3、RabbitMQ如何实现AMQ协议（读书笔记）

AMQP做为一种RPC传输机制

RabbitMQ做为一种AMPQ代理服务器，提供了一套严格的通讯方式，核心部分的通讯几乎都使用了RPC（远程过程调用）模式。

启动会话

AMQP协议定义，当客户端要与RabbitMQ交互时，首先要向RabbitMQ发送一个协议头（protocol header）：

要彻底链接到RabbitMQ，会通过由三个同步RPC请求所组成请求序列，这三个RPC请求分别是启动、调整和打开链接。对于应用RabbitMQ而言（不许备开发RabbitMQ Client），启动会话这个阶段并非很是重要，稍做理解就好。

设置信道

AMQP协议定义，信道要使用AMQP链接做为互相传输信息的渠道，并且要将传输过程与其余正在进行中的会话隔离开。一个AMQP链接能够有多个信道，容许客户端和RabbitMQ之间进行屡次会话，技术上称之为多路复用（multiplexing）。

不要使用过多的信道！ 在传输过程当中，信道只是分配给客户端和RabbitMQ之间所传递消息的一个整数值。但在客户端和RabbitMQ中，会为每一个信道设置内存结构和对象，链接中的信道越多，用于管理该链接的消息流所需的内存也就越多。

AMQP RPC帧

AMQP使用类和方法在客户端和RabbitMQ之间建立公共语言，这些类和方法被称为AMQP命令（AMQP Commands）。AMQP中的类定义了一个功能范围，每一个类都包含执行不一样任务的方法。

例如：Connection.Start命令，由两部分组成：AMQP类（Class）和方法（Method）。

当使用命令与RabbitMQ进行交互时，执行这些命令，和所须要的全部参数，都被封装在一种数据结构中，而且对这个数据结构进行编码，以便传输。

帧由五个部分组成：

1. 帧类型；
2. 信道编号；
3. 帧大小（以字节为单位）；
4. 有效载荷；
5. 结束字节标记（ASCII值206）；

帧类型

帧类型分为五种：

1. 协议头帧：用于连接到RabbitMQ，仅在连接时使用一次；
2. 方法帧：用于携带发送给RabbitMQ或从RabbitMQ接收到的RPC请求和响应；
3. 内容头帧：包含一条消息的大小和属性；
4. 消息体帧：包含消息的内容；
5. 心跳帧：客户端与RabbitMQ之间进行传递，做为一种校验机制，确保链接的两端均可用；

能够在rabbitmq.config配置文件中设置心跳间隔，设置为0则表明关闭心跳检测机制（若是你的程序在必定程度上阻塞了通讯，使得心跳检测难以正常运做）。

帧的编组

若是要向RabbitMQ发送消息，则会对方法帧、内容头帧和消息帧进行编组。

发送的第一个帧是方法帧，它携带了命令和执行它所需的参数（如交换器和路由键）。

在方法帧以后的是内容头帧，它包含了消息属性以及消息体大小，AMQP的帧大小是有上限的，默认为131KB，若是消息体超过了这个上限，消息内容将被拆分红多个消息体帧。

接着是消息帧，它携带了具体的消息内容。

为了更高效的处理这些帧，方法帧和内容头帧会被打包成二进制数据，消息帧则么有进行任何打包或编码。

虽然帧默认大小是131KB，但客户端在连接过程当中能够设置更大或更小的帧，其最大可达一个32位值。

方法帧结构

方法帧携带构建RPC请求所需的类、方法以及相关参数。

这些属性告知RabbitMQ如何路由消息。Mandatory标识则告知RabbitMQ消息必须投递成功，不然发布消息的过程就应该是失败的。

一般，使用Basic.Publish RPC请求发送消息是一个单向会话。可是，若是你在发布消息时使用了mandatory标志，则应用程序应该监遵从RabbitMQ发送回来的Basic.Return命令。若是RabbitMQ不能知足mandatory标志设置的要求，它将在同一个信道上发送一个Basic.Return命令到客户端。

内容头帧结构

内容头帧除了告知RabbitMQ该消息的大小以外，还包含消息的各类属性。这些属性存储在Basic.Properties映射表中，可包含描述消息内容的数据，也可彻底是空白的。大多数客户端会预先填充一小部分字段，好比内容类型和投递模式。

属性是编写消息的强大工具，他们能够用来在发布者和消费则之间就消息的内容建立契约，从而容许对消息进行大量的定制操做。

消息体帧结构

消息题帧包含了实际消息数据的结构，能够是图片的二进制数据、序列化后的JSON、XML或字符串等等。

使用协议

在将消息发布到队列前，有几个与配置相关的步骤，至少须要设置交换器和队列，而后将他们绑定到一块儿，下面会从协议级别来看看进行这么步骤所发生的内部过程。

声明交换器

协议中，建立交换器会使用Exchange.Declare命令，该命令提供了定义交换器名称和类型的参数，以及用于消息处理的其余元数据。

一旦命令被发出，RabbitMQ在建立了交换器以后将发送一个Exchange.DeclareOk的方法帧做为相应。若是处于某些缘由建立失败了，则RabbitMQ将使用Channel.Close命令关闭发送Channel.Declare命令的信道。该响应包含一个数字编码和文本值，用于说明Exchange.Declare失败并关闭信道的缘由。

声明队列

协议中，建立队列会使用Queue.Declare命令，和建立交换器的过程是同样的。

在声明队列时，屡次发送同一个Queue.Declare命令并不会有任何反作用。

当尝试声明一个与现有队列同名的新队列时，若是新队列的属性与现有队列不同，那么RabbitMQ将关闭发出RPC请求的通道。 要正确的处理错误，通常是由客户端的实现来监听来自RabbitMQ的Channel.Close命令，以便能作出正确响应。 某些客户端实现可让你返回异常，让你的应用程序去捕获并处理。还有的客户端提供回调风格，经过注册一个回调方法来处理。

绑定队列到交换器

协议中，绑定交换器与队列的命令是Queue.Bind，每次只能指定一个队列。这一步和建立交换器或建立队列是同样的。

发布消息

协议中，当发布消息到RabbitMQ时，多个帧封装了发送到服务器的消息数据。

在实际的消息内容到达RabbitMQ以前，客户端应用程序发送一个Basic.Publish方法帧，一个内容头帧和至少一个消息体帧。

当RabbitMQ接收到一个消息的全部帧并肯定下一步操做以前，它将检查方法帧以获取它所须要的信息。Basic.Publish方法帧携带消息的交换器名称和路由键。在评估这些数据时，RabbitMQ会尝试将Basic.Publish帧中的交换器名称与配置交换器的数据库进行匹配。

默认状况下，若是使用RabbitMQ配置中不存在交换器进行消息发布，RabbitMQ将自动丢弃该消息。

若是交换器存在，可是路由不到队列，那么，想要确保消息成功投递，须要在发布时将mandatory标识设置为true，或者使用投递确认机制。

当RabbitMQ发现某一个交换器与Basic.Properties方法帧中的交换器名称相匹配时，它将判断该交换器中的绑定信息，并经过路由键寻找匹配的队列。当消息与任一绑定的队列符合匹配标准时，RabbitMQ服务器将以FIFO的顺序将消息放入队列中。

放入队列数据结构中的并非实际消息，而是消息的引用。当RabbitMQ准备投递消息时，它将使用这个引用来编组消息并经过网络进行发送。这为发布到多个队列的消息提供了实质性的优化。

一旦再也不须要这个消息，实际消息数据将会从RabbitMQ的内存中移除。

默认状况下，只要没有消费者正在监听队列，消息就会被存储在队列中。RabbitMQ能够将这些消息保存到内存或磁盘，具体取决于Basic.Properties中指定的delivery-mode属性。

消费消息

要消费RabbitMQ队列中的消息，消费者应用程序发出Basic.Consume命令来订阅RabbitMQ中的队列。服务器将返回Basic.ConsumerOk来响应。而后开始向消费者投递消息。

若是要让消费者中止接收消息，则能够发送Basic.Cancel命令。这个命令是异步发出的，而RabbitMQ可能仍然在发送消息，因此消费者在接收到一个Bsaic.CancelOk响应以前，仍然能够接收到来自RabbitMQ的消息。

消费消息时，有几个设置可让RabbitMQ知道你要如何接收它们。其中一个设置是Basic.Consume命令中的no_ack参数。当设置为ture时，RabbitMQ将连续发送消息直到Basic.Cancel或者链接断开。若是no_ack标记为false，则消费者必须经过发送Basic.Ack命令来确认收到的每条消息。

当发送Basic.Ack时，消费者必须在Basic.Deliver方法帧中传递一个名为delivery tag（投递标签）的参数。RabbitMQ使用投递标签和信道做为惟一标识符来实现消息确认、拒绝等操做。