快捷導(dǎo)航

Redis延遲隊(duì)列和分布式延遲隊(duì)列的簡(jiǎn)答實(shí)現(xiàn)

更新時(shí)間：2021年05月13日 11:37:44 作者：黃青石

在我們的工作中，很多地方使用延遲隊(duì)列，比如訂單到期沒(méi)有付款取消訂單，制訂一個(gè)提醒的任務(wù)等都需要延遲隊(duì)列，那么我們需要實(shí)現(xiàn)延遲隊(duì)列，本文就來(lái)介紹一下如何實(shí)現(xiàn)，感興趣的可以了解一下

最近，又重新學(xué)習(xí)了下Redis，Redis不僅能快還能慢，簡(jiǎn)直利器，今天就為大家介紹一下Redis延遲隊(duì)列和分布式延遲隊(duì)列的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。

　　在我們的工作中，很多地方使用延遲隊(duì)列，比如訂單到期沒(méi)有付款取消訂單，制訂一個(gè)提醒的任務(wù)等都需要延遲隊(duì)列，那么我們需要實(shí)現(xiàn)延遲隊(duì)列。我們本文的梗概如下，同學(xué)們可以選擇性閱讀。

1. 實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的延遲隊(duì)列。

　　我們知道目前JAVA可以有DelayedQueue,我們首先開(kāi)一個(gè)DelayQueue的結(jié)構(gòu)類(lèi)圖。DelayQueue實(shí)現(xiàn)了Delay、BlockingQueue接口。也就是DelayQueue是一種阻塞隊(duì)列。

　　我們?cè)诳匆幌翫elay的類(lèi)圖。Delayed接口也實(shí)現(xiàn)了Comparable接口，也就是我們使用Delayed的時(shí)候需要實(shí)現(xiàn)CompareTo方法。因?yàn)殛?duì)列中的數(shù)據(jù)需要排一下先后，根據(jù)我們自己的實(shí)現(xiàn)。Delayed接口里邊有一個(gè)方法就是getDelay方法，用于獲取延遲時(shí)間，判斷是否時(shí)間已經(jīng)到了延遲的時(shí)間，如果到了延遲的時(shí)間就可以從隊(duì)列里邊獲取了。

　　我們創(chuàng)建一個(gè)Message類(lèi)，實(shí)現(xiàn)了Delayed接口，我們主要把getDelay和compareTo進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在Message的構(gòu)造方法的地方傳入延遲的時(shí)間，單位是毫秒，計(jì)算好觸發(fā)時(shí)間fireTime。同時(shí)按照延遲時(shí)間的升序進(jìn)行排序。我重寫(xiě)了里邊的toString方法，用于將Message按照我寫(xiě)的方法進(jìn)行輸出。

package com.hqs.delayQueue.bean;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author huangqingshi
 * @Date 2020-04-18
 */
public class Message implements Delayed {

    private String body;
    private long fireTime;

    public String getBody() {
        return body;
    }

    public long getFireTime() {
        return fireTime;
    }

    public Message(String body, long delayTime) {
        this.body = body;
        this.fireTime = delayTime + System.currentTimeMillis();
    }

    public long getDelay(TimeUnit unit) {

        return unit.convert(this.fireTime - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    public int compareTo(Delayed o) {
        return (int) (this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) -o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS));
    }

    @Override
    public String toString() {
        return System.currentTimeMillis() + ":" + body;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":start");
        BlockingQueue<Message> queue = new DelayQueue<>();
        Message message1 = new Message("hello", 1000 * 5L);
        Message message2 = new Message("world", 1000 * 7L);

        queue.put(message1);
        queue.put(message2);

        while (queue.size() > 0) {
            System.out.println(queue.take());
        }
    }
}

　　里邊的main方法里邊聲明了兩個(gè)Message，一個(gè)延遲5秒，一個(gè)延遲7秒，時(shí)間到了之后會(huì)將接取出并且打印。輸出的結(jié)果如下，正是我們所期望的。

1587218430786:start
1587218435789:hello
1587218437793:world

　　這個(gè)方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)真的非常簡(jiǎn)單。但是缺點(diǎn)也是很明顯的，就是數(shù)據(jù)在內(nèi)存里邊，數(shù)據(jù)比較容易丟失。那么我們需要采用Redis實(shí)現(xiàn)分布式的任務(wù)處理。

　　2. 使用Redis的list實(shí)現(xiàn)分布式延遲隊(duì)列。

　　本地需要安裝一個(gè)Redis，我自己是使用Docker構(gòu)建一個(gè)Redis，非?？焖伲钜矝](méi)多少。我們直接啟動(dòng)Redis并且暴露6379端口。進(jìn)入之后直接使用客戶(hù)端命令即可查看和調(diào)試數(shù)據(jù)。

docker pull redis
docker run -itd --name redisLocal -p 6379:6379 redis
docker exec -it redisLocal /bin/bash
redis-cli

　　我本地采用spring-boot的方式連接redis，pom文件列一下，供大家參考。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.2.6.RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.hqs</groupId>
    <artifactId>delayQueue</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>delayQueue</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>

    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.junit.vintage</groupId>
                    <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>redis.clients</groupId>
            <artifactId>jedis</artifactId>
            <version>2.9.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
            <scope>runtime</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>

　　加上Redis的配置放到application.properties里邊即可實(shí)現(xiàn)Redis連接，非常的方便。

# redis
redis.host=127.0.0.1
redis.port=6379
redis.password=
redis.maxIdle=100
redis.maxTotal=300
redis.maxWait=10000
redis.testOnBorrow=true
redis.timeout=100000

　　接下來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于Redis的list數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的一個(gè)類(lèi)。我們使用RedisTemplate操作Redis，這個(gè)里邊封裝好我們所需要的Redis的一些方法，用起來(lái)非常方便。這個(gè)類(lèi)允許延遲任務(wù)做多有10W個(gè)，也是避免數(shù)據(jù)量過(guò)大對(duì)Redis造成影響。如果在線上使用的時(shí)候也需要考慮延遲任務(wù)的多少。太多幾百萬(wàn)幾千萬(wàn)的時(shí)候可能數(shù)據(jù)量非常大，我們需要計(jì)算Redis的空間是否夠。這個(gè)代碼也是非常的簡(jiǎn)單，一個(gè)用于存放需要延遲的消息，采用offer的方法。另外一個(gè)是啟動(dòng)一個(gè)線程，如果消息時(shí)間到了，那么就將數(shù)據(jù)lpush到Redis里邊。

package com.hqs.delayQueue.cache;

import com.hqs.delayQueue.bean.Message;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

/**
 * @author huangqingshi
 * @Date 2020-04-18
 */
@Slf4j
public class RedisListDelayedQueue{

    private static final int MAX_SIZE_OF_QUEUE = 100000;
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
    private String queueName;
    private BlockingQueue<Message> delayedQueue;

    public RedisListDelayedQueue(RedisTemplate<String, String> redisTemplate, String queueName, BlockingQueue<Message> delayedQueue) {
        this.redisTemplate = redisTemplate;
        this.queueName = queueName;
        this.delayedQueue = delayedQueue;
        init();
    }

    public void offerMessage(Message message) {
        if(delayedQueue.size() > MAX_SIZE_OF_QUEUE) {
            throw new IllegalStateException("超過(guò)隊(duì)列要求最大值，請(qǐng)檢查");
        }
        try {
            log.info("offerMessage:" + message);
            delayedQueue.offer(message);
        } catch (Exception e) {
            log.error("offMessage異常", e);
        }
    }

    public void init() {
        new Thread(() -> {
            while(true) {
                try {
                    Message message = delayedQueue.take();
                    redisTemplate.opsForList().leftPush(queueName, message.toString());
                } catch (InterruptedException e) {
                    log.error("取消息錯(cuò)誤", e);
                }
            }
        }).start();
    }
}

　　接下來(lái)我們看一下，我們寫(xiě)一個(gè)測(cè)試的controller。大家看一下這個(gè)請(qǐng)求/redis/listDelayedQueue的代碼位置。我們也是生成了兩個(gè)消息，然后把消息放到隊(duì)列里邊，另外我們?cè)趩?dòng)一個(gè)線程任務(wù)，用于將數(shù)據(jù)從Redis的list中獲取。方法也非常簡(jiǎn)單。

package com.hqs.delayQueue.controller;

import com.hqs.delayQueue.bean.Message;
import com.hqs.delayQueue.cache.RedisListDelayedQueue;
import com.hqs.delayQueue.cache.RedisZSetDelayedQueue;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

import java.util.Set;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author huangqingshi
 * @Date 2020-04-18
 */
@Slf4j
@Controller
public class DelayQueueController {

    private static final int CORE_SIZE = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

    //注意RedisTemplate用的String,String，后續(xù)所有用到的key和value都是String的
    @Autowired
    RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    private static ThreadPoolExecutor taskExecPool = new ThreadPoolExecutor(CORE_SIZE, CORE_SIZE, 0, TimeUnit.SECONDS,
            new LinkedBlockingDeque<>());

    @GetMapping("/redisTest")
    @ResponseBody
    public String redisTest() {
        redisTemplate.opsForValue().set("a","b",60L, TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println(redisTemplate.opsForValue().get("a"));
        return "s";
    }

    @GetMapping("/redis/listDelayedQueue")
    @ResponseBody
    public String listDelayedQueue() {

        Message message1 = new Message("hello", 1000 * 5L);
        Message message2 = new Message("world", 1000 * 7L);

        String queueName = "list_queue";

        BlockingQueue<Message> delayedQueue = new DelayQueue<>();

        RedisListDelayedQueue redisListDelayedQueue = new RedisListDelayedQueue(redisTemplate, queueName, delayedQueue);

        redisListDelayedQueue.offerMessage(message1);
        redisListDelayedQueue.offerMessage(message2);
        asyncListTask(queueName);

        return "success";
    }

    @GetMapping("/redis/zSetDelayedQueue")
    @ResponseBody
    public String zSetDelayedQueue() {

        Message message1 = new Message("hello", 1000 * 5L);
        Message message2 = new Message("world", 1000 * 7L);

        String queueName = "zset_queue";

        BlockingQueue<Message> delayedQueue = new DelayQueue<>();

        RedisZSetDelayedQueue redisZSetDelayedQueue = new RedisZSetDelayedQueue(redisTemplate, queueName, delayedQueue);

        redisZSetDelayedQueue.offerMessage(message1);
        redisZSetDelayedQueue.offerMessage(message2);
        asyncZSetTask(queueName);

        return "success";
    }

    public void asyncListTask(String queueName) {
        taskExecPool.execute(() -> {
            for(;;) {
                String message = redisTemplate.opsForList().rightPop(queueName);
                if(message != null) {
                    log.info(message);
                }
            }
        });
    }

    public void asyncZSetTask(String queueName) {
        taskExecPool.execute(() -> {
            for(;;) {
                Long nowTimeInMs = System.currentTimeMillis();
                System.out.println("nowTimeInMs:" + nowTimeInMs);
                Set<String> messages = redisTemplate.opsForZSet().rangeByScore(queueName, 0, nowTimeInMs);
                if(messages != null && messages.size() != 0) {
                    redisTemplate.opsForZSet().removeRangeByScore(queueName, 0, nowTimeInMs);
                    for (String message : messages) {
                        log.info("asyncZSetTask:" + message + " " + nowTimeInMs);
                    }
                    log.info(redisTemplate.opsForZSet().zCard(queueName).toString());
                }
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }

}

　　我就不把運(yùn)行結(jié)果寫(xiě)出來(lái)了，感興趣的同學(xué)自己自行試驗(yàn)。當(dāng)然這個(gè)方法也是從內(nèi)存中拿出數(shù)據(jù)，到時(shí)間之后放到Redis里邊，還是會(huì)存在程序啟動(dòng)的時(shí)候，任務(wù)進(jìn)行丟失。我們繼續(xù)看另外一種方法更好的進(jìn)行這個(gè)問(wèn)題的處理。

3.使用Redis的zSet實(shí)現(xiàn)分布式延遲隊(duì)列。

　　我們需要再寫(xiě)一個(gè)ZSet的隊(duì)列處理。下邊的offerMessage主要是把消息直接放入緩存中。采用Redis的ZSET的zadd方法。zadd(key, value, score) 即將key=value的數(shù)據(jù)賦予一個(gè)score, 放入緩存中。score就是計(jì)算出來(lái)延遲的毫秒數(shù)。

package com.hqs.delayQueue.cache;

import com.hqs.delayQueue.bean.Message;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;

import java.util.concurrent.BlockingQueue;

/**
 * @author huangqingshi
 * @Date 2020-04-18
 */
@Slf4j
public class RedisZSetDelayedQueue {

    private static final int MAX_SIZE_OF_QUEUE = 100000;
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
    private String queueName;
    private BlockingQueue<Message> delayedQueue;

    public RedisZSetDelayedQueue(RedisTemplate<String, String> redisTemplate, String queueName, BlockingQueue<Message> delayedQueue) {
        this.redisTemplate = redisTemplate;
        this.queueName = queueName;
        this.delayedQueue = delayedQueue;
    }

    public void offerMessage(Message message) {
        if(delayedQueue.size() > MAX_SIZE_OF_QUEUE) {
            throw new IllegalStateException("超過(guò)隊(duì)列要求最大值，請(qǐng)檢查");
        }
        long delayTime = message.getFireTime() - System.currentTimeMillis();
        log.info("zset offerMessage" + message + delayTime);
        redisTemplate.opsForZSet().add(queueName, message.toString(), message.getFireTime());
    }

}

　　上邊的Controller方法已經(jīng)寫(xiě)好了測(cè)試的方法。/redis/zSetDelayedQueue，里邊主要使用ZSet的zRangeByScore(key, min, max)。主要是從score從0，當(dāng)前時(shí)間的毫秒數(shù)獲取。取出數(shù)據(jù)后再采用removeRangeByScore，將數(shù)據(jù)刪除。這樣數(shù)據(jù)可以直接寫(xiě)到Redis里邊，然后取出數(shù)據(jù)后直接處理。這種方法比前邊的方法稍微好一些，但是實(shí)際上還存在一些問(wèn)題，因?yàn)橐蕾?lài)Redis，如果Redis內(nèi)存不足或者連不上的時(shí)候，系統(tǒng)將變得不可用。

4. 總結(jié)一下，另外還有哪些可以延遲隊(duì)列。

　　上面的方法其實(shí)還是存在問(wèn)題的，比如系統(tǒng)重啟的時(shí)候還是會(huì)造成任務(wù)的丟失。所以我們?cè)谏a(chǎn)上使用的時(shí)候，我們還需要將任務(wù)保存起來(lái)，比如放到數(shù)據(jù)庫(kù)和文件存儲(chǔ)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，這樣做到double-check，雙重檢查，最終達(dá)到任務(wù)的99.999%能夠處理。

　　其實(shí)還有很多東西可以實(shí)現(xiàn)延遲隊(duì)列。

　　1) RabbitMQ就可以實(shí)現(xiàn)此功能。這個(gè)消息隊(duì)列可以把數(shù)據(jù)保存起來(lái)并且進(jìn)行處理。

　　2）Kafka也可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

　　3）Netty的HashedWheelTimer也可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

最后放上我的代碼： https://github.com/stonehqs/delayQueue

到此這篇關(guān)于Redis延遲隊(duì)列和分布式延遲隊(duì)列的簡(jiǎn)答實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Redis延遲隊(duì)列和分布式延遲隊(duì)列內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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