这是小小本周的第五篇，本篇将会说出六种延迟队列的基本实现方案

延迟队列的基本应用

延迟队列，顾名思义，就是具有队列的特性，再增加一个延迟消费队列的功能，可以指定队列中的消息在哪个时间点被消费。延迟队列在项目中的基本应用场景。

1. 订单成功以后，在30分钟内没有支付，自动取消订单。

2. 外卖平台发送订餐通知，下单成功后60s给用户推送短信。

3. 如果订单一直处于一个某一个为完结的状态，及时处理关闭订单，退还库存。

4. 淘宝新建商户一个月内还没上传商品信息，冻结商铺。

延迟队列的实现

DelayQueue

这里使用的是Java.util.concurrent包下DelayQueue 简单的实现效果，添加三个订单入队，分别设置5s，10s，15s，出队。

代码如下

public class Order implements Delayed {/*** 延迟时间*/@JsonFormat(locale = "zh", timezone = "GMT+8", pattern = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss")private long time;String name;public Order(String name, long time, TimeUnit unit) {this.name = name;this.time = System.currentTimeMillis() + (time > 0 ? unit.toMillis(time) : 0);}@Overridepublic long getDelay(TimeUnit unit) {return time - System.currentTimeMillis();}@Overridepublic int compareTo(Delayed o) {Order Order = (Order) o;long diff = this.time - Order.time;if (diff <= 0) {return -1;} else {return 1;}}
}

main方法如下

public class DelayQueueDemo {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Order Order1 = new Order("Order1", 5, TimeUnit.SECONDS);Order Order2 = new Order("Order2", 10, TimeUnit.SECONDS);Order Order3 = new Order("Order3", 15, TimeUnit.SECONDS);DelayQueue<Order> delayQueue = new DelayQueue<>();delayQueue.put(Order1);delayQueue.put(Order2);delayQueue.put(Order3);System.out.println("订单延迟队列开始时间:" + LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));while (delayQueue.size() != 0) {/*** 取队列头部元素是否过期*/Order task = delayQueue.poll();if (task != null) {System.out.format("订单:{%s}被取消, 取消时间:{%s}n", task.name, LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));}Thread.sleep(1000);}}
}

执行效果如下

订单延迟队列开始时间:2020-05-06 14:59:09
订单:{Order1}被取消, 取消时间:{2020-05-06 14:59:14}
订单:{Order2}被取消, 取消时间:{2020-05-06 14:59:19}
订单:{Order3}被取消, 取消时间:{2020-05-06 14:59:24}

Quartz定时任务

这里使用QUartz实现定时任务框架。这里引入quartz框架

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

添加注解开启定时任务

@EnableScheduling
@SpringBootApplication
public class DelayqueueApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DelayqueueApplication.class, args);}
}

编写定时任务，每五秒执行

@Component
public class QuartzDemo {//每隔五秒@Scheduled(cron = "0/5 * * * * ? ")public void process(){System.out.println("我是定时任务！");}
}

Redis sorted set

Redis数据结构为Zset，同样可以实现延迟队列的效果，利用score属性，redis通过score类为集合中的成员从小到大进行排序。通过zadd命令，队列中delayqueue中添加元素，并设置score值表示元素过期时间，然后分别添加三个order1，order2，order3，然后判断什么时候过期

 zadd delayqueue 3 order3

消费端获取，轮询的结果，然后进行对比

    /*** 消费消息*/public void pollOrderQueue() {while (true) {Set<Tuple> set = jedis.zrangeWithScores(DELAY_QUEUE, 0, 0);String value = ((Tuple) set.toArray()[0]).getElement();int score = (int) ((Tuple) set.toArray()[0]).getScore();Calendar cal = Calendar.getInstance();int nowSecond = (int) (cal.getTimeInMillis() / 1000);if (nowSecond >= score) {jedis.zrem(DELAY_QUEUE, value);System.out.println(sdf.format(new Date()) + " removed key:" + value);}if (jedis.zcard(DELAY_QUEUE) <= 0) {System.out.println(sdf.format(new Date()) + " zset empty ");return;}Thread.sleep(1000);}}

查看是否符合预期

2020-05-07 13:24:09 add finished.
2020-05-07 13:24:19 removed key:order1
2020-05-07 13:24:29 removed key:order2
2020-05-07 13:24:39 removed key:order3
2020-05-07 13:24:39 zset empty

Redis 过期回调

Redis 中的key的过期回调事件，也能达到延迟队列的效果。开启监听key是否过期的事件，如果过期，将会触发callback事件。修改redis.conf文件，开启

notify-keyspace-events Ex

Redis 监听配置，注入Bean的RedisMessageListenerContainer

@Configuration
public class RedisListenerConfig {@BeanRedisMessageListenerContainer container(RedisConnectionFactory connectionFactory) {RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();container.setConnectionFactory(connectionFactory);return container;}
}

编写Redis过期回调监听方法

@Component
public class RedisKeyExpirationListener extends KeyExpirationEventMessageListener {public RedisKeyExpirationListener(RedisMessageListenerContainer listenerContainer) {super(listenerContainer);}@Overridepublic void onMessage(Message message, byte[] pattern) {String expiredKey = message.toString();System.out.println("监听到key：" + expiredKey + "已过期");}
}

测试

添加key，设置3s过期

 set xiaofu 123 ex 3

成功监听到了

监听到过期的key为：xiaofu

RabbitMq 延迟队列

利用RabbitMq做延迟队列，通过TTL和DXL两个属性实现。

TTL

消息过期时间

设置队列过期时间，那么队列中所有消息都具有相同的过期时间。
设置消息过期时间，对队列中的某一条消息设置过期时间，每条消息TTL都可以不同。

如果同时设置队列和队列中消息的TTL，则TTL值以两者中较小的值为准。而队列中的消息存在队列中的时间，一旦超过TTL过期时间则成为Dead Letter（死信）。

DLX

DLX 为死信交换机，绑定在死信交换机上的队列，rabbitmq，可以配置两个参数，一旦出现死信，吃屎将会路由到另外一个交换机，消息重新消费。

逻辑

下边结合一张图看看如何实现超30分钟未支付关单功能，我们将订单消息A0001发送到延迟队列order.delay.queue，并设置x-message-tt消息存活时间为30分钟，当到达30分钟后订单消息A0001成为了Dead Letter（死信），延迟队列检测到有死信，通过配置x-dead-letter-exchange，将死信重新转发到能正常消费的关单队列，直接监听关单队列处理关单逻辑即可。

代码

发送消息指定延迟时间

public void send(String delayTimes) {amqpTemplate.convertAndSend("order.pay.exchange", "order.pay.queue","大家好我是延迟数据", message -> {// 设置延迟毫秒值message.getMessageProperties().setExpiration(String.valueOf(delayTimes));return message;});}
}

设置延迟队列出现死信后的转发规则

/*** 延时队列*/@Bean(name = "order.delay.queue")public Queue getMessageQueue() {return QueueBuilder.durable(RabbitConstant.DEAD_LETTER_QUEUE)// 配置到期后转发的交换.withArgument("x-dead-letter-exchange", "order.close.exchange")// 配置到期后转发的路由键.withArgument("x-dead-letter-routing-key", "order.close.queue").build();}

时间轮

基本概念

wheel

时间轮，图中的圆盘可以看做钟表的刻度，一圈round长度为24秒，刻度为8，每一个刻度为3秒，时间精度为3秒。添加一个定时，延时任务A，如果延时25s后自行，时间轮会根据长度，和刻度得到一个圈数和指针的位置，也是就任务A会绕一圈指向0格子上，此时时间轮会记录该任务的round和 index信息。当round=0，index=0 ，指针指向0格子 任务A并不会执行，因为 round=0不满足要求。所以每一个格子代表的是一些时间，比如1秒和25秒 都会指向0格子上，而任务则放在每个格子对应的链表中，这点和HashMap的数据有些类似。

下面我们用Netty 简单实现延时队列，HashedWheelTimer构造函数比较多，解释一下各参数的含义。

ThreadFactory ：表示用于生成工作线程，一般采用线程池；tickDuration和unit：每格的时间间隔，默认100ms；ticksPerWheel：一圈下来有几格，默认512，而如果传入数值的不是2的N次方，则会调整为大于等于该参数的一个2的N次方数值，有利于优化hash值的计算。

public HashedWheelTimer(ThreadFactory threadFactory, long tickDuration, TimeUnit unit, int ticksPerWheel) {this(threadFactory, tickDuration, unit, ticksPerWheel, true);}

TimerTask：一个定时任务的实现接口，其中run方法包装了定时任务的逻辑。Timeout：一个定时任务提交到Timer之后返回的句柄，通过这个句柄外部可以取消这个定时任务，并对定时任务的状态进行一些基本的判断。Timer：是HashedWheelTimer实现的父接口，仅定义了如何提交定时任务和如何停止整个定时机制。

public class NettyDelayQueue {public static void main(String[] args) {final Timer timer = new HashedWheelTimer(Executors.defaultThreadFactory(), 5, TimeUnit.SECONDS, 2);//定时任务TimerTask task1 = new TimerTask() {public void run(Timeout timeout) throws Exception {System.out.println("order1  5s 后执行 ");timer.newTimeout(this, 5, TimeUnit.SECONDS);//结束时候再次注册}};timer.newTimeout(task1, 5, TimeUnit.SECONDS);TimerTask task2 = new TimerTask() {public void run(Timeout timeout) throws Exception {System.out.println("order2  10s 后执行");timer.newTimeout(this, 10, TimeUnit.SECONDS);//结束时候再注册}};timer.newTimeout(task2, 10, TimeUnit.SECONDS);//延迟任务timer.newTimeout(new TimerTask() {public void run(Timeout timeout) throws Exception {System.out.println("order3  15s 后执行一次");}}, 15, TimeUnit.SECONDS);}
}

执行结果

order1  5s 后执行
order2  10s 后执行
order3  15s 后执行一次
order1  5s 后执行
order2  10s 后执行

小明菜市场

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