Python对RabbitMQ的简单使用

(一) RabbitMQ的简介

RabbitMq 是实现了高级 消息队列 协议（ AMQP ）(Advanced Message Queuing Protocol)的开源消息代理中间件。消息队列是一种应用程序对应用程序的通行方式，应用程序通过写消息，将消息传递于队列，由另一应用程序读取 完成通信。而作为中间件的 RabbitMq 无疑是目前最流行的消息队列之一。目前使用较多的消息队列有ActiveMQ，RabbitMQ，ZeroMQ，Kafka，MetaMQ，RocketMQ。

RabbitMQ总体架构

PS：生产者和消费者可能在不同的程序或主机中，当然也有可能一个程序有可能既是生产者，也是消费者。

RabbitMq 应用场景广泛：

1. 系统的高可用：日常生活当中各种商城秒杀，高流量，高并发的场景。当服务器接收到如此大量请求处理业务时，有宕机的风险。某些业务可能极其复杂，但这部分不是高时效性，不需要立即反馈给用户，我们可以将这部分处理请求抛给队列，让程序后置去处理，减轻服务器在高并发场景下的压力。
2. 分布式系统，集成系统，子系统之间的对接，以及架构设计中常常需要考虑消息队列的应用。

(二) RabbitMQ的安装

这里通过官网下载需要的版本： RabbitMQ官方网址
鉴于官网访问下载比较慢，贴一个云盘地址： 百度云盘地址

Mac的话，可以直接使用brew安装,brew类似ubuntu下的apt-get功能

# brew install rabbitmq
# 启动rabbitmq： rabbitmq-server start
# 停止rabbitmq： rabbitmq-server stop
# 重启rabbitmq： rabbitmq-server restart

启动后，就可以登陆后台管理页面了，浏览器输入ip:15672

自带的密码和用户名都是guest

(三) python操作RabbitMQ

python中使用pika操作RabbitMQ

pip3 install pika

(四) RabbitMQ简单模式

上代码

# coding=utf-8
### 生产者
import pika
import time
user_info = pika.PlainCredentials('guest', 'guest')#用户名和密码
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', 5672, '/', user_info))#连接服务器上的RabbitMQ服务
# 创建一个channel
channel = connection.channel()
# 如果指定的queue不存在，则会创建一个queue，如果已经存在 则不会做其他动作，官方推荐，每次使用时都可以加上这句
channel.queue_declare(queue='hello')
for i in range(0, 100):
    channel.basic_publish(exchange='',#当前是一个简单模式，所以这里设置为空字符串就可以了
                          routing_key='hello',# 指定消息要发送到哪个queue
                          body='{}'.format(i)# 指定要发送的消息
    time.sleep(1)
# 关闭连接
# connection.close()

PS：RabbitMQ中所有的消息都要先通过交换机，空字符串表示使用默认的交换机

# coding=utf-8
### 消费者
import pika
user_info = pika.PlainCredentials('guest', 'guest')
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', 5672, '/', user_info))
channel = connection.channel()
# 如果指定的queue不存在，则会创建一个queue，如果已经存在 则不会做其他动作，生产者和消费者都做这一步的好处是
# 这样生产者和消费者就没有必要的先后启动顺序了
channel.queue_declare(queue='hello')
# 回调函数
def callback(ch, method, properties, body):
    print('消费者收到:{}'.format(body))
# channel: 包含channel的一切属性和方法
# method: 包含 consumer_tag, delivery_tag, exchange, redelivered, routing_key
# properties: basic_publish 通过 properties 传入的参数
# body: basic_publish发送的消息
channel.basic_consume(queue='hello',  # 接收指定queue的消息
                      auto_ack=True,  # 指定为True，表示消息接收到后自动给消息发送方回复确认，已收到消息
                      on_message_callback=callback  # 设置收到消息的回调函数
print('Waiting for messages. To exit press CTRL+C')
# 一直处于等待接收消息的状态，如果没收到消息就一直处于阻塞状态，收到消息就调用上面的回调函数
channel.start_consuming()

对于上面的这种模式，有一下两个不好的地方：

一个是在我们的消费者还没开始消费完队列里的消息，如果这时rabbitmq服务挂了，那么消息队列里的消息将会全部丢失，解决方法是在声明队列时，声明队列为可持久化存储队列，并且在生产者在将消息插入到消息队列时，设置消息持久化存储，具体如下

# coding=utf-8
### 生产者
import pika
import time
user_info = pika.PlainCredentials('guest', 'guest')
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', 5672, '/', user_info))
# 创建一个channel
channel = connection.channel()
# 如果指定的queue不存在，则会创建一个queue，如果已经存在 则不会做其他动作，官方推荐，每次使用时都可以加上这句
channel.queue_declare(queue='durable_queue',durable=True)
#PS：这里不同种队列不允许名字相同
for i in range(0, 100):
    channel.basic_publish(exchange='',
                          routing_key='durable_queue',
                          body='{}'.format(i),
                          properties=pika.BasicProperties(delivery_mode=2)
# 关闭连接
# connection.close()

消费者与上面的消费者没有什么不同，具体的就是消费声明的队列，也要是可持久化的队列，还有就是，即使在生产者插入消息时，设置当前消息持久化存储（properties=pika.BasicProperties(delivery_mode=2)），并不能百分百保证消息真的被持久化，因为RabbitMQ挂掉的时候它可能还保存在缓存中，没来得及同步到磁盘中

在生产者插入消息后，立刻停止rabbitmq，并重新启动，其实我们在web管理页面也可看到未被消费的信息，当然在启动消费者后也成功接收到了消息

上面说的第二点不好就是，如果在消费者获取到队列里的消息后，在回调函数的处理过程中，消费者突然出错或程序崩溃等异常，那么就会造成这条消息并未被实际正常的处理掉。为了解决这个问题，我们只需在消费者basic_consume(auto_ack=False),并在回调函数中设置手动应答即可ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)，具体如下

# coding=utf-8
### 消费者
import pika
import time
user_info = pika.PlainCredentials('root', 'root')
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('ip', 5672, '/', user_info))
channel = connection.channel()
# 如果指定的queue不存在，则会创建一个queue，如果已经存在 则不会做其他动作，生产者和消费者都做这一步的好处是
# 这样生产者和消费者就没有必要的先后启动顺序了
channel.queue_declare(queue='queue')
# 回调函数
def callback(ch, method, properties, body):
    time.sleep(5)
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)
    print('消费者收到:{}'.format(body.decode('utf-8')))
# channel: 包含channel的一切属性和方法
# method: 包含 consumer_tag, delivery_tag, exchange, redelivered, routing_key
# properties: basic_publish 通过 properties 传入的参数
# body: basic_publish发送的消息
channel.basic_consume(queue='queue',  # 接收指定queue的消息
                      auto_ack=False,  # 指定为False，表示取消自动应答，交由回调函数手动应答
                      on_message_callback=callback  # 设置收到消息的回调函数
# 应答的本质是告诉消息队列可以将这条消息销毁了
print('Waiting for messages. To exit press CTRL+C')
# 一直处于等待接收消息的状态，如果没收到消息就一直处于阻塞状态，收到消息就调用上面的回调函数
channel.start_consuming()

这里只需要配置消费者，生产者并不要修改

还有就是在上的使用方式在，都是一个生产者和一个消费者，还有一种情况就是，一个生产者和多个消费者，即多个消费者同时监听一个消息队列，这时候队列里的消息就是轮询分发（即如果消息队列里有100条信息，如果有2个消费者，那么每个就会收到50条信息），但是在某些情况下，不同的消费者处理任务的能力是不同的，这时还按照轮询的方式分发消息并不是很合理，那么只需要再配合手动应答的方式，设置消费者接收的消息没有处理完，队列就不要给我放送新的消息即可，具体配置方式如下：

# coding=utf-8
### 消费者
import pika
import time
user_info = pika.PlainCredentials('root', 'root')
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('ip', 5672, '/', user_info))
channel = connection.channel()
# 如果指定的queue不存在，则会创建一个queue，如果已经存在 则不会做其他动作，生产者和消费者都做这一步的好处是
# 这样生产者和消费者就没有必要的先后启动顺序了
channel.queue_declare(queue='queue')
# 回调函数
def callback(ch, method, properties, body):
    time.sleep(0)#通过设置休眠时间来模拟不同消费者的处理时间
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)
    print('消费者收到:{}'.format(body.decode('utf-8')))
# prefetch_count表示接收的消息数量，当我接收的消息没有处理完（用basic_ack标记消息已处理完毕）之前不会再接收新的消息了
channel.basic_qos(prefetch_count=1)  # 还有就是这个设置必须在basic_consume之上，否则不生效
channel.basic_consume(queue='queue',  # 接收指定queue的消息
                      auto_ack=False,  # 指定为False，表示取消自动应答，交由回调函数手动应答
                      on_message_callback=callback  # 设置收到消息的回调函数
# 应答的本质是告诉消息队列可以将这条消息销毁了
print('Waiting for messages. To exit press CTRL+C')
# 一直处于等待接收消息的状态，如果没收到消息就一直处于阻塞状态，收到消息就调用上面的回调函数
channel.start_consuming()

PS:这种情况必须关闭自动应答ack，改成手动应答。使用basicQos(perfetch=1)限制每次只发送不超过1条消息到同一个消费者，消费者必须手动反馈告知队列，才会发送下一个

(五) RabbitMQ发布订阅模式

发布订阅会将消息发送给所有的订阅者，而消息队列中的数据被消费一次便消失。所以，RabbitMQ实现发布和订阅时，会为每一个订阅者创建一个队列，而发布者发布消息时，会将消息放置在所有相关队列中

这个模式中会引入交换机的概念，其实在RabbitMQ中，所有的生产者都不会直接把消息发送到队列中，甚至生产者都不知道消息在发出后有没有发送到queue中，事实上，生产者只能将消息发送给交换机，由交换机来决定发送到哪个队列中。

交换机的一端用来从生产者中接收消息，另一端用来发送消息到队列，交换机的类型规定了怎么处理接收到的消息，发布订阅模式使用到的交换机类型为 fanout ，这种交换机类型非常简单，就是将接收到的消息广播给已知的（即绑定到此交换机的）所有消费者。

当然，如果不想使用特定的交换机，可以使用 exchange=’’ 表示使用默认的交换机，默认的交换机会将消息发送到 routing_key 指定的queue，可以参考简单模式。

上代码：

#生产者
import pika
user_info = pika.PlainCredentials('root', 'root')
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('ip', 5672, '/', user_info))
channel = connection.channel()
# 创建一个指定名称的交换机，并指定类型为fanout，用于将接收到的消息广播到所有queue中
channel.exchange_declare(exchange='交换机', exchange_type='fanout')
# 将消息发送给指定的交换机，在fanout类型中，routing_key=''表示不用发送到指定queue中，
# 而是将发送到绑定到此交换机的所有queue
channel.basic_publish(exchange='交换机', routing_key='', body='这是一条测试消息')
import pika
user_info = pika.PlainCredentials('root', 'root')
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('ip', 5672, '/', user_info))
channel = connection.channel()
channel.exchange_declare(exchange='交换机', exchange_type='fanout')
# 使用RabbitMQ给自己生成一个专有的queue
result = channel.queue_declare(queue='333')
# result = channel.queue_declare(queue='', exclusive=True)
queue_name = result.method.queue
# 这里如果设置exclusive=True参数，那么该队列就是一个只有队列，在消费者结束后，该专有队列也会自动清除，如果queue=''没有设置名字的话，那么就会自动生成一个
# 不会重复的队列名
# 将queue绑定到指定交换机
channel.queue_bind(exchange='交换机', queue=queue_name)
print(' [*] Waiting for  message.')
def callback(ch, method, properties, body):
    print("消费者收到:{}".format(body.decode('utf-8')))
channel.basic_consume(queue=queue_name, on_message_callback=callback, auto_ack=True)
channel.start_consuming()

该模式与简单模式的还有一个区别就是，这里的消息队列都是由消费者声明的，所以如果是生产者先启动，并将消息发给交换机的画，这里的消息就会丢失，所以我们也可以在消费者端声明队列并绑定交换机（不能是专有队列），所以仔细想想，其实这所谓的发布订阅模式并没有说什么了不起，它不过是让交换机同时推送多条消息给绑定的队列，我们当然也可以在简单模式的基础上多进行几次basic_publish发送消息到指定的队列。当然我们这样做的话，可能就没办法做到由交换机的同时发送了，效率可能也没有一次basic_publish的高

(六) RabbitMQ RPC模式

下面实现由rpc远程调用加减运算

客户端

import pika
import uuid
import json
class RPC(object):
    def __init__(self):
        self.call_id = None
        self.response = None
        user_info = pika.PlainCredentials('root', 'root')
        self.connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('ip', 5672, '/', user_info))
        self.channel = self.connection.channel()
        # 创建一个此客户端专用的queue，用于接收服务端发过来的消息
        result = self.channel.queue_declare(queue='', exclusive=True)
        self.callback_queue = result.method.queue
        self.channel.basic_consume(
            queue=self.callback_queue,
            on_message_callback=self.on_response,
            auto_ack=True)
    def on_response(self, ch, method, props, body):
        # 判断接收到的response是否属于对应request
        if self.call_id == props.correlation_id:
            self.response = json.loads(body.decode('utf-8')).get('result')
    def call(self, func, param):
        self.response = None
        self.call_id = str(uuid.uuid4())  # 为该消息指定uuid，类似于请求id
        self.channel.queue_declare(queue='rpc_queue')
        self.channel.basic_publish(
            exchange='',
            routing_key='rpc_queue',  # 将消息发送到该queue
            properties=pika.BasicProperties(
                reply_to=self.callback_queue,  # 从该queue中取消息
                correlation_id=self.call_id,  # 为此次消息指定uuid
            body=json.dumps(
                    'func': func,
                    'param': {'a': param[0], 'b': param[1]}
        self.connection.process_data_events(time_limit=3)# 与start_consuming()相似，可以设置超时参数
        return self.response
rpc = RPC()
print("发送消息到消费者,等待返回结果")
response = rpc.call(func='del', param=(1, 2))
print("收到来自消费者返回的结果:{}".format(response))

服务端

import pika
import json
user_info = pika.PlainCredentials('root', 'root')
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('ip', 5672, '/', user_info))
channel = connection.channel()
# 指定接收消息的queue
channel.queue_declare(queue='rpc_queue')
def add_number(a, b):
    return a + b
def del_num(a, b):
    return a - b
execute_map = {
    'add': add_number,
    'del': del_num
def on_request(ch, method, props, body):
    body = json.loads(body.decode('utf-8'))
    func = body.get('func')
    param = body.get('param')
    result = execute_map.get(func)(param.get('a'), param.get('b'))
    print('进行{}运算，并将结果返回个消费者'.format(func))
    ch.basic_publish(exchange='',  # 使用默认交换机
                     routing_key=props.reply_to,  # response发送到该queue
                     properties=pika.BasicProperties(
                         correlation_id=props.correlation_id),  # 使用correlation_id让此response与请求消息对应起来
                     body=json.dumps({'result': result}))
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)
channel.basic_qos(prefetch_count=1)
# 从rpc_queue中取消息，然后使用on_request进行处理
channel.basic_consume(queue='rpc_queue', on_message_callback=on_request)
print(" [x] Awaiting RPC requests")
channel.start_consuming()

(六) RabbitMQ RPC模式

下面实现由rpc远程调用加减运算

客户端

import pika
import uuid
import json
class RPC(object):
    def __init__(self):
        self.call_id = None
        self.response = None
        user_info = pika.PlainCredentials('root', 'root')
        self.connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('ip', 5672, '/', user_info))
        self.channel = self.connection.channel()
        # 创建一个此客户端专用的queue，用于接收服务端发过来的消息
        result = self.channel.queue_declare(queue='', exclusive=True)
        self.callback_queue = result.method.queue
        self.channel.basic_consume(
            queue=self.callback_queue,
            on_message_callback=self.on_response,
            auto_ack=True)
    def on_response(self, ch, method, props, body):
        # 判断接收到的response是否属于对应request
        if self.call_id == props.correlation_id:
            self.response = json.loads(body.decode('utf-8')).get('result')
    def call(self, func, param):
        self.response = None
        self.call_id = str(uuid.uuid4())  # 为该消息指定uuid，类似于请求id
        self.channel.queue_declare(queue='rpc_queue')
        self.channel.basic_publish(
            exchange='',
            routing_key='rpc_queue',  # 将消息发送到该queue
            properties=pika.BasicProperties(
                reply_to=self.callback_queue,  # 从该queue中取消息
                correlation_id=self.call_id,  # 为此次消息指定uuid
            body=json.dumps(
                    'func': func,
                    'param': {'a': param[0], 'b': param[1]}
        self.connection.process_data_events(time_limit=3)# 与start_consuming()相似，可以设置超时参数
        return self.response
rpc = RPC()
print("发送消息到消费者,等待返回结果")
response = rpc.call(func='del', param=(1, 2))
print("收到来自消费者返回的结果:{}".format(response))

服务端

import pika
import json
user_info = pika.PlainCredentials('root', 'root')
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('ip', 5672, '/', user_info))
channel = connection.channel()
# 指定接收消息的queue
channel.queue_declare(queue='rpc_queue')
def add_number(a, b):
    return a + b
def del_num(a, b):
    return a - b
execute_map = {
    'add': add_number,
    'del': del_num
def on_request(ch, method, props, body):
    body = json.loads(body.decode('utf-8'))
    func = body.get('func')
    param = body.get('param')
    result = execute_map.get(func)(param.get('a'), param.get('b'))
    print('进行{}运算，并将结果返回个消费者'.format(func))
    ch.basic_publish(exchange='',  # 使用默认交换机
                     routing_key=props.reply_to,  # response发送到该queue
                     properties=pika.BasicProperties(
                         correlation_id=props.correlation_id),  # 使用correlation_id让此response与请求消息对应起来
                     body=json.dumps({'result': result}))
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)
channel.basic_qos(prefetch_count=1)
# 从rpc_queue中取消息，然后使用on_request进行处理