C#与C++交互开发系列（二十一）：跨进程通信之使用RabbitMQ实现消息队列通信

1. 前言

在分布式系统或跨语言系统中，消息队列是一种广泛使用的解决方案，用于在不同系统或程序之间实现异步通信。本文将探讨如何使用 RabbitMQ 在 C# 和 C++ 程序之间实现跨进程通信。RabbitMQ 是一种高效、可靠的消息代理，支持多种语言客户端，包括 C# 和 C++，能够帮助我们在两个不同的进程间传递数据。

2. 什么是 RabbitMQ？

RabbitMQ 是一个基于 AMQP（高级消息队列协议）的开源消息代理。它可以在不同的应用程序或服务之间传递消息，通过队列解耦系统中的发送方和接收方，使得异步处理和分布式架构的实现更加简单。

特点：

• 提供可靠的消息传输。
• 支持多种语言客户端。
• 支持队列持久化。
• 支持消息确认和重试机制。

3. 实现 C# 和 C++ 间的通信流程

为了实现 C# 和 C++ 之间的通信，我们将使用 RabbitMQ 消息队列。以下是整体步骤：

1. 配置 RabbitMQ 服务器：确保已安装并配置 RabbitMQ 服务器。
2. 使用 C++ 发送消息：C++ 程序将连接到 RabbitMQ 并发送一条消息到指定的队列。
3. 使用 C# 接收消息：C# 程序将连接到同一 RabbitMQ 队列并接收消息。

4. 环境准备

1. 安装 RabbitMQ：确保 RabbitMQ 服务器已安装并在本地或远程运行。
2. 安装客户端库： - C++：使用 RabbitMQ C++ 客户端库。- C#：使用 RabbitMQ.Client NuGet 包。

5. 编码实现：使用 RabbitMQ 进行 C# 和 C++ 间的跨进程通信

1. C++ 代码：发送和接收消息

结合我们前面的文章 C++开发基础之使用librabbitmq库实现RabbitMQ消息队列通信。在C++ 程序使用 RabbitMQ 客户端库发送消息。

2. C# 代码：发送和接收消息

C#发送消息的示例

C#发送端实现将消息发送到 RabbitMQ 服务器，并通过指定的交换机进行路由：

1. 配置连接：设置 RabbitMQ 服务器地址 (localhost)、端口（5672）、交换机名称 (example_exchange)、路由键 (example_key) 和消息内容。
2. 创建连接与频道：通过 ConnectionFactory 创建连接和通信频道。
3. 声明交换机：通过 channel.ExchangeDeclare 声明一个 direct 类型的交换机，确保交换机存在。
4. 发送消息：将消息转换为字节数组并使用 channel.BasicPublish 将消息发送到指定的交换机，使用指定的路由键进行路由。
5. 输出日志：控制台打印发送的消息内容。

usingRabbitMQ.Client;usingSystem.Text;namespaceMQCSharpApp{internalclassProgram{staticvoidMain(string[] args){// 连接RabbitMQ服务器的配置string hostname ="localhost";// RabbitMQ 服务器地址int port =5672;// RabbitMQ 默认端口string exchange ="example_exchange";// 交换机名称string routingKey ="example_key";// 路由键// 创建连接工厂并设置连接参数var factory =newConnectionFactory(){ HostName = hostname, Port = port };using(var connection = factory.CreateConnection())using(var channel = connection.CreateModel()){// 声明一个交换机（确保交换机已经存在，类型为direct）
                channel.ExchangeDeclare(exchange, ExchangeType.Direct);int messageCount =1;// 定时发送消息Timer timer =newTimer((e)=>{// 准备消息内容string message =$"Hello from C#！ Message number: {messageCount++}";var body = Encoding.UTF8.GetBytes(message);// 发布消息到交换机
                    channel.BasicPublish(exchange: exchange,routingKey: routingKey,basicProperties:null,body: body);

                    Console.WriteLine($" [x] Sent: {message}");},null,0,1000);// 每隔 1 秒发送一次
                Console.WriteLine("Press [enter] to exit.");
                Console.ReadLine();// 保持程序运行直到按下 Enter}}}}

执行步骤和运行结果：

1. 启动 C++ 程序：执行 C++ 程序，使其在交换机 example_exchange 上监听消息。
2. 运行 C# 程序：执行 C# 程序，定时发送一条消息到 RabbitMQ 队列。
3. C++ 程序收到来自C#程序发送的消息，并在控制台中显示。

C# 接收消息的示例

C#创建接收端：

1. 创建连接和频道：与发送者的程序类似，创建了一个连接工厂，连接到 RabbitMQ 服务器，并建立一个频道。
2. 声明交换机：与发送者一致，声明了一个类型为 direct 的交换机。
3. 声明队列：在消费者端声明了一个队列（example_queue）。如果队列已经存在，它不会重新创建。
4. 队列与交换机绑定：通过 QueueBind 将队列与交换机绑定，使用 routingKey 来进行消息路由。
5. 事件消费者：创建了一个 EventingBasicConsumer 来接收消息。当有消息到达时，consumer.Received 事件会被触发，消息内容会被打印到控制台。
6. 开始消费消息：通过 BasicConsume 启动消息的消费，这会让程序进入等待接收消息的状态，直到按下 Ctrl+C 停止。

usingRabbitMQ.Client;usingRabbitMQ.Client.Events;usingSystem;usingSystem.Text;namespaceMQCSharpApp{internalclassProgram{staticvoidMain(string[] args){// 连接RabbitMQ服务器的配置string hostname ="localhost";// RabbitMQ 服务器地址int port =5672;// RabbitMQ 默认端口string exchange ="example_exchange";// 交换机名称string routingKey ="example_key";// 路由键string queueName ="example_queue";// 队列名称// 创建连接工厂并设置连接参数var factory =newConnectionFactory(){ HostName = hostname, Port = port };using(var connection = factory.CreateConnection())using(var channel = connection.CreateModel()){// 声明一个交换机（确保交换机已经存在，类型为direct）
                channel.ExchangeDeclare(exchange, ExchangeType.Direct);// 声明一个队列，并确保队列存在
                channel.QueueDeclare(queue: queueName,durable:false,exclusive:false,autoDelete:false,arguments:null);// 将队列与交换机绑定
                channel.QueueBind(queue: queueName,exchange: exchange,routingKey: routingKey);

                Console.WriteLine(" [*] Waiting for messages. To exit press [CTRL+C]");// 创建一个事件消费者来接收消息var consumer =newEventingBasicConsumer(channel);
                consumer.Received +=(model, ea)=>{var body = ea.Body.ToArray();var message = Encoding.UTF8.GetString(body);
                    Console.WriteLine($" [x] Received: {message}");};// 开始消费消息
                channel.BasicConsume(queue: queueName,autoAck:true,// 自动确认消息
                                     consumer: consumer);// 保持程序运行，直到按下 CTRL+C
                Console.ReadLine();}}}}

执行步骤和运行结果：

1. 启动 C# 程序： 执行 C# 程序，使其在交换机 example_exchange 上监听消息。
2. 运行 C++程序：执行 C++ 程序，定时发送一条消息到 RabbitMQ 队列。
3. C#程序收到来自 C++程序的消息，并在控制台中显示。

6. C# 和 C++ 跨进程通信的机制分析

优势

• 解耦：消息队列解耦了消息的发送方和接收方，使得两者可以独立开发、部署和运行。
• 异步通信：消息队列允许异步通信，发送方不需要等待接收方的响应。
• 跨语言支持：RabbitMQ 提供了多种语言客户端，适用于多语言环境中的通信需求。

7. 适用场景

• 异步任务：比如日志处理、异步计算等任务，发送方将任务消息发送到队列，接收方从队列中读取并处理任务。
• 分布式系统通信：在不同服务之间实现消息传递和事件驱动。
• 任务队列：多个消费者从同一队列读取消息进行负载均衡。

8. 总结

本文介绍了如何使用 RabbitMQ 实现 C# 和 C++ 之间的跨进程通信，通过消息队列传递消息。这种方式非常适用于异步、跨语言的通信需求。RabbitMQ 为消息的可靠传输提供了保障，并支持消息的持久化。

在下一篇文章中，我们将探讨如何使用 WebApi 实现 C# 和 C++ 之间的直接通信，以及其在性能和复杂性方面的差异。