延遲佇列，顧名思義它是一種具有延遲功能的訊息佇列。那麼，是在什麼場景下我才需要這樣的隊列呢？
1. 背景
我們先看看以下業務場景：
1.1 解決方案
#最簡單的方式，定時掃表 。例如訂單支付失效要求比較高的，每2S掃表一次檢查過期的訂單進行主動關單操作。 優點是簡單，缺點是每分鐘全域掃表，浪費資源，如果遇到表資料訂單量即將過期的訂單量很大，會造成關單延遲。
使用RabbitMq或其他MQ改造實作延遲佇列，優點是，開源，現成的穩定的實作方案，缺點是：MQ是一個訊息中介軟體，如果團隊技術堆疊本來就有MQ，那還好，如果不是，那為了延遲隊列而去部署一套MQ成本有點大
#使用Redis的zset、list的特性，我們可以利用redis來實現一個延遲佇列RedisDelayQueue
#2. 設計目標
3.設計方案
設計主要包含以下幾點：3.1 設計圖
還是基於有讚的延遲佇列設計，進行最佳化改造及程式碼實作。有讚設計
3.2 資料結構
是一個Hash_Table結構，裡面儲存了所有延遲佇列的資訊。 KV結構：K=prefix projectName field = topic jobId V=CONENT;V由客戶端傳入的數據，消費的時候回傳
延遲隊列的有序集合ZSET，存放K=ID和需要的執行時間戳，根據時間戳排序
LIST結構，每個Topic一個LIST，list存放的都是目前需要被消費的JOB
圖片僅供參考，基本上可以描述整個流程的執行過程，圖片源自於文末的參考部落格中
3.3 任務的生命週期
中插入一條數據，記錄了業務方消費方。 ZING:DELAY_QUEUE:BUCKET也會插入一筆記錄，記錄執行的時間戳
中尋找哪些執行時間戳的RunTimeMillis比現在的時間小，將這些記錄全部刪除；同時會解析出每個任務的Topic是什麼，然後將這些任務PUSH到TOPIC對應的清單ZING:DELAY_QUEUE:QUEUE尋找資料結構，傳回回呼結構，執行回呼方法。
3.4 設計要點#
3.4.1 基本概念
3.4.2 訊息結構
每個JOB必須包含以下幾個屬性
3.5 設計細節
3.5.1 如何快速消費ZING:DELAY_QUEUE:QUEUE
#最簡單的實作方式就是使用計時器進行秒數掃描，為了確保訊息執行的時效性，可以設定每1S請求Redis一次，判斷隊列中是否有待消費的JOB。但是這樣會存在一個問題，如果queue中一直沒有可消費的JOB，那頻繁的掃描就失去了意義，也浪費了資源，幸好LIST中有一個BLPOP阻塞原語，如果list中有資料就會立刻返回,如果沒有資料就會一直阻塞在那裡，直到有資料回傳,可以設定阻塞的超時時間,超時會傳回NULL;具體的實作方式及策略會在程式碼中進行具體的實作介紹
3.5.2 避免定時導致的訊息重複搬運及消費
4.核心程式碼實作
4.1 技術說明
#技術堆疊：SpringBoot，Redisson，Redis，分散式鎖，計時器
#注意：本專案沒有實現設計方案中的多Queue消費，只開啟了一個QUEUE，這個待以後優化
4.2 核心實體
#4.2.1 Job新增物件
/**
* 消息结构
*
* @author 睁眼看世界
* @date 2020年1月15日
*/
@Data
public class Job implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
/**
* Job的唯一标识。用来检索和删除指定的Job信息
*/
@NotBlank
private String jobId;
/**
* Job类型。可以理解成具体的业务名称
*/
@NotBlank
private String topic;
/**
* Job需要延迟的时间。单位：秒。（服务端会将其转换为绝对时间）
*/
private Long delay;
/**
* Job的内容，供消费者做具体的业务处理，以json格式存储
*/
@NotBlank
private String body;
/**
* 失败重试次数
*/
private int retry = 0;
/**
* 通知URL
*/
@NotBlank
private String url;
}4.2.2 Job刪除物件
#/**
* 消息结构
*
* @author 睁眼看世界
* @date 2020年1月15日
*/
@Data
public class JobDie implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 1L;
/**
* Job的唯一标识。用来检索和删除指定的Job信息
*/
@NotBlank
private String jobId;
/**
* Job类型。可以理解成具体的业务名称
*/
@NotBlank
private String topic;
}4.3 搬運執行緒
#/**
* 搬运线程
*
* @author 睁眼看世界
* @date 2020年1月17日
*/
@Slf4j
@Component
public class CarryJobScheduled {
@Autowired
private RedissonClient redissonClient;
/**
* 启动定时开启搬运JOB信息
*/
@Scheduled(cron = "*/1 * * * * *")
public void carryJobToQueue() {
System.out.println("carryJobToQueue --->");
RLock lock = redissonClient.getLock(RedisQueueKey.CARRY_THREAD_LOCK);
try {
boolean lockFlag = lock.tryLock(LOCK_WAIT_TIME, LOCK_RELEASE_TIME, TimeUnit.SECONDS);
if (!lockFlag) {
throw new BusinessException(ErrorMessageEnum.ACQUIRE_LOCK_FAIL);
}
RScoredSortedSet<object> bucketSet = redissonClient.getScoredSortedSet(RD_ZSET_BUCKET_PRE);
long now = System.currentTimeMillis();
Collection<object> jobCollection = bucketSet.valueRange(0, false, now, true);
List<string> jobList = jobCollection.stream().map(String::valueOf).collect(Collectors.toList());
RList<string> readyQueue = redissonClient.getList(RD_LIST_TOPIC_PRE);
readyQueue.addAll(jobList);
bucketSet.removeAllAsync(jobList);
} catch (InterruptedException e) {
log.error("carryJobToQueue error", e);
} finally {
if (lock != null) {
lock.unlock();
}
}
}
}</string></string></object></object>4.4 消費執行緒
#@Slf4j
@Component
public class ReadyQueueContext {
@Autowired
private RedissonClient redissonClient;
@Autowired
private ConsumerService consumerService;
/**
* TOPIC消费线程
*/
@PostConstruct
public void startTopicConsumer() {
TaskManager.doTask(this::runTopicThreads, "开启TOPIC消费线程");
}
/**
* 开启TOPIC消费线程
* 将所有可能出现的异常全部catch住，确保While(true)能够不中断
*/
@SuppressWarnings("InfiniteLoopStatement")
private void runTopicThreads() {
while (true) {
RLock lock = null;
try {
lock = redissonClient.getLock(CONSUMER_TOPIC_LOCK);
} catch (Exception e) {
log.error("runTopicThreads getLock error", e);
}
try {
if (lock == null) {
continue;
}
// 分布式锁时间比Blpop阻塞时间多1S，避免出现释放锁的时候，锁已经超时释放，unlock报错
boolean lockFlag = lock.tryLock(LOCK_WAIT_TIME, LOCK_RELEASE_TIME, TimeUnit.SECONDS);
if (!lockFlag) {
continue;
}
// 1. 获取ReadyQueue中待消费的数据
RBlockingQueue<string> queue = redissonClient.getBlockingQueue(RD_LIST_TOPIC_PRE);
String topicId = queue.poll(60, TimeUnit.SECONDS);
if (StringUtils.isEmpty(topicId)) {
continue;
}
// 2. 获取job元信息内容
RMap<string> jobPoolMap = redissonClient.getMap(JOB_POOL_KEY);
Job job = jobPoolMap.get(topicId);
// 3. 消费
FutureTask<boolean> taskResult = TaskManager.doFutureTask(() -> consumerService.consumerMessage(job.getUrl(), job.getBody()), job.getTopic() + "-->消费JobId-->" + job.getJobId());
if (taskResult.get()) {
// 3.1 消费成功，删除JobPool和DelayBucket的job信息
jobPoolMap.remove(topicId);
} else {
int retrySum = job.getRetry() + 1;
// 3.2 消费失败，则根据策略重新加入Bucket
// 如果重试次数大于5，则将jobPool中的数据删除，持久化到DB
if (retrySum > RetryStrategyEnum.RETRY_FIVE.getRetry()) {
jobPoolMap.remove(topicId);
continue;
}
job.setRetry(retrySum);
long nextTime = job.getDelay() + RetryStrategyEnum.getDelayTime(job.getRetry()) * 1000;
log.info("next retryTime is [{}]", DateUtil.long2Str(nextTime));
RScoredSortedSet<object> delayBucket = redissonClient.getScoredSortedSet(RedisQueueKey.RD_ZSET_BUCKET_PRE);
delayBucket.add(nextTime, topicId);
// 3.3 更新元信息失败次数
jobPoolMap.put(topicId, job);
}
} catch (Exception e) {
log.error("runTopicThreads error", e);
} finally {
if (lock != null) {
try {
lock.unlock();
} catch (Exception e) {
log.error("runTopicThreads unlock error", e);
}
}
}
}
}
}</object></boolean></string></string>4.5 新增及刪除JOB
/**
* 提供给外部服务的操作接口
*
* @author why
* @date 2020年1月15日
*/
@Slf4j
@Service
public class RedisDelayQueueServiceImpl implements RedisDelayQueueService {
@Autowired
private RedissonClient redissonClient;
/**
* 添加job元信息
*
* @param job 元信息
*/
@Override
public void addJob(Job job) {
RLock lock = redissonClient.getLock(ADD_JOB_LOCK + job.getJobId());
try {
boolean lockFlag = lock.tryLock(LOCK_WAIT_TIME, LOCK_RELEASE_TIME, TimeUnit.SECONDS);
if (!lockFlag) {
throw new BusinessException(ErrorMessageEnum.ACQUIRE_LOCK_FAIL);
}
String topicId = RedisQueueKey.getTopicId(job.getTopic(), job.getJobId());
// 1. 将job添加到 JobPool中
RMap<string> jobPool = redissonClient.getMap(RedisQueueKey.JOB_POOL_KEY);
if (jobPool.get(topicId) != null) {
throw new BusinessException(ErrorMessageEnum.JOB_ALREADY_EXIST);
}
jobPool.put(topicId, job);
// 2. 将job添加到 DelayBucket中
RScoredSortedSet<object> delayBucket = redissonClient.getScoredSortedSet(RedisQueueKey.RD_ZSET_BUCKET_PRE);
delayBucket.add(job.getDelay(), topicId);
} catch (InterruptedException e) {
log.error("addJob error", e);
} finally {
if (lock != null) {
lock.unlock();
}
}
}
/**
* 删除job信息
*
* @param job 元信息
*/
@Override
public void deleteJob(JobDie jobDie) {
RLock lock = redissonClient.getLock(DELETE_JOB_LOCK + jobDie.getJobId());
try {
boolean lockFlag = lock.tryLock(LOCK_WAIT_TIME, LOCK_RELEASE_TIME, TimeUnit.SECONDS);
if (!lockFlag) {
throw new BusinessException(ErrorMessageEnum.ACQUIRE_LOCK_FAIL);
}
String topicId = RedisQueueKey.getTopicId(jobDie.getTopic(), jobDie.getJobId());
RMap<string> jobPool = redissonClient.getMap(RedisQueueKey.JOB_POOL_KEY);
jobPool.remove(topicId);
RScoredSortedSet<object> delayBucket = redissonClient.getScoredSortedSet(RedisQueueKey.RD_ZSET_BUCKET_PRE);
delayBucket.remove(topicId);
} catch (InterruptedException e) {
log.error("addJob error", e);
} finally {
if (lock != null) {
lock.unlock();
}
}
}
}</object></string></object></string>#5. 待最佳化的內容
6. 原始碼
#更多詳細原始碼請在下面位址中取得
RedisDelayQueue實作 zing-delay-queue（https://gitee.com/whyCodeData/zing-project/tree/master/zing-delay-queue）RedissonStarter redisson-spring-boot-starter（https://gitee.com/whyCodeData/zing-project/tree/master/zing-starter/redisson-spring-boot-starter）專案應用程式 zing-pay（https://gitee.com/whyCodeData/zing-pay）#7.參考
以上是Redis如何實現延遲隊列？方法介紹的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
