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@SpringBootApplicationpublic 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。

@Componentpublic 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:order12020-05-07 13:24:29 removed key:order22020-05-07 13:24:39 removed key:order32020-05-07 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

@Configurationpublic 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。

@Componentpublic 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
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起源：掘金
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