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消息从发送者发送消息，到消费者处理消息，需要经过的流程是这样的：

消息从生产者到消费者的每一步都可能导致消息丢失：

1.发送消息时丢失

• 生产者发送消息时连接MQ失败。
• 生产者发送消息到达MQ后未找到Exchange。
• 生产者发送消息到达MQ的Exchange后，未找到合适的Queue。
• 消息到达MQ后，处理消息的进程发生异常。

2.MQ导致消息丢失

• 消息到达MQ，保存到队列后，尚未消费就突然宕机。

3.消费者处理消息时

• 消息接收后尚未处理突然宕机。
• 消息接收后处理过程中抛出异常。

综上，我们要解决消息丢失问题，保证MQ的可靠性，就必须从3个方面入手：

• 确保生产者一定把消息发送到MQ。
• 确保MQ不会将消息弄丢。
• 确保消费者一定要处理消息。

一、 发送者的可靠性

1.1、 生产者重试机制

  生产者发送消息时，出现了网络故障，导致与MQ的连接中断。为了解决这个问题，SpringAMQP提供了消息发送时的重试机制。即：当RabbitTemplate与MQ连接超时后，多次重试，可以在配置文件中添加如下配置：

spring:rabbitmq:connection-timeout: 1s # 设置MQ的连接超时时间template:retry:enabled: true # 开启超时重试机制initial-interval: 1000ms # 失败后的初始等待时间multiplier: 1 # 失败后下次的等待时长倍数，下次等待时长 = initial-interval * multipliermax-attempts: 3 # 最大重试次数

  当网络不稳定的时候，利用重试机制可以有效提高消息发送的成功率。不过SpringAMQP提供的重试机制是阻塞式的重试，也就是说多次重试等待的过程中，当前线程是被阻塞的，无法执行后面逻辑。

  如果对于业务性能有要求，建议禁用重试机制。如果一定要使用，请合理配置等待时长和重试次数，当然也可以考虑使用异步线程来执行发送消息的代码。

1.2、 生产者确认机制

1.2.1、确认机制理论

  一般情况下，只要生产者与MQ之间的网路连接顺畅，基本不会出现发送消息丢失的情况，因此大多数情况下我们无需考虑这种问题。不过，在少数情况下，也会出现消息发送到MQ之后丢失的现象，比如：

• MQ内部处理消息的进程发生了异常。
• 生产者发送消息到达MQ后未找到Exchange。
• 生产者发送消息到达MQ的Exchange后，未找到合适的Queue，因此无法路由。

  针对上述情况，RabbitMQ提供了生产者消息确认机制，包括Publisher Confirm和Publisher Return两种。在开启确认机制的情况下，当生产者发送消息给MQ后，MQ会根据消息处理的情况返回不同的回执：

总结如下：

• 当消息投递到MQ，但是路由失败时，通过Publisher Return返回异常信息，同时返回ack的确认信息，代表投递成功（图中的exchange2，一般情况下路由失败都是由开发人员编码导致的，所以一般不用开启此机制）。
• 临时消息投递到了MQ，并且入队成功，返回ACK，告知投递成功（图中queue1）。
• 持久消息投递到了MQ，并且入队完成持久化(保存到磁盘，图中queue2)，返回ACK ，告知投递成功。
• 其它情况都会返回NACK，告知投递失败（实际开发中，如果业务场景对可靠性有较高要求，只关注返回nack的情况即可，可以采取重新发送等方式）。

其中ack和nack属于Publisher Confirm机制，ack是投递成功，nack是投递失败。而return则属于Publisher Return机制。

默认两种机制都是关闭状态，需要通过配置文件来开启。

1.2.2、确认机制实现

开启生产者确认：

spring:rabbitmq:publisher-confirm-type: correlated # 开启publisher confirm机制，并设置confirm类型publisher-returns: true # 开启publisher return机制

这里publisher-confirm-type有三种模式可选：

• none：关闭confirm机制。
• simple：同步阻塞等待MQ的回执。
• correlated：MQ异步回调返回回执。

一般我们推荐使用correlated回调机制。

1.2.2.1、定义ReturnCallback

每个RabbitTemplate只能配置一个ReturnCallback，因此我们可以在配置类中统一设置：

@Slf4j
@AllArgsConstructor
@Configuration
public class MqConfig {private final RabbitTemplate rabbitTemplate;@PostConstructpublic void init(){rabbitTemplate.setReturnsCallback(new RabbitTemplate.ReturnsCallback() {@Overridepublic void returnedMessage(ReturnedMessage returned) {log.error("触发return callback,");log.debug("exchange: {}", returned.getExchange());log.debug("routingKey: {}", returned.getRoutingKey());log.debug("message: {}", returned.getMessage());log.debug("replyCode: {}", returned.getReplyCode());log.debug("replyText: {}", returned.getReplyText());}});}
}

1.2.2.2、定义ConfirmCallback

  由于每个消息发送时的处理逻辑不一定相同，因此ConfirmCallback需要在每次发消息时定义。具体来说，是在调用RabbitTemplate中的convertAndSend方法时，多传递一个参数CorrelationData：

CorrelationData中包含两个核心的东西：

• id：消息的唯一标示，MQ对不同的消息的回执以此做判断，避免混淆
• SettableListenableFuture：回执结果的Future对象

将来MQ的回执就会通过这个Future来返回，我们可以提前给CorrelationData中的Future添加回调函数来处理消息回执：

@Test
void testPublisherConfirm() {// 1.创建CorrelationDataCorrelationData cd = new CorrelationData();// 2.给Future添加ConfirmCallbackcd.getFuture().addCallback(new ListenableFutureCallback<CorrelationData.Confirm>() {@Overridepublic void onFailure(Throwable ex) {// 2.1.Future发生异常时的处理逻辑，基本不会触发log.error("send message fail", ex);}@Overridepublic void onSuccess(CorrelationData.Confirm result) {// 2.2.Future接收到回执的处理逻辑，参数中的result就是回执内容if(result.isAck()){ // result.isAck()，boolean类型，true代表ack回执，false 代表 nack回执log.debug("发送消息成功，收到 ack!");}else{ // result.getReason()，String类型，返回nack时的异常描述log.error("发送消息失败，收到 nack, reason : {}", result.getReason());}}});// 3.发送消息rabbitTemplate.convertAndSend("hmall.direct", "q", "hello", cd);
}

注意：开启生产者确认比较消耗MQ性能，一般不建议开启。

• 路由失败：一般是因为RoutingKey错误导致，往往是编程导致。
• 交换机名称错误：同样是编程错误导致。
• MQ内部故障：这种需要处理，但概率往往较低。因此只有对消息可靠性要求非常高的业务才需要开启，而且仅仅需要开启ConfirmCallback处理nack就可以了。

二、 MQ的可靠性

在默认情况下，RabbitMQ会将接收到的信息保存在内存中以降低消息收发的延迟消息。这样就会导致两个问题：

• 一旦MQ宕机，内存中的消息就会丢失。
• 内存空间有限，当消费者故障或者处理过慢时，会导致消息积压，引发MQ阻塞。

针对以上两种问题，可以分别采用数据持久化和LazyQueue的解决办法。

2.1、 数据持久化

  为了提升性能，默认情况下MQ的数据都是在内存存储的临时数据，重启后就会消失。为了保证数据的可靠性，可以配置数据持久化（这个是MQ3.6之前使用的方式），包括：

• 交换机持久化
• 队列持久化
• 消息持久化

我们以控制台界面为例来说明。

2.1.1、 交换机持久化

在控制台的Exchanges页面，添加交换机时可以配置交换机的Durability参数：

2.1.2、 队列持久化

在控制台的Queues页面，添加队列时，同样可以配置队列的Durability参数：

2.1.3、 消息持久化

在控制台发送消息的时候，可以添加很多参数，而消息的持久化是要配置一个properties：delivery_mode

注意：使用spring发送消息到MQ时，这几个持久化都是默认的。
 
在开启持久化机制以后，如果同时还开启了生产者确认，那么MQ会在消息持久化以后才发送ACK回执，进一步确保消息的可靠性。不过出于性能考虑，为了减少IO次数，发送到MQ的消息并不是逐条持久化到数据库的，而是每隔一段时间批量持久化。一般间隔在100毫秒左右，这就会导致ACK有一定的延迟，因此建议生产者确认全部采用异步方式。

2.2、 LazyQueue

  在默认情况下，RabbitMQ会将接收到的信息保存在内存中以降低消息收发的延迟。但在某些特殊情况下，这会导致消息积压，比如：

• 消费者宕机或出现网络故障。
• 消息发送量激增，超过了消费者处理速度。
• 消费者处理业务发生阻塞。

  一旦出现消息堆积问题，RabbitMQ的内存占用就会越来越高，直到触发内存预警上限。此时RabbitMQ会将内存消息刷到磁盘上，这个行为称为PageOut。 PageOut会耗费一段时间，并且会阻塞队列进程。因此在这个过程中RabbitMQ不会再处理新的消息，生产者的所有请求都会被阻塞。

  为了解决这个问题，从RabbitMQ的3.6.0版本开始，就增加了Lazy Queues的模式，也就是惰性队列。惰性队列的特征如下：

• 接收到消息后直接存入磁盘而非内存。
• 消费者要消费消息时才会从磁盘中读取并加载到内存（也就是懒加载）。
• 支持数百万条的消息存储。

  而在3.12版本之后，LazyQueue已经成为所有队列的默认格式。因此官方推荐升级MQ为3.12版本或者所有队列都设置为LazyQueue模式。如果版本较老，可以：

@RabbitListener(queuesToDeclare = @Queue(name = "lazy.queue",durable = "true",arguments = @Argument(name = "x-queue-mode", value = "lazy")
))
public void listenLazyQueue(String msg){log.info("接收到 lazy.queue的消息：{}", msg);
}

三、 消费者的可靠性

  当RabbitMQ向消费者投递消息以后，需要知道消费者的处理状态如何。因为消息投递给消费者并不代表就一定被正确消费了，可能出现的故障有很多，比如：

• 消息投递的过程中出现了网络故障。
• 消费者接收到消息后突然宕机。
• 消费者接收到消息后，因处理不当导致异常。
• …

一旦发生上述情况，消息也会丢失。因此，RabbitMQ必须知道消费者的处理状态。

3.1、 消费者确认机制

  为了确认消费者是否成功处理消息，RabbitMQ提供了消费者确认机制。即：当消费者处理消息结束后，应该向RabbitMQ发送一个回执，告知RabbitMQ自己消息处理状态。回执有三种可选值：

• ack：成功处理消息，RabbitMQ从队列中删除该消息。
• nack：消息处理失败，RabbitMQ需要再次投递消息。
• reject：消息处理失败并拒绝该消息，RabbitMQ从队列中删除该消息。

  一般reject方式用的较少，除非是消息格式有问题，那就是开发问题了。因此大多数情况下我们需要将消息处理的代码通过try catch机制捕获，消息处理成功时返回ack，处理失败时返回nack。

  由于消息回执的处理代码比较统一，因此SpringAMQP帮我们实现了消息确认。并允许我们通过配置文件设置ACK处理方式，有三种模式：

• none：不处理。即消息投递给消费者后立刻ack，消息会立刻从MQ删除。非常不安全，不建议使用。
• manual：手动模式。需要自己在业务代码中调用api，发送ack或reject，存在业务入侵，但更灵活。
• auto：自动模式。SpringAMQP利用AOP对我们的消息处理逻辑做了环绕增强，当业务正常执行时则自动返回ack.。当业务出现异常时，根据异常判断返回不同结果：
  • 如果是业务异常，会自动返回nack。
  • 如果是消息处理或校验异常，自动返回reject。

通过下面的配置可以修改SpringAMQP的ACK处理方式：

spring:rabbitmq:listener:simple:acknowledge-mode: none # 不做处理

3.2、 失败重试机制

  当消费者出现异常后，消息会不断requeue（重入队）到队列，再重新发送给消费者。如果消费者再次执行依然出错，消息会再次requeue到队列，再次投递，直到消息处理成功为止。极端情况就是消费者一直无法执行成功，那么消息requeue就会无限循环，导致mq的消息处理飙升，带来不必要的压力。

  当然，上述极端情况发生的概率还是非常低的，不过不怕一万就怕万一。为了应对上述情况，Spring又提供了消费者失败重试机制：在消费者出现异常时利用本地重试，而不是无限制的requeue到mq队列。

修改consumer服务的application.yml文件，添加内容：

spring:rabbitmq:listener:simple:retry:enabled: true # 开启消费者失败重试initial-interval: 1000ms # 初识的失败等待时长为1秒multiplier: 1 # 失败的等待时长倍数，下次等待时长 = multiplier * last-intervalmax-attempts: 3 # 最大重试次数stateless: true # true无状态；false有状态。如果业务中包含事务，这里改为false

重启consumer服务，重复之前的测试。可以发现：

• 消费者在失败后消息没有重新回到MQ无限重新投递，而是在本地重试了3次。
• 本地重试3次以后，抛出了AmqpRejectAndDontRequeueException异常。查看RabbitMQ控制台，发现消息被删除了，说明最后SpringAMQP返回的是reject。

结论：

• 开启本地重试时，消息处理过程中抛出异常，不会requeue到队列，而是在消费者本地重试。
• 重试达到最大次数后，Spring会返回reject，消息会被丢弃。

3.3、 失败处理策略

  在之前的测试中，本地测试达到最大重试次数后，消息会被丢弃。这在某些对于消息可靠性要求较高的业务场景下，显然不太合适了。因此Spring允许我们自定义重试次数耗尽后的消息处理策略，这个策略是由MessageRecovery接口来定义的，它有3个不同实现：

• RejectAndDontRequeueRecoverer：重试耗尽后，直接reject，丢弃消息。默认就是这种方式 。
• ImmediateRequeueMessageRecoverer：重试耗尽后，返回nack，消息重新入队 。
• RepublishMessageRecoverer：重试耗尽后，将失败消息投递到指定的交换机 。