java算法面试题,java面试题2023

RabbitMQ队列用于存储消息。消息正在队列中等待消费者使用。RabbitMQ中的队列是多生产者和多消费者模型。RabbitMQ的主要优势包括交换机是RabbitMQ的核心，负责接收生产者发送的消息，并对其进行寻根。

据路由规则将其路由到相应的队列中。RabbitMQ包含几种类型的交换器包括direct、fanout、topic和headers。

Bindings绑定绑定定义了交换器和队列之间的关系。绑定可以包含路由键RabbitMQ将使用该路由键来确定如何路由消息。

Channels通道通道是在TCP连接内部建立的虚拟连接通道是发送和接收大多数命令的地方比如发布消息、订阅队列等。通过复用TCP连接可以减少创建TCP连接的开销以及操作系统维护大量TCP连接的负担。

Connections连接这是指RabbitMQ Broker和生产者、消费者之间的网络连接。在该连接上通讯双方可以建立多个Channels进行数据交互。

4、 RabbitMQ 消息传递的过程是什么样的请尽量详细地描述。

答

RabbitMQ的消息传递过程包括以下几个步骤

生产消息首先生产者创建一条消息这个消息可以包含两部分信息消息头和消息体。消息头一般包含了一些元数据比如路由键routing key、交换器名称等。消息体则是真正需要传递的数据。

发送消息到交换器然后生产者将消息发布到RabbitMQ broker中的一个交换器上。生产者在发送消息时会指定一个交换器和路由键这个交换器负责接收生产者的消息并根据路由键将消息路由到一个或多个队列。

路由消息到队列交换器接收到消息后将根据消息的路由键和它自身类型direct、topic、fanout或headers等以及当前的绑定规则决定将消息路由到哪一个或哪些队列上。如果找不到符合条件的队列那么这条消息可能会被丢弃或者返回给生产者具体行为取决于生产者在发布消息时的一些参数设置。

消费消息最后RabbitMQ的消费者从队列中获取到消息并处理。消费者和队列之间通常是持久订阅关系消费者一旦启动会不断的从队列中拉取消息来处理。处理完成之后消费者需要向RabbitMQ发送一个确认信号告诉RabbitMQ这个消息已经被正确处理RabbitMQ收到确认信号后会从队列中移除这条消息。

5、RabbitMQ 如何实现延迟消息

答

延迟消息是指消息被发送后不会立即被消费而是需要等待指定的延迟时间后才能被消费。RabbitMQ可以通过两种方式实现延迟消息

使用RabbitMQ的Dead-letter功能和TTLTime to Live属性这种方法需要使用RabbitMQ的两个特性消息TTL和死信交换器。消息TTL是设置消息在队列中的生存时间如果超过这个时间消息还没有被消费那么这个消息就会被标记为死信。死信交换器是用来处理死信的交换器当消息变成死信后RabbitMQ会自动将其发送到绑定的死信交换器上。

具体过程如下

当生产者发送消息时在消息或者队列上设置TTL属性这个属性表示消息在队列中的生存时间。

同时在队列上设置x-dead-letter-exchange参数这个参数表示当前队列的死信交换器。

当消息因为超过TTL变成死信后RabbitMQ会将其发送到上面设置的死信交换器上。

死信交换器上需要绑定一个或多个队列这些队列的消费者就可以消费到这些“延迟”的消息了。

这种方法的缺点是在延迟时间很长且消息较多的情况下会浪费大量的存储空间因为所有延迟消息在RabbitMQ中都按照消息形式存储。

使用RabbitMQ的插件rabbitmq_delayed_message_exchange这是RabbitMQ社区提供的一个插件它提供了一个新类型的交换器叫做x-delayed-message。使用这个交换器生产者在发送消息时可以在消息头部的“x-delay”参数上设置消息的延迟时间单位为毫秒。然后在RabbitMQ端消息在被路由到队列之前会先等待指定的延迟时间。 这种方式的优点是使用简单缺点是需要在RabbitMQ服务器上安装插件。

6、RabbitMQ 如何实现消息确认机制

答

RabbitMQ实现消息确认机制主要有两种方式

生产者发布确认Publisher Confirms这是RabbitMQ针对生产者的消息确认机制。生产者在发布消息到交换器时可以指定该消息需要RabbitMQ的确认。RabbitMQ收到消息后会返回一个确认消息给生产者。如果生产者没有收到确认消息那么就有可能需要重新发送该消息。这种机制保证了消息被成功接收到RabbitMQ。

在Java的RabbitMQ客户端中可以通过调用Channel的confirmSelect方法来启用发布确认然后发布消息后调用waitForConfirms方法来等待RabbitMQ的确认。如果消息发布成功waitForConfirms会返回true否则返回false。

消费者消息确认Consumer Acknowledgements这是RabbitMQ针对消费者的消息确认机制。消费者从队列中获取消息后完成消息处理然后需要向RabbitMQ发送一个确认消息告诉RabbitMQ这个消息已经被处理可以从队列中删除了。这种机制保证了每个消息都被成功处理。

在Java的RabbitMQ客户端中消费者在注册时可以指定是否需要自动确认。如果需要手动确认可以调用Channel的basicAck方法来确认消息。如果处理消息时出错还可以调用basicNack或者basicReject方法告诉RabbitMQ消息处理失败RabbitMQ可以选择将消息重新放回队列或者发送给其他消费者。

7、RabbitMQ 如何实现消费者限流

答

RabbitMQ提供了QoS服务质量设置可以实现消费者限流。具体来说通过设置每个消费者一次可以预取(prefetch)的消息数量就可以实现限流。

在Java的RabbitMQ客户端中可以通过调用Channel的basicQos方法来设置预取数量。预取数量表示消费者一次性能从RabbitMQ的服务器获取的消息数量。如果设置为1那么意味着消费者处理完一个消息并发送确认后才会再次向RabbitMQ获取一个消息来处理。

预取数量的设定既要考虑到消费者的处理能力也要考虑到系统的实时性和资源利用率。如果预取数量设定太大那么如果某个消费者处理消息很慢可能会堆积大量的未处理消息浪费内存资源也会影响系统的实时性如果设定太小那么消费者可能会频繁地向RabbitMQ请求消息增加了网络开销而且如果消费者处理消息很快可能会导致消费者的空闲时间增加。

除了预取数量还可以设置预取大小prefetch size。这是一个更细粒度的控制表示消费者一次能从RabbitMQ获取的消息的总体积大小。但是要注意设置预取大小需要RabbitMQ服务器和客户端都支持。

8、RabbitMQ 可以和哪些编程语言进行交互

答

RabbitMQ提供了许多编程语言的客户端库支持因此可以和多种编程语言进行交互。以下是一些主要的编程语言

JavaRabbitMQ提供了一个Java客户端库使用AMQP协议和RabbitMQ进行交互。它提供了功能强大操作简单的接口可以很方便的在Java程序中集成RabbitMQ。

PythonRabbitMQ为Python提供了pika和kombu两个客户端库。pika是RabbitMQ官方推荐的Python客户端库提供了纯Python实现的功能完备的AMQP 0-9-1客户端APIkombu是一个消息框架除了支持RabbitMQ还支持Redis、Amazon SQS和ZooKeeper等多种消息队列。

.NET/C#RabbitMQ提供了一个.NET客户端库用于在.NET/C#应用程序中与RabbitMQ进行交互。

JavaScript/Node.jsamqplib是一个开源的Node.js AMQP客户端用于在Node.js应用程序中与RabbitMQ进行交互。

RubyRabbitMQ提供了bunny和amqp两个Ruby客户端库用于在Ruby应用程序中与RabbitMQ进行交互。

PHP: php-amqplib提供了一个PHP客户端库用于在PHP应用程序中与RabbitMQ进行交互。

9、RabbitMQ 的消息模型是什么可以详细描述一下其核心概念例如生产者、消费者、队列、交换机、绑定等。

答

RabbitMQ的消息模型是基于AMQP协议的其核心概念包括生产者、消费者、队列、交换机和绑定。以下对这些概念进行详细描述

生产者Producer生产者是消息的发送方负责创建消息并将其发布到RabbitMQ中。

消费者Consumer消费者是消息的接收方负责从RabbitMQ中取出消息并进行处理。

队列Queue在RabbitMQ中消息是存储在队列里的。消费者从队列中获取消息生产者将消息发送到交换器然后由交换器路由到相应的队列。

交换器Exchange交换器的主要作用是接收生产者发送的消息然后根据特定规则将消息路由到一个或多个队列。RabbitMQ提供了几种类型的交换器Direct直接 Topic主题 Fanout扇出和 Headers每种类型的交换器都有不同的路由策略。

绑定Binding绑定是连接交换器和队列的规则。交换器根据这些规则来决定消息送往哪个队列。绑定可以带有一个Optional的Routing key此key在交换器类型为Direct和Topic时起作用。

10、RabbitMQ 中的交换机类型有哪些它们之间的区别是什么在什么情况下选择使用不同的交换机类型

答

RabbitMQ中的交换机主要有四种类型

Direct Exchange直接交换机这是最简单的交换机类型。它会将消息路由到那些binding key与routing key完全匹配的队列中。

在路由规则需要简单且明确且只需要将消息路由到一个或少数几个队列的情况下使用。

Fanout Exchange扇出交换机它会忽略binding key和routing key将所有发送到该交换机的消息路由到所有与它绑定的队列中。

当你希望消息广播到所有的消费者时可以选择使用。

Topic Exchange主题交换机它允许在binding key和routing key之间进行模糊匹配规则为*匹配一个单词#匹配零个或多个单词。这种交换机在处理较为复杂的路由情况如多层级、分类的路由时非常有用。

Headers Exchange头交换机它不依赖routing key进行路由而是根据发送的消息内容中的headers属性进行匹配。如果定义的多个headers属性都匹配上那么该消息就会路由到对应的队列上。在需要根据多个条件进行复杂匹配规则的情况下可以选择使用。

11、RabbitMQ 如何处理消息的持久化在什么情况下需要将消息设置为持久化

答

RabbitMQ提供了消息的持久化功能可以确保即使RabbitMQ服务器崩溃消息也不会丢失。

消息的持久化主要涉及到三个方面

交换器的持久化当声明交换器时可以通过设置durable参数为true来使得交换器成为持久的。持久的交换器会在RabbitMQ服务器重启后仍然存在。

队列的持久化同样地当声明队列时也可以设置durable参数为true使得队列成为持久的。持久的队列同样会在RabbitMQ服务器重启后仍然存在。

消息的持久化在发送消息时可以设置消息的deliveryMode参数为2使得消息成为持久的。持久的消息会被RabbitMQ存储到磁盘上即使RabbitMQ服务器重启消息也不会丢失。

需要注意的是消息的持久化并不能保证消息绝对的不丢失因为从消息发送到真正写入磁盘之间存在一个时间窗口如果在这个时间窗口内RabbitMQ服务器崩溃消息还是有可能丢失。为了保证消息的真正持久化可以配合使用发布确认Publisher Confirms机制。

消息的持久化会增加RabbitMQ的IO操作可能会影响到RabbitMQ的性能。因此是否需要将消息设置为持久化取决于你对消息丢失的容忍度和对性能的需求。如果你不能容忍消息的丢失那么就需要将消息设置为持久化如果你对性能的需求较高对消息的丢失可以容忍那么就可以不需要设置消息持久化。

12、如何保证消息的顺序性

答

在某些场景下我们需要保证消息的顺序性。例如如果消息代表的是某个对象的状态变化那么就需要保证这些状态变化的事件按照发生的顺序被处理。

可以通过以下方式来保证消息的顺序性

单一队列、单一消费者由于RabbitMQ 保证消息在单一队列中的顺序也就是说消息是按照发送到队列的顺序来存储的。如果队列只有一个消费者那么消费者就会按照消息的发送顺序来处理消息从而保证了消息的顺序性。但是这种方法的缺点是无法进行消费者的并发处理可能会影响到消息处理的吞吐量。

使用顺序消息插件RabbitMQ社区提供了一款插件rabbitmq-sequencer用于在多个消费者之间保证消息的顺序性。但请注意这个插件可能存在一定的风险所以在生产环境使用前需要进行充分的测试。

根据业务进行分区将需要按照顺序处理的消息如同一用户的操作行为发送到同一个队列。由于RabbitMQ 保证了单一队列中的消息顺序性所以可以保证这类消息的顺序性。这种方法结合了前两种方法的优点既保证了消息的顺序性又能进行消费者的并发处理。

需要注意的是RabbitMQ虽然可以提供消息的顺序性但最终是否能保证消息的顺序性还取决于消费者消息处理的逻辑和整个系统的设计。

13、RabbitMQ 如何处理消费者异常导致的消息丢失

答

如果消费者由于异常情况导致消息丢失可以通过以下方式来处理

设置手动消息确认模式在消费者端可以将消息确认模式设置为手动manual模式。这样在消费者成功处理完一条消息后手动调用channel.basicAck(deliveryTag, false)来确认消息告知RabbitMQ该消息已经被处理。如果消费者在处理消息期间发生异常可以选择不确认消息这样消息会重新进入队列等待其他消费者重新消费。

设置消息的TTLTime-to-Live可以给消息设置一个过期时间即消息的TTL。当消息的TTL过期时RabbitMQ会将其标记为过期并将其丢弃。通过设置合理的TTL可以保证异常情况下未及时消费的消息不会一直堆积在队列中从而避免消息堆积过多的问题。

使用死信队列Dead-Letter Queue可以设置一个死信队列来接收由于消费者异常导致的消息。当消费者无法成功处理消息时可以将消息发送到死信队列以便后续进行处理。可以使用RabbitMQ的DLXDead-Letter Exchange机制将具有异常的消息路由到一个特定的死信交换器再通过死信交换器将消息发送到死信队列。

处理消费者异常消费者应该捕获处理异常并进行相应的日志记录以便排查和处理问题。可以使用try-catch块来捕获异常并在异常处理逻辑中选择是否确认消息、发送到死信队列等操作。

需要注意的是以上方法仅能尽量减少消息丢失的可能性并不能完全避免。因此在设计系统时还需要考虑一些附加的安全机制例如备份消费者、消息持久化等来提高系统的可靠性和鲁棒性。

14、RabbitMQ 如何实现消息的重试机制有哪些常见的重试策略

答

实现消息的重试机制可以通过以下两种方式来实现

使用延迟队列将需要进行重试的消息发送到一个延迟队列中该队列将消息暂存一段时间当指定的时间到达后将消息重新发送到原队列等待重新消费。可以通过设置队列的x-dead-letter-exchange和x-dead-letter-routing-key参数将延迟队列中的消息转发到原队列中。

手动重试通过捕获异常信息在消费者端主动重试消费失败的消息。可以在重试之前将消息的重试次数递增并设定最大重试次数。当重试次数达到限制时可将消息发送到死信队列不再进行重试。

常见的重试策略有以下几种

固定间隔重试指定一个固定的时间间隔在每次重试时都按照该间隔进行重试。例如每10秒钟重试一次。

指数退避重试在每次重试之后将重试的时间间隔乘以一个增长因子从而实现指数退避避免连续重试。例如第一次重试等待5秒第二次重试等待10秒第三次重试等待20秒以此类推。

随机间隔重试在每次重试时随机生成一个时间间隔避免多个消费者同时进行重试。例如每次重试之前等待1-10秒钟的随机时间。

重试策略需要根据实际业务场景进行选择和调整并且也需要考虑到系统的性能和可靠性。

15、RabbitMQ 如何实现分布式事务

答

RabbitMQ是一个消息中间件本身并不支持分布式事务。但可以通过以下几种方式来实现分布式事务

使用事务机制在消费者端使用事务机制包括开启事务、执行事务操作、提交或回滚事务。在开启事务之后执行所有操作并最终进行提交或回滚。这种方式可以确保所有的操作要么全部成功要么全部失败。但是由于事务机制的开销比较大这种方式会影响系统的性能。

使用异步确认模式在消费者端使用异步确认模式即在接收到消息时先将消息状态改为“未确认”然后在消费者处理完该消息后发送确认消息给RabbitMQ将消息状态改为“已确认”。如果消费者异常终止则消息会重新被投递到队列中。但是由于消息的异步确认不能保证事务性可能会造成消息重复或丢失等情况。

使用两阶段提交在生产者端和消费者端均使用两阶段提交模式。由一个协调者来协调并统一提交或回滚操作以保证事务的一致性。但是两阶段提交需要增加额外的复杂性并且因为需要协调者的参与可能会影响系统的性能和可靠性。

使用可靠消息投递模式通过使用RabbitMQ的可靠消息投递模式可以保证消息传递的可靠性。在生产者发送消息时将消息设置为持久化消息并开启事务机制在消费者处理消息时也将消息标记为已处理并在处理完所有消息之后再进行事务提交。这样可以确保消息能够成功投递并且保证消费者端的数据一致性。

需要注意的是以上方式均不是完整的分布式事务实现方式都需要根据实际业务场景进行选择和调整。同时为了保证系统的可靠性和鲁棒性还需要考虑一些附加的安全机制例如备份消费者、消息持久化等。

16、RabbitMQ 如何处理消息的过期

答

在RabbitMQ中可以通过设置消息TTLTime-To-Live来控制消息的过期时间。当消息的TTL过期时RabbitMQ会将该消息从队列中移除并将其发送到死信队列以便进行其他处理。

通常情况下可以通过以下两种方式来设置消息的TTL

消息级别的TTL针对单个消息进行TTL设置即在生产者端设置消息的过期时间。可以通过在发送消息时在消息的属性中设置expiration字段指定消息的TTL。

队列级别的TTL对整个队列中的消息进行TTL设置即在创建队列时设置队列的TTL。可以通过在声明队列时设置x-message-ttl参数来指定队列的TTL。

需要注意的是TTL设置的精确度的取决于RabbitMQ的检查间隔和负载。因此不应该将TTL设置得过短以避免因不必要的性能开销而对系统造成负担。同时还需要考虑到消息在队列中的存活时间、队列大小等因素。

17、RabbitMQ 如何实现死信队列什么情况下会出现死信队列

答

在RabbitMQ中可以通过设置死信交换机和死信队列来实现死信队列的功能。

要实现死信队列需要以下几个步骤

定义死信交换机和死信队列首先需要定义一个死信交换机和一个用于存储死信消息的死信队列。可以使用direct、fanout或topic类型的交换机具体根据业务需求来选择。

设置源队列的相关参数在源队列例如普通的业务队列的声明时需要设置一些相关参数来指定死信队列的信息。可以通过在声明队列时设置x-dead-letter-exchange和x-dead-letter-routing-key参数来指定死信交换机和死信队列的路由规则。

将源队列绑定到死信交换机在声明死信队列之后需要将源队列与死信交换机进行绑定以便将过期或被拒绝的消息发送到死信队列。

处理死信队列的消息在定义死信队列的消费者端可以针对死信队列中的消息进行特定的处理例如记录日志、重试或其他业务逻辑。

死信队列通常出现在以下情况

消息过期当消息的TTL过期时会被发送到死信队列。可以通过设置消息的TTLTime-To-Live来控制消息的过期时间。

消息被拒绝当消费者拒绝处理某条消息并将其标记为拒绝时该消息也会被发送到死信队列。例如消费者在处理消息时发现数据错误或无法处理该消息可选择拒绝并将其发送到死信队列。

队列溢出当队列达到最大长度限制时新的消息无法入队可以选择将其中一些消息发送到死信队列以防止队列溢出。

通过使用死信队列可以将无法处理的消息进行处理或进一步分析以提高系统的可靠性和稳定性。

18、RabbitMQ 如何实现消息的优先级

答

在RabbitMQ中默认情况下是不支持消息的优先级排序的。但是可以通过一些技巧来实现消息的优先级。

以下是一种常见的实现方式

使用多个队列创建多个队列每个队列对应一个优先级。例如创建3个队列分别表示高、中、低优先级。

设置消费者的优先级为了确保消息按照优先级被消费需为每个队列创建对应数量的消费者。例如为高优先级队列创建多个消费者中优先级队列创建适量的消费者低优先级队列同理。

发送消息到对应的队列根据消息的优先级将消息发送到对应的队列中。

这样就可以模拟实现消息的优先级因为消费者会根据队列的优先级顺序去消费消息高优先级队列的消息会被更快地处理。

需要注意的是这种方式只能在有限数量的优先级下操作并且需要额外创建消费者。另外由于RabbitMQ的负载均衡机制消费者可能无法按照完全相同的优先级顺序处理消息。如果需要更精细的消息优先级控制可能需要考虑其他消息中间件或自定义开发的解决方案。

19、RabbitMQ 如何进行集群部署在集群中如何确保高可用性和负载均衡

答

集群概述

RabbitMQ集群是由多个节点组成的每个节点都可以独立地处理消息。集群中的每个节点都有相同的队列和交换机信息这意味着消息可以在集群中任何一个节点上被处理。集群中的节点可以通过网络连接进行通信并且可以通过负载均衡器进行流量分配。

集群部署

在部署RabbitMQ集群时需要考虑以下几个方面

确定节点数量通常情况下集群中至少需要三个节点来确保高可用性。如果只有两个节点则当一个节点失败时另一个节点将无法正常工作。

配置节点每个节点都应该使用相同的配置文件以确保它们具有相同的队列和交换机信息。配置文件中应包括以下内容

节点名称

集群名称

监听端口

存储路径

内存限制

启动节点启动每个节点时需要指定节点名称和集群名称。节点名称应该是唯一的并且应该在所有节点之间保持一致。

高可用性和负载均衡

为了确保高可用性和负载均衡可以采用以下策略

使用负载均衡器将流量分配到集群中的每个节点上以确保负载均衡。

配置镜像队列在集群中的每个节点上创建相同的队列并将它们配置为镜像队列。这意味着当一个节点失败时其他节点可以继续处理该队列中的消息。

使用HA模式在集群中的每个节点上启用HA模式以确保队列和交换机信息在所有节点之间进行复制。这样当一个节点失败时其他节点可以继续处理消息。

20、RabbitMQ 客户端中常用的连接方式有哪些它们之间有什么区别

答

AMQP URI 连接方式

AMQP URI 连接方式是 RabbitMQ 客户端连接 RabbitMQ 服务端最简单的方式之一它使用一个 URI 字符串来描述 RabbitMQ 的连接信息。这种方式可以通过解析 URI 字符串来创建 Connection 对象。

连接工厂ConnectionFactory连接方式

连接工厂ConnectionFactory连接方式是另一种常用的连接方式它使用 ConnectionFactory对象来创建 Connection 对象。ConnectionFactory 对象包含了 RabbitMQ 的连接信息例如主机名、端口号、虚拟主机等。使用 ConnectionFactory 连接方式可以更加灵活地配置连接参数。

集成框架连接方式

除了上述两种方式外还有许多集成框架可以用来连接 RabbitMQ例如 Spring AMQP、Apache Camel等。这些框架提供了更高层次的抽象可以使连接 RabbitMQ 更加容易和方便。

这些连接方式之间的区别主要在于它们的实现方式和使用方式不同。AMQP URI 连接方式是最简单的连接方式适用于简单的应用场景连接工厂连接方式可以更加灵活地配置连接参数适用于复杂的应用场景集成框架连接方式则提供了更高层次的抽象可以使连接 RabbitMQ 更加容易和方便。

盈若安好便是晴天