使动态增加了消费者,此时的消息已经分配完毕,无法立即加入工作,即使有很多未完成的任务。

 

5、完整的代码

 

NewTask.java

  1. package com.zhy.rabbit._02_workqueue.ackandpersistence;
  2. import java.io.IOException;
  3. import com.rabbitmq.client.Channel;
  4. import com.rabbitmq.client.Connection;
  5. import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
  6. import com.rabbitmq.client.MessageProperties;
  7. public class NewTask
  8. {
  9.     // 队列名称
  10.     private final static String QUEUE_NAME = “workqueue_persistence”;
  11.     public static void main(String[] args) throws IOException
  12.     {
  13.         // 创建连接和频道
  14.         ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
  15.         factory.setHost(“localhost”);
  16.         Connection connection = factory.newConnection();
  17.         Channel channel = connection.createChannel();
  18.         // 声明队列
  19.         boolean durable = true;// 1、设置队列持久化
  20.         channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, durable, false, false, null);
  21.         // 发送10条消息,依次在消息后面附加1-10个点
  22.         for (int i = 5; i > 0; i–)
  23.         {
  24.             String dots = “”;
  25.             for (int j = 0; j <= i; j++)
  26.             {
  27.                 dots += “.”;
  28.             }
  29.             String message = “helloworld” + dots + dots.length();
  30.             // MessageProperties 2、设置消息持久化
  31.             channel.basicPublish(“”, QUEUE_NAME,
  32.                     MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN, message.getBytes());
  33.             System.out.println(” [x] Sent ‘” + message + “‘”);
  34.         }
  35.         // 关闭频道和资源
  36.         channel.close();
  37.         connection.close();
  38.     }
  39. }

Work.java

 

  1. package com.zhy.rabbit._02_workqueue.ackandpersistence;
  2. import com.rabbitmq.client.Channel;
  3. import com.rabbitmq.client.Connection;
  4. import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
  5. import com.rabbitmq.client.QueueingConsumer;
  6. public class Work
  7. {
  8.     // 队列名称
  9.     private final static String QUEUE_NAME = “workqueue_persistence”;
  10.     public static void main(String[] argv) throws java.io.IOException,
  11.             java.lang.InterruptedException
  12.     {
  13.         // 区分不同工作进程的输出
  14.         int hashCode = Work.class.hashCode();
  15.         // 创建连接和频道
  16.         ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
  17.         factory.setHost(“localhost”);
  18.         Connection connection = factory.newConnection();
  19.         Channel channel = connection.createChannel();
  20.         // 声明队列
  21.         boolean durable = true;
  22.         channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, durable, false, false, null);
  23.         System.out.println(hashCode
  24.                 + ” [*] Waiting for messages. To exit press CTRL+C”);
  25.         //设置最大服务转发消息数量
  26.         int prefetchCount = 1;
  27.         channel.basicQos(prefetchCount);
  28.         QueueingConsumer consumer = new QueueingConsumer(channel);
  29.         // 指定消费队列
  30.         boolean ack = false; // 打开应答机制
  31.         channel.basicConsume(QUEUE_NAME, ack, consumer);
  32.         while (true)
  33.         {
  34.             QueueingConsumer.Delivery delivery = consumer.nextDelivery();
  35.             String message = new String(delivery.getBody());
  36.             System.out.println(hashCode + ” [x] Received ‘” + message + “‘”);
  37.             doWork(message);
  38.             System.out.println(hashCode + ” [x] Done”);
  39.             //channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);
  40.             channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);
  41.         }
  42.     }
  43.     /**
  44.      * 每个点耗时1s
  45.      *
  46. [email protected]
  47. [email protected]
  48.      */
  49.     private static void doWork(String task) throws InterruptedException
  50.     {
  51.         for (char ch : task.toCharArray())
  52.         {
  53.             if (ch == ‘.’)
  54.                 Thread.sleep(1000);
  55.         }
  56.     }
  57. }

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