深入浅出RabbitMQ：顺序消费、死信队列和延时队列

1. 引言

在今天的文章中，我们来聊一聊 RabbitMQ，这是小 ❤ 在工作中用的最早的消息中间件，主要用于大量数据的异步消费。

2. RabbitMQ

2.1 核心组件

RabbitMQ 是一个开源的消息中间件，它实现了高级消息队列协议（AMQP），同时提供了各种重要组件来支持消息的生产、传输和消费。

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• Producer（生产者）： 生产者是消息的发送方，负责将消息发布到 RabbitMQ 服务器。消息可以包含任何内容，例如任务、日志、通知等。
• Channel（信道）：消息推送与接收时使用的通道。
• Exchange（交换机）： 交换机是消息的中转站，它接收来自生产者的消息并将其路由到一个或多个队列。不同类型的交换机，如 fanout，direct，topic，headers，支持不同的路由规则。
• Queue（队列）： 队列是消息的缓冲区，消息在发送到消费者之前存储在队列中，消费者从队列中获取消息并进行处理。
• Consumer（消费者）： 消费者是消息的接收方，它从队列中获取消息并进行处理。消费者可以是多个，它们可以在不同的应用程序或服务器上运行。

2.2 工作流程

RabbitMQ 的工作方式是基于生产者、交换机和队列之间的协作。这是一个简单的消息传递过程：

• 将队列与交换机绑定（Binding）起来，定义了消息的路由规则；
• 生产者将消息发布到交换机，交换机根据绑定规则将消息路由到一个或多个队列；
• 消费者从队列中获取消息并进行处理。

这种模型具有高度的灵活性，可以轻松处理大量消息，同时确保消息的可靠传递。

2.3 特性

说到消息中间件，很多人首先想到的就是 Kafka，但 RabbitMQ 也是许多金融或互联网公司构建可靠、可伸缩和高性能系统的首选。

这是为什么呢？

主要得从 RabbitMQ 的特性说起，主要有二：一个是功能强大，另一个是可靠性！

RabbitMQ 注重消息的可靠性和灵活性，适合任务排队和消息传递。而 Kafka 是分布式流式平台，注重日志存储和数据分发。

顺序消费也是可靠性的一种，RabbitMQ 可以使用单一队列或多个单一队列来确保顺序消费。

除此之外，RabbitMQ 还提供持久性队列和消息，以确保消息在 RabbitMQ 服务器宕机后不会丢失。另外，生产者可以使用发布确认机制来确认消息是否被接收。

RabbitMQ 相对 kafka 可靠性更好，数据更不易丢失，这对于一些数据敏感型的业务来说，显然更适合用前者。

并且，RabbitMQ 中原生支持死信队列，可以更好地处理未完成的业务消息，以及实现延时队列等特性，接下来我们一一介绍。

3. 保证顺序消费

RabbitMQ 提供了多个队列模型来保证消息的顺序消费。这对于某些应用程序非常重要，例如处理订单、支付和库存管理。

消息错乱消费的场景

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如上图所示，有三条业务消息分别是删除、增加和修改操作，但是 Consumer 没有按顺序消费，最终存储的顺序是增加、修改和删除，就会发生数据错乱。

针对消息有序性的问题，RabbitMQ 的解决方法是分三个阶段来保证。

• 发送消息：入队列

消息发送时，需要业务来保证顺序性，就是保证生产者入队的顺序是有序的。

在分布式的场景下如果难以保证各个服务器的入队顺序，则可以加分布式锁的方式来解决。或者在业务生产方的消息里带上消息递增 ID，以及消息产生的时间戳。

• 队列中的消息

在 RabbitMQ 的消息会保存在队列（Queue）中，在同一个队列里的消息是先进先出（FIFO）的，这个由 RabbitMQ 来帮我们保证顺序。

而不同队列中的消息，RabbitMQ 无法保证其顺序性，就像我们在食堂打饭一样，站在不同的排队队列，我们也无法保证会比其他队列的人先打上饭。

• 消费消息：出队

一般来说，出队后的顺序消费交给消费者去保证。我们说的保证消费顺序，通常也是指消费者消费消息的顺序。

有多个消费者的情况下，通常是无法保证消息顺序的。

这就相当于我们在排队打饭时，有多个打饭阿姨，但是每个阿姨打饭的速度不一致，对应我们消费者的消费能力也不同。

所以，为了保证消息的顺序性，我们可以只使用一个消费者来接收业务消息。

就好比只有一个阿姨在打饭，来得早就一定能早点打上饭。但很明显，这样效率不是很高，所以在使用时我们需要权衡利弊：看业务更需要顺序性，还是更需要消费效率。

优先级队列

在保证顺序消费时，另一个迂回策略是可以使用优先级队列（Priority Queue）。

在 RabbitMQ3.5 之后，当消费者数量较少，如果服务器检测到消费者不能及时消费消息的情况下，优先级队列就会生效。

具体有两种优先级策略：

• 设置队列的优先级
• 设置消息的优先级

在声明队列时，我们可以通过 x-max-priority 属性来设置队列的最大优先级，或通过 Priority 属性来设置消息的优先级，从 1~10。

Golang 实现代码如下：

// 队列属性
props := make(map[string]interface{})
// 设置队列最大优先级
props["x-max-priority"] = 10

ch.Publish(
   "tizi365",     // 交换机
   "", // 路由参数
   false,
   false,
   amqp.Publishing{
       Priority:5, // 设置消息优先级
       DeliveryMode:2,  // 消息投递模式，1代表非持久化，2代表持久化，
       ContentType: "text/plAIn",
       Body:       []byte(body),
  })

当优先级队列消费生效时，会首先消费高优先级队列中的优先级高的消息，以此来实现顺序消费。

但需要注意的是，优先级队列触发的条件比较苛刻，在需要严格保证业务消息顺序的情况下最好不要使用！

4. 死信队列

RabbitMQ 里，当消息在队列中变成死信（消费者无法正常处理的消息）之后，它会被重新投递到一个交换机上（即死信交换机），死信交换机上绑定的消费队列就是死信队列。

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死信的产生

死信产生需要满足如下条件：

• 消息被消费者手动拒绝接收，并且 requeue（重新加入队列）策略为 False；
• 消息已经过期（TTL）；
• 队列达到最大长度，消息装不下了。

死信的处理步骤

当死信产生时，如果我们定义了一个死信交换机（其实就是一个普通的交换机，只是用于处理死信，所以叫死信交换机），然后在死信交换机上绑定了一个队列（称作死信队列）。

最后，如果死信队列有消费者监听时，死信消息的处理就会和正常业务消息一样，从交换机到队列，再由死信消费者（监听死信队列的消费者）正常消费。

5. 延时队列

RabbitMQ 本身不支持延时队列，但是我们可以通过 RabbitMQ 的插件 rabbitmq-delayed-message-exchange，或者使用 死信队列 + 消息过期 的方式来实现。

5.1 应用场景

当我们在电商里购物，或者在 12306 买票时，大概都会遇到这样一个场景：每次下订单后，到支付订单中间有一段商品锁定时间，超过时间后未支付订单就会关闭。

状态转换图如下：

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5.2 插件实现

• 安装插件

Github 地址：

https://github.com/rabbitmq/rabbitmq-delayed-message-exchange/releases

从 github 的 release 页面的 assets, 下载 rabbitmq_delayed_message_exchange-3.8.9-0199d11c.ez 文件，把文件放到 rabbitmq 插件目录（plugins目录）

提示：版本号可能跟本教程不一样，如果你的 rabbitmq 就是最新版本，插件也选择最新版本就行。

• 激活插件

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_delayed_message_exchange

• 定义交换机

通过 x-delayed-type 设置自定义交换机属性，支持发送延迟消息：

props := make(map[string]interface{})
   //关键参数，支持发送延迟消息
   props["x-delayed-type"] = "direct"

   // 声明交换机
   err = ch.ExchangeDeclare(
       "delay.queue",   // 交换机名字
       "fanout", // 交换机类型
       true,     // 是否持久化
       false,    
       false,
       false,
       props,      // 设置属性
  )

• 发送延迟消息

通过消息头（x-delay），设置消息延迟时间。

msgHeaders := make(map[string]interface{})
       // 通过消息头，设置消息延迟时间，单位毫秒
       msgHeaders["x-delay"] = 6000

       err = ch.Publish(
           "delay.queue",     // 交换机名字
           "", // 路由参数
           false,
           false,
           amqp.Publishing{
               Headers:msgHeaders, // 设置消息头
               ContentType: "text/plain",
               Body:       []byte(body),
          })

5.3 死信队列 + 消息过期方案

该方案的核心思想是，先创建死信交换机、队列和消费者，来监听死信消息。

然后创建定时过期的消息，比如订单支付的时间为 30min，则将消息的 TTL（最大存活时间）设置为 30min，将消息放到一个没有消费者消费的队列中，当消息过期后就会成为死信。

死信消息被重新发送到死信交换机，然后我们在死信队列中消费该消息，根据商品 ID 判断该商品是否被支付。

如果没有支付，就取消订单，修改订单状态为待下单。如果已经支付，就将商品状态修改为已完成，并丢掉这条死信消息。

5. 小结

RabbitMQ 是一个功能强大的消息中间件，它在许多互联网应用中扮演了关键角色，比如华为摄像机 SDK 的监控图像数据上报，大部分电商系统的异步消费等等。