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一、延时队列的利用
什么是延时队列？顾名思义：首先它要具备队列的个性，再给它附加一个提早生产队列音讯的性能，也就是说能够指定队列中的音讯在哪个工夫点被生产。
延时队列在我的项目中的利用还是比拟多的，尤其像电商类平台：
1、订单胜利后，在 30 分钟内没有领取，主动勾销订单
2、外卖平台发送订餐告诉，下单胜利后 60s 给用户推送短信。3、如果订单始终处于某一个未完结状态时，及时处理关单，并退还库存
4、淘宝新建商户一个月内还没上传商品信息，将解冻商铺等。。。。上边的这些场景都能够利用延时队列解决。
二、延时队列的实现
我集体始终秉承的观点：工作上能用 JDK 自带 API 实现的性能，就不要轻易本人反复造轮子，或者引入三方中间件。一方面本人封装很容易出问题（大佬除外），再加上调试验证产生许多不必要的工作量；另一方面一旦接入三方的中间件就会让零碎复杂度成倍的减少，保护老本也大大的减少。
1、DelayQueue 延时队列
JDK 中提供了一组实现提早队列的 API，位于Java.util.concurrent 包下DelayQueue。
DelayQueue是一个 BlockingQueue（无界阻塞）队列，它实质就是封装了一个PriorityQueue（优先队列），PriorityQueue 外部应用 齐全二叉堆 （不晓得的自行理解哈）来实现队列元素排序，咱们在向DelayQueue 队列中增加元素时，会给元素一个 Delay（延迟时间）作为排序条件，队列中最小的元素会优先放在队首。队列中的元素只有到了Delay 工夫才容许从队列中取出。队列中能够放根本数据类型或自定义实体类，在寄存根本数据类型时，优先队列中元素默认升序排列，自定义实体类就须要咱们依据类属性值比拟计算了。
先简略实现一下看看成果，增加三个 order 入队 DelayQueue，别离设置订单在以后工夫的 5 秒、10 秒、15 秒 后勾销。
!
要实现 DelayQueue 延时队列，队中元素要 implements Delayed 接口，这哥接口里只有一个getDelay 办法，用于设置延期工夫。Order类中 compareTo 办法负责对队列中的元素进行排序。
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);
}
@Override
public long getDelay(TimeUnit unit) {return time - System.currentTimeMillis();
}
@Override
public int compareTo(Delayed o) {Order Order = (Order) o;
long diff = this.time - Order.time;
if (diff <= 0) {return -1;} else {return 1;}
}
}
DelayQueue的 put 办法是线程平安的，因为 put 办法外部应用了 ReentrantLock 锁进行线程同步。DelayQueue还提供了两种出队的办法 poll() 和 take()，poll() 为非阻塞获取，没有到期的元素间接返回 null；take() 阻塞形式获取，没有到期的元素线程将会期待。
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("订单提早队列开始工夫:" + 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}被勾销, 勾销工夫:{%s}\n", task.name, LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss")));
}
Thread.sleep(1000);
}
}
}
上边只是简略的实现入队与出队的操作，理论开发中会有专门的线程，负责音讯的入队与生产。
执行后看到后果如下，Order1、Order2、Order3 别离在 5 秒 、10 秒、15 秒 后被执行，至此就用 DelayQueue 实现了延时队列。
订单提早队列开始工夫:2020-05-06 14:59:09
订单:{Order1}被勾销, 勾销工夫:{2020-05-06 14:59:14}
订单:{Order2}被勾销, 勾销工夫:{2020-05-06 14:59:19}
订单:{Order3}被勾销, 勾销工夫:{2020-05-06 14:59:24}
2、Quartz 定时工作
Quartz一款十分经典任务调度框架，在 Redis、RabbitMQ 还未广泛应用时，超时未领取勾销订单性能都是由定时工作实现的。定时工作它有肯定的周期性，可能很多单子曾经超时，但还没达到触发执行的工夫点，那么就会造成订单解决的不够及时。
引入 quartz 框架依赖包
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-quartz</artifactId>
</dependency>
在启动类中应用 @EnableScheduling 注解开启定时工作性能。
@EnableScheduling
@SpringBootApplication
public class DelayqueueApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DelayqueueApplication.class, args);
}
}
编写一个定时工作，每个 5 秒执行一次。
@Component
public class QuartzDemo {
// 每隔五秒
@Scheduled(cron = "0/5 * * * * ?")
public void process(){System.out.println("我是定时工作！");
}
}
3、Redis sorted set
Redis的数据结构 Zset，同样能够实现提早队列的成果，次要利用它的score 属性，redis通过 score 来为汇合中的成员进行从小到大的排序。
通过 zadd 命令向队列 delayqueue 中增加元素，并设置score 值示意元素过期的工夫；向 delayqueue 增加三个order1、order2、order3，别离是10 秒、20 秒、30 秒 后过期。
zadd delayqueue 3 order3
生产端轮询队列delayqueue，将元素排序后取最小工夫与以后工夫比对，如小于以后工夫代表曾经过期移除key。
/**
* 生产音讯
*/
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);
}
}
咱们看到执行后果合乎预期
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
4、Redis 过期回调
Redis 的 key 过期回调事件，也能达到提早队列的成果，简略来说咱们开启监听 key 是否过期的事件，一旦 key 过期会触发一个 callback 事件。
批改 redis.conf 文件开启notify-keyspace-events Ex
notify-keyspace-events Ex
Redis监听配置，注入 Bean RedisMessageListenerContainer
@Configuration
public class RedisListenerConfig {
@Bean
RedisMessageListenerContainer container(RedisConnectionFactory connectionFactory) {RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
container.setConnectionFactory(connectionFactory);
return container;
}
}
编写 Redis 过期回调监听办法，必须继承KeyExpirationEventMessageListener，有点相似于 MQ 的音讯监听。
@Component
public class RedisKeyExpirationListener extends KeyExpirationEventMessageListener {public RedisKeyExpirationListener(RedisMessageListenerContainer listenerContainer) {super(listenerContainer);
}
@Override
public void onMessage(Message message, byte[] pattern) {String expiredKey = message.toString();
System.out.println("监听到 key：" + expiredKey + "已过期");
}
}
到这代码就编写实现，十分的简略，接下来测试一下成果，在 redis-cli 客户端增加一个 key 并给定3s 的过期工夫。
set xiaofu 123 ex 3
在控制台胜利监听到了这个过期的key。
监听到过期的 key 为：xiaofu
5、RabbitMQ 延时队列
利用 RabbitMQ 做延时队列是比拟常见的一种形式，而实际上 RabbitMQ 本身并没有间接反对提供提早队列性能，而是通过 RabbitMQ 音讯队列的 TTL 和 DXL这两个属性间接实现的。
先来认识一下 TTL和 DXL两个概念：
Time To Live(TTL)：
TTL 顾名思义：指的是音讯的存活工夫，RabbitMQ能够通过 x-message-tt 参数来设置指定Queue（队列）和 Message（音讯）上音讯的存活工夫，它的值是一个非负整数，单位为微秒。
RabbitMQ 能够从两种维度设置音讯过期工夫，别离是 队列 和音讯自身
- 设置队列过期工夫，那么队列中所有音讯都具备雷同的过期工夫。
- 设置音讯过期工夫，对队列中的某一条音讯设置过期工夫，每条音讯
TTL都能够不同。
如果同时设置队列和队列中音讯的 TTL，则TTL 值以两者中较小的值为准。而队列中的音讯存在队列中的工夫，一旦超过 TTL 过期工夫则成为Dead Letter（死信）。
Dead Letter Exchanges（DLX）
DLX即死信交换机，绑定在死信交换机上的即死信队列。RabbitMQ的 Queue（队列）能够配置两个参数x-dead-letter-exchange 和 x-dead-letter-routing-key（可选），一旦队列内呈现了Dead Letter（死信），则依照这两个参数能够将音讯从新路由到另一个Exchange（交换机），让音讯从新被生产。
x-dead-letter-exchange：队列中呈现 Dead Letter 后将 Dead Letter 从新路由转发到指定 exchange（交换机）。
x-dead-letter-routing-key：指定 routing-key 发送，个别为要指定转发的队列。
队列呈现 Dead Letter 的状况有：
- 音讯或者队列的
TTL过期 - 队列达到最大长度
- 音讯被生产端回绝（basic.reject or basic.nack）
下边联合一张图看看如何实现超 30 分钟未领取关单功能，咱们将订单音讯 A0001 发送到提早队列 order.delay.queue，并设置x-message-tt 音讯存活工夫为 30 分钟，当达到 30 分钟后订单音讯 A0001 成为了Dead Letter（死信），提早队列检测到有死信，通过配置x-dead-letter-exchange，将死信从新转发到能失常生产的关单队列，间接监听关单队列解决关单逻辑即可。
发送音讯时指定音讯提早的工夫
public void send(String delayTimes) {
amqpTemplate.convertAndSend("order.pay.exchange", "order.pay.queue","大家好我是提早数据", message -> {
// 设置提早毫秒值
message.getMessageProperties().setExpiration(String.valueOf(delayTimes));
return message;
});
}
}设置提早队列呈现死信后的转发规定
/**
* 延时队列
*/
@Bean(name = "order.delay.queue")
public Queue getMessageQueue() {
return QueueBuilder
.durable(RabbitConstant.DEAD_LETTER_QUEUE)
// 配置到期后转发的替换
.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();}6、工夫轮
前边几种延时队列的实现办法绝对简略，比拟容易了解，工夫轮算法就略微有点形象了。kafka、netty都有基于工夫轮算法实现延时队列，下边次要实际 Netty 的延时队列讲一下工夫轮是什么原理。
先来看一张工夫轮的原理图，解读一下工夫轮的几个基本概念
wheel：工夫轮，图中的圆盘能够看作是钟表的刻度。比方一圈round 长度为24 秒，刻度数为 8，那么每一个刻度示意 3 秒。那么工夫精度就是 3 秒。工夫长度 / 刻度数值越大，精度越大。
当增加一个定时、延时 工作 A ，假如会提早 25 秒 后才会执行，可工夫轮一圈 round 的长度才24 秒，那么此时会依据工夫轮长度和刻度失去一个圈数 round 和对应的指针地位 index，也是就 工作 A 会绕一圈指向 0 格子 上，此时工夫轮会记录该工作的 round 和 index信息。当 round=0，index=0，指针指向 0 格子 工作 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工夫，比方 1 秒 和25 秒 都会指向 0 格子上，而工作则放在每个格子对应的链表中，这点和HashMap 的数据有些相似。
Netty构建延时队列次要用 HashedWheelTimer，HashedWheelTimer 底层数据结构仍然是应用DelayedQueue，只是采纳工夫轮的算法来实现。
上面咱们用 Netty 简略实现延时队列，HashedWheelTimer 构造函数比拟多，解释一下各参数的含意。
ThreadFactory：示意用于生成工作线程，个别采纳线程池；tickDuration和unit：每格的工夫距离，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：一个定时工作的实现接口，其中 run 办法包装了定时工作的逻辑。Timeout：一个定时工作提交到Timer之后返回的句柄，通过这个句柄内部能够勾销这个定时工作，并对定时工作的状态进行一些根本的判断。Timer：是HashedWheelTimer实现的父接口，仅定义了如何提交定时工作和如何进行整个定时机制。
public class NettyDelayQueue {public static void main(String[] args) {final Timer timer = new HashedWheelTimer(Executors.defaultThreadFactory(), 5, TimeUnit.SECONDS, 2);
// 定时工作
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);// 完结时候再次注册
}
};
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);// 完结时候再注册
}
};
timer.newTimeout(task2, 10, TimeUnit.SECONDS);
// 提早工作
timer.newTimeout(new TimerTask() {public void run(Timeout timeout) throws Exception {System.out.println("order3 15s 后执行一次");
}
}, 15, TimeUnit.SECONDS);
}
}
从执行的后果看，order3、order3延时工作只执行了一次，而 order2、order1 为定时工作，依照不同的周期反复执行。
order1 5s 后执行
order2 10s 后执行
order3 15s 后执行一次
order1 5s 后执行
order2 10s 后执行作者：程序员内点事
链接：https://juejin.im/post/684490…
起源：掘金
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