深入浅出 RabbitMQ-交换机详解与发布订阅模型实战

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消息队列	深入浅出 RabbitMQ-工作队列实战（轮训策略VS公平策略）

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前情摘要：

1、深入浅出 RabbitMQ-核心概念介绍与容器化部署
2、深入浅出 RabbitMQ-简单队列实战
3、深入浅出 RabbitMQ-工作队列实战（轮训策略VS公平策略）

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玩转RabbitMQ：交换机详解与发布订阅模型实战

一、为什么需要交换机（Exchange）？

在简单队列和工作队列中，生产者直接将消息发送到队列，但实际业务中，我们常需要更灵活的消息路由能力：比如"将订单消息发给物流系统和支付系统"、“将error级别的日志只发给告警服务”。这时，交换机（Exchange） 就成了关键角色。

简单说，交换机是RabbitMQ中消息的"中转站"：

• 生产者不再直接发送消息到队列，而是发送到交换机；
• 交换机根据预设的路由规则，将消息转发到一个或多个队列；
• 交换机本身不存储消息：若没有队列绑定它，或没有匹配的路由规则，消息会直接丢失。

二、RabbitMQ交换机类型全解析

RabbitMQ提供4种交换机类型，核心差异在于路由规则的不同。其中前3种最常用，最后一种（Headers）因灵活性低较少使用。

交换机类型	核心路由规则	适用场景	路由键（RoutingKey）作用
Direct（定向）	消息路由键与队列绑定的路由键完全匹配	单队列精准路由（如订单状态通知）	必须指定，且需完全匹配
Fanout（扇形）	无视路由键，广播消息到所有绑定的队列	发布订阅（如微信公众号、日志广播）	无需指定，绑定后均能接收
Topic（主题）	路由键与绑定的模式模糊匹配（支持*和#）	多规则路由（如按级别/模块路由日志）	需符合模式（*匹配1个词，#匹配多个）
Headers（头信息）	根据消息头（Headers）的键值对匹配	极少使用（可被Topic替代）	不依赖路由键，依赖消息头属性

关键细节：

• Direct：最严格的匹配，适合一对一的精准路由；
• Fanout：转发速度最快，因为无需解析路由键，适合广播场景；
• Topic：最灵活，支持通配符，能覆盖大部分复杂路由需求。

三、发布订阅模型：基于Fanout交换机的实战

发布订阅（Publish/Subscribe）是RabbitMQ中经典的消息模式，核心是"一条消息被多个消费者同时接收"，其底层依赖Fanout交换机实现广播能力。

3.1 发布订阅模型的典型场景

• 微信公众号：作者发一篇文章，所有订阅者都能收到；
• 日志系统：一条错误日志，同时发给告警服务、存储服务、分析服务；
• 实时通知：秒杀活动开始，所有在线用户收到通知。

3.2 核心原理

1. 生产者将消息发送到Fanout交换机；
2. 交换机将消息广播到所有与之绑定的队列；
3. 每个队列对应一个消费者，因此所有消费者都能收到消息。

注意：每个消费者需要创建自己的队列（通常是临时队列），并绑定到Fanout交换机，否则无法接收消息。

四、代码实战：发布订阅模型实现

环境准备

• RabbitMQ服务已启动（参考前文部署教程）；
• 依赖：amqp-client（同前文，版本5.10.0+）；
• 虚拟主机：/dev（确保生产者和消费者一致）。

4.1 消息生产者（Send）：发送消息到Fanout交换机

public class Send {// 交换机名称（全局唯一，生产者和消费者需一致）private final static String EXCHANGE_NAME = "exchange_fanout";public static void main(String[] argv) throws Exception {// 1. 创建连接工厂并配置参数ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();factory.setHost("192.168.229.128");    // RabbitMQ服务器地址factory.setUsername("admin");       // 用户名factory.setPassword("password");    // 密码factory.setVirtualHost("/dev");     // 虚拟主机（必须一致）factory.setPort(5672);              // AMQP协议端口// 2. 创建连接和信道（try-with-resources自动关闭）try (Connection connection = factory.newConnection();Channel channel = connection.createChannel()) {// 3. 声明交换机：类型为Fanout（扇形）/*** 参数说明：* 1. exchange：交换机名称* 2. type：交换机类型（BuiltinExchangeType.FANOUT）* 3. durable：是否持久化（重启后交换机依然存在）* 4. autoDelete：是否自动删除（最后一个绑定解除后删除）* 5. internal：是否内部交换机（一般为false，外部可发送消息）* 6. arguments：额外参数*/channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, BuiltinExchangeType.FANOUT, false, false, false, null);// 4. 发送消息到交换机（Fanout交换机无需指定路由键）String message = "Hello World! 这是一条广播消息~";/*** 参数说明：* 1. exchange：目标交换机名称* 2. routingKey：路由键（Fanout类型无用，可设为空）* 3. props：消息属性（如持久化、优先级等）* 4. body：消息体（字节数组）*/channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, "", null, message.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));System.out.println(" [x] 生产者已发送消息: '" + message + "'");}}
}

4.2 消息消费者（Recv1 & Recv2）：监听并接收广播消息

两个消费者逻辑一致，均需绑定到Fanout交换机，通过临时队列接收消息。

// 消费者1
public class Recv1 {private final static String EXCHANGE_NAME = "exchange_fanout";public static void main(String[] argv) throws Exception {// 1. 连接配置（与生产者完全一致）ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();factory.setHost("192.168.229.128");factory.setUsername("admin");factory.setPassword("password");factory.setVirtualHost("/dev");factory.setPort(5672);// 2. 创建连接和信道（消费者保持长连接，不自动关闭）Connection connection = factory.newConnection();Channel channel = connection.createChannel();// 3. 声明交换机（与生产者一致，确保交换机存在）channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, BuiltinExchangeType.FANOUT, false, false, false, null);// 4. 创建临时队列（发布订阅模式专用）/*** 特点：* - 随机生成队列名称（如amq.gen-xxxx）* - 独占队列（exclusive=true）：仅当前连接可访问，连接关闭后自动删除* - 自动删除（autoDelete=true）：最后一个消费者断开后删除*/String queueName = channel.queueDeclare().getQueue(); // 无参数表示创建临时队列System.out.println("Recv1 绑定的临时队列名称：" + queueName);// 5. 绑定队列与交换机（Fanout交换机无需指定路由键）channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "");// 6. 定义消息处理回调DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");System.out.println("Recv1 收到消息：" + message);// 若需手动确认消息，可添加 channel.basicAck(...)（此处简化用自动确认）};// 7. 开始消费消息（自动确认模式，适合简单场景）channel.basicConsume(queueName, true, deliverCallback, consumerTag -> {});System.out.println("Recv1 已启动，等待接收消息...（按CTRL+C退出）");}
}

// 消费者2（代码与Recv1完全一致，仅打印标识不同）
public class Recv2 {private final static String EXCHANGE_NAME = "exchange_fanout";public static void main(String[] argv) throws Exception {// 连接配置、交换机声明、临时队列创建、绑定逻辑与Recv1一致ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();factory.setHost("192.168.229.128");factory.setUsername("admin");factory.setPassword("password");factory.setVirtualHost("/dev");factory.setPort(5672);Connection connection = factory.newConnection();Channel channel = connection.createChannel();channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, BuiltinExchangeType.FANOUT, false, false, false, null);String queueName = channel.queueDeclare().getQueue();System.out.println("Recv2 绑定的临时队列名称：" + queueName);channel.queueBind(queueName, EXCHANGE_NAME, "");DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");System.out.println("Recv2 收到消息：" + message);};channel.basicConsume(queueName, true, deliverCallback, consumerTag -> {});System.out.println("Recv2 已启动，等待接收消息...（按CTRL+C退出）");}
}

五、实战验证：广播消息是否生效

测试步骤：

1. 启动消费者：先运行Recv1和Recv2，控制台会输出各自绑定的临时队列名称（如amq.gen-abc123）；
   

2. 启动生产者：运行Send，发送一条消息；
   

3. 观察结果：Recv1和Recv2的控制台均会打印收到的消息，说明Fanout交换机成功将消息广播到两个队列。
   
   

关键现象解析：

• 若未绑定队列到交换机：生产者发送的消息会因"无匹配队列"而丢失；
• 临时队列的作用：每个消费者独占一个临时队列，确保消息能被各自接收，且消费者退出后队列自动清理，不占用资源。

六、核心知识点总结

1. 交换机的核心职责：转发消息，不存储，路由规则由类型决定；
2. Fanout交换机特点：
   • 广播消息到所有绑定的队列，无视路由键；
   • 适合"一对多"的发布订阅场景，转发效率最高；
3. 临时队列设计：
   • 随机名称+独占（exclusive=true）+自动删除（autoDelete=true）；
   • 避免手动创建队列的麻烦，适合临时消费场景；
4. 消息不丢失的前提：必须有队列与交换机绑定，且路由规则匹配。

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