7. 延遲隊列

  1. 延遲隊列
    7.1. 延遲隊列概念
    延時隊列,隊列內部是有序的，最重要的特性就體現在它的延時屬性上，延時隊列中的元素是希望
    在指定時間到了以后或之前取出和處理，簡單來說，延時隊列就是用來存放需要在指定時間被處理的
    元素的隊列。
    7.2. 延遲隊列使用場景
    1.訂單在十分鐘之內未支付則自動取消
    2.新創建的店鋪，如果在十天內都沒有上傳過商品，則自動發送消息提醒。
    3.用戶注冊成功后，如果三天內沒有登陸則進行短信提醒。
    4.用戶發起退款，如果三天內沒有得到處理則通知相關運營人員。
    5.預定會議后，需要在預定的時間點前十分鐘通知各個與會人員參加會議
    這些場景都有一個特點，需要在某個事件發生之后或者之前的指定時間點完成某一項任務，如：
    發生訂單生成事件，在十分鐘之后檢查該訂單支付狀態，然后將未支付的訂單進行關閉；看起來似乎
    使用定時任務，一直輪詢數據，每秒查一次，取出需要被處理的數據，然后處理不就完事了嗎？如果
    數據量比較少，確實可以這樣做，比如：對于“如果賬單一周內未支付則進行自動結算”這樣的需求，
    如果對于時間不是嚴格限制，而是寬松意義上的一周，那么每天晚上跑個定時任務檢查一下所有未支
    付的賬單，確實也是一個可行的方案。但對于數據量比較大，并且時效性較強的場景，如：“訂單十
    分鐘內未支付則關閉“，短期內未支付的訂單數據可能會有很多，活動期間甚至會達到百萬甚至千萬
    級別，對這么龐大的數據量仍舊使用輪詢的方式顯然是不可取的，很可能在一秒內無法完成所有訂單
    的檢查，同時會給數據庫帶來很大壓力，無法滿足業務要求而且性能低下。

在這里插入圖片描述
7.3. RabbitMQ 中的 TTL
TTL 是什么呢？TTL 是 RabbitMQ 中一個消息或者隊列的屬性，表明一條消息或者該隊列中的所有
消息的最大存活時間，單位是毫秒。換句話說，如果一條消息設置了 TTL 屬性或者進入了設置 TTL 屬性的隊列，那么這
條消息如果在 TTL 設置的時間內沒有被消費，則會成為"死信"。如果同時配置了隊列的 TTL 和消息的
TTL，那么較小的那個值將會被使用，有兩種方式設置 TTL。
7.3.1.
消息設置 TTL
另一種方式便是針對每條消息設置 TTL
在這里插入圖片描述
7.3.2.
隊列設置 TTL
第一種是在創建隊列的時候設置隊列的“x-message-ttl”屬性
在這里插入圖片描述
7.3.3.
兩者的區別
如果設置了隊列的 TTL 屬性，那么一旦消息過期，就會被隊列丟棄(如果配置了死信隊列被丟到死信隊
列中)，而第二種方式，消息即使過期，也不一定會被馬上丟棄，因為消息是否過期是在即將投遞到消費者
之前判定的，如果當前隊列有嚴重的消息積壓情況，則已過期的消息也許還能存活較長時間；另外，還需
要注意的一點是，如果不設置 TTL，表示消息永遠不會過期，如果將 TTL 設置為 0，則表示除非此時可以
直接投遞該消息到消費者，否則該消息將會被丟棄。
前一小節我們介紹了死信隊列，剛剛又介紹了 TTL，至此利用 RabbitMQ 實現延時隊列的兩大要素已
經集齊，接下來只需要將它們進行融合，再加入一點點調味料，延時隊列就可以新鮮出爐了。想想看，延
時隊列，不就是想要消息延遲多久被處理嗎，TTL 則剛好能讓消息在延遲多久之后成為死信，另一方面，
成為死信的消息都會被投遞到死信隊列里，這樣只需要消費者一直消費死信隊列里的消息就完事了，因為
里面的消息都是希望被立即處理的消息。

7.4. 整合 springboot
7.4.1.
創建項目
在這里插入圖片描述
7.4.2.
添加依賴

<dependencies>
<!--RabbitMQ 依賴-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>fastjson</artifactId>
<version>1.2.47</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
</dependency>
<!--swagger-->
<dependency>
<groupId>io.springfox</groupId>
<artifactId>springfox-swagger2</artifactId>
<version>2.9.2</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.springfox</groupId>
<artifactId>springfox-swagger-ui</artifactId>
<version>2.9.2</version>
</dependency>
<!--RabbitMQ 測試依賴-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.amqp</groupId>
<artifactId>spring-rabbit-test</artifactId>
<scope>test</scope>
</dependency>
</dependencies>

7.4.3.
修改配置文件

spring.rabbitmq.host=182.92.234.71
spring.rabbitmq.port=5672
spring.rabbitmq.username=admin
spring.rabbitmq.password=123

7.4.4.
添加 Swagger 配置類

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import springfox.documentation.builders.ApiInfoBuilder;
import springfox.documentation.service.ApiInfo;
import springfox.documentation.service.Contact;
import springfox.documentation.spi.DocumentationType;
import springfox.documentation.spring.web.plugins.Docket;
import springfox.documentation.swagger2.annotations.EnableSwagger2;
@Configuration
@EnableSwagger2
public class SwaggerConfig {
@Bean
public Docket webApiConfig(){
return new Docket(DocumentationType.SWAGGER_2)
.groupName("webApi")
.apiInfo(webApiInfo())
.select()
.build();
}
private ApiInfo webApiInfo(){
return new ApiInfoBuilder()
.title("rabbitmq 接口文檔")
.description("本文檔描述了 rabbitmq 微服務接口定義")
.version("1.0")
.contact(new
Contact("enjoy6288",
"http://atguigu.com",
"1551388580@qq.com"))
.build();
}

7.5. 隊列 TTL
7.5.1.
代碼架構圖
創建兩個隊列 QA 和 QB，兩者隊列 TTL 分別設置為 10S 和 40S，然后在創建一個交換機 X 和死信交
換機 Y，它們的類型都是 direct，創建一個死信隊列 QD，它們的綁定關系如下：
在這里插入圖片描述
7.5.2.
配置文件類代碼

@Configuration
public class TtlQueueConfig {
public static final String X_EXCHANGE = "X";
public static final String QUEUE_A = "QA";
public static final String QUEUE_B = "QB";
public static final String Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE = "Y";
public static final String DEAD_LETTER_QUEUE = "QD";
// 聲明 xExchange
@Bean("xExchange")
public DirectExchange xExchange(){
return new DirectExchange(X_EXCHANGE);
}
// 聲明 xExchange
@Bean("yExchange")
public DirectExchange yExchange(){
return new DirectExchange(Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
}
//聲明隊列 A ttl 為 10s 并綁定到對應的死信交換機
@Bean("queueA")
public Queue queueA(){
Map<String, Object> args = new HashMap<>(3);
//聲明當前隊列綁定的死信交換機
args.put("x-dead-letter-exchange", Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
//聲明當前隊列的死信路由 key
args.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
//聲明隊列的 TTL
args.put("x-message-ttl", 10000);
return QueueBuilder.durable(QUEUE_A).withArguments(args).build();
}
// 聲明隊列 A 綁定 X 交換機
@Bean
public Binding queueaBindingX(@Qualifier("queueA") Queue queueA,
@Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
return BindingBuilder.bind(queueA).to(xExchange).with("XA");
}
//聲明隊列 B ttl 為 40s 并綁定到對應的死信交換機
@Bean("queueB")
public Queue queueB(){
Map<String, Object> args = new HashMap<>(3);
//聲明當前隊列綁定的死信交換機
args.put("x-dead-letter-exchange", Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
//聲明當前隊列的死信路由 key
args.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
//聲明隊列的 TTL
args.put("x-message-ttl", 40000);
return QueueBuilder.durable(QUEUE_B).withArguments(args).build();
}
//聲明隊列 B 綁定 X 交換機
@Bean
public Binding queuebBindingX(@Qualifier("queueB") Queue queue1B,
@Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
return BindingBuilder.bind(queue1B).to(xExchange).with("XB");
}
//聲明死信隊列 QD
@Bean("queueD")
public Queue queueD(){
return new Queue(DEAD_LETTER_QUEUE);
}
//聲明死信隊列 QD 綁定關系
@Bean
public Binding deadLetterBindingQAD(@Qualifier("queueD") Queue queueD,
@Qualifier("yExchange") DirectExchange yExchange){
return BindingBuilder.bind(queueD).to(yExchange).with("YD");
}
}

7.5.3.
消息生產者代碼

@Slf4j
@RequestMapping("ttl")
@RestController
public class SendMsgController {
@Autowired
private RabbitTemplate rabbitTemplate;
@GetMapping("sendMsg/{message}")
public void sendMsg(@PathVariable String message){
log.info("當前時間：{},發送一條信息給兩個 TTL 隊列:{}", new Date(), message);
rabbitTemplate.convertAndSend("X", "XA", "消息來自 ttl 為 10S 的隊列: "+message);
rabbitTemplate.convertAndSend("X", "XB", "消息來自 ttl 為 40S 的隊列: "+message);
}
}

7.5.4.
消息消費者代碼

@Slf4j
@Component
public class DeadLetterQueueConsumer {
@RabbitListener(queues = "QD")
public void receiveD(Message message, Channel channel) throws IOException {
String msg = new String(message.getBody());
log.info("當前時間：{},收到死信隊列信息{}", new Date().toString(), msg);
}
}

發起一個請求 http://localhost:8080/ttl/sendMsg/嘻嘻嘻
在這里插入圖片描述
第一條消息在 10S 后變成了死信消息，然后被消費者消費掉，第二條消息在 40S 之后變成了死信消息，
然后被消費掉，這樣一個延時隊列就打造完成了。
不過，如果這樣使用的話，豈不是每增加一個新的時間需求，就要新增一個隊列，這里只有 10S 和 40S
兩個時間選項，如果需要一個小時后處理，那么就需要增加 TTL 為一個小時的隊列，如果是預定會議室然
后提前通知這樣的場景，豈不是要增加無數個隊列才能滿足需求？
7.6. 延時隊列優化
7.6.1.
代碼架構圖
在這里新增了一個隊列 QC,綁定關系如下,該隊列不設置 TTL 時間
在這里插入圖片描述
7.6.2.
配置文件類代碼

@Component
public class MsgTtlQueueConfig {
public static final String Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE = "Y";
public static final String QUEUE_C = "QC";
//聲明隊列 C 死信交換機
@Bean("queueC")
public Queue queueB(){
Map<String, Object> args = new HashMap<>(3);
//聲明當前隊列綁定的死信交換機
args.put("x-dead-letter-exchange", Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
//聲明當前隊列的死信路由 key
args.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
//沒有聲明 TTL 屬性
return QueueBuilder.durable(QUEUE_C).withArguments(args).build();
}
//聲明隊列 B 綁定 X 交換機
@Bean
public Binding queuecBindingX(@Qualifier("queueC") Queue queueC,
@Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
return BindingBuilder.bind(queueC).to(xExchange).with("XC");
}
}

7.6.3.
消息生產者代碼

@GetMapping("sendExpirationMsg/{message}/{ttlTime}")
public void sendMsg(@PathVariable String message,@PathVariable String ttlTime) {
rabbitTemplate.convertAndSend("X", "XC", message, correlationData ->{
correlationData.getMessageProperties().setExpiration(ttlTime);
return correlationData;
});
log.info("當前時間：{},發送一條時長{}毫秒 TTL 信息給隊列 C:{}", new Date(),ttlTime, message);
}

發起請求
http://localhost:8080/ttl/sendExpirationMsg/你好 1/20000
http://localhost:8080/ttl/sendExpirationMsg/你好 2/2000

在這里插入圖片描述
看起來似乎沒什么問題，但是在最開始的時候，就介紹過如果使用在消息屬性上設置 TTL 的方式，消
息可能并不會按時“死亡“，因為 RabbitMQ 只會檢查第一個消息是否過期，如果過期則丟到死信隊列，
如果第一個消息的延時時長很長，而第二個消息的延時時長很短，第二個消息并不會優先得到執行。
7.7. Rabbitmq 插件實現延遲隊列
上文中提到的問題，確實是一個問題，如果不能實現在消息粒度上的 TTL，并使其在設置的 TTL 時間
及時死亡，就無法設計成一個通用的延時隊列。那如何解決呢，接下來我們就去解決該問題。
7.7.1.
安裝延時隊列插件
在官網上下載 https://www.rabbitmq.com/community-plugins.html，下載
rabbitmq_delayed_message_exchange 插件，然后解壓放置到 RabbitMQ 的插件目錄。
進入 RabbitMQ 的安裝目錄下的 plgins 目錄，執行下面命令讓該插件生效，然后重啟 RabbitMQ
/usr/lib/rabbitmq/lib/rabbitmq_server-3.8.8/plugins
rabbitmq-plugins enable rabbitmq_delayed_message_exchange

在這里插入圖片描述
7.7.2.
代碼架構圖
在這里新增了一個隊列 delayed.queue,一個自定義交換機 delayed.exchange，綁定關系如下:

在這里插入圖片描述
7.7.3.
配置文件類代碼
在我們自定義的交換機中，這是一種新的交換類型，該類型消息支持延遲投遞機制 消息傳遞后并
不會立即投遞到目標隊列中，而是存儲在 mnesia(一個分布式數據系統)表中，當達到投遞時間時，才
投遞到目標隊列中。

Configuration
public class DelayedQueueConfig {
public static final String DELAYED_QUEUE_NAME = "delayed.queue";
public static final String DELAYED_EXCHANGE_NAME = "delayed.exchange";
public static final String DELAYED_ROUTING_KEY = "delayed.routingkey";
@Bean
public Queue delayedQueue() {
return new Queue(DELAYED_QUEUE_NAME);
}
//自定義交換機 我們在這里定義的是一個延遲交換機
@Bean
public CustomExchange delayedExchange() {
Map<String, Object> args = new HashMap<>();
//自定義交換機的類型
args.put("x-delayed-type", "direct");
return new CustomExchange(DELAYED_EXCHANGE_NAME, "x-delayed-message", true, false,
args);
}
@Bean
public Binding bindingDelayedQueue(@Qualifier("delayedQueue") Queue queue,
@Qualifier("delayedExchange")
CustomExchange
delayedExchange) {
return
BindingBuilder.bind(queue).to(delayedExchange).with(DELAYED_ROUTING_KEY).noargs();
}
}

7.7.4.
消息生產者代碼

public static final String DELAYED_EXCHANGE_NAME = "delayed.exchange";
public static final String DELAYED_ROUTING_KEY = "delayed.routingkey";
@GetMapping("sendDelayMsg/{message}/{delayTime}")
public void sendMsg(@PathVariable String message,@PathVariable Integer delayTime) {
rabbitTemplate.convertAndSend(DELAYED_EXCHANGE_NAME, DELAYED_ROUTING_KEY, message,
correlationData ->{
correlationData.getMessageProperties().setDelay(delayTime);
return correlationData;
});
log.info(" 當 前 時 間 ： {}, 發 送 一 條 延 遲 {} 毫 秒 的 信 息 給 隊 列
delayed.queue:{}", new
Date(),delayTime, message);
}

7.7.5.
消息消費者代碼

public static final String DELAYED_QUEUE_NAME = "delayed.queue";
@RabbitListener(queues = DELAYED_QUEUE_NAME)
public void receiveDelayedQueue(Message message){
String msg = new String(message.getBody());
log.info("當前時間：{},收到延時隊列的消息：{}", new Date().toString(), msg);
}

發起請求：
http://localhost:8080/ttl/sendDelayMsg/come on baby1/20000
http://localhost:8080/ttl/sendDelayMsg/come on baby2/2000

在這里插入圖片描述
第二個消息被先消費掉了，符合預期
7.8. 總結
延時隊列在需要延時處理的場景下非常有用，使用 RabbitMQ 來實現延時隊列可以很好的利用
RabbitMQ 的特性，如：消息可靠發送、消息可靠投遞、死信隊列來保障消息至少被消費一次以及未被正
確處理的消息不會被丟棄。另外，通過 RabbitMQ 集群的特性，可以很好的解決單點故障問題，不會因為
單個節點掛掉導致延時隊列不可用或者消息丟失。
當然，延時隊列還有很多其它選擇，比如利用 Java 的 DelayQueue，利用 Redis 的 zset，利用 Quartz
或者利用 kafka 的時間輪，這些方式各有特點,看需要適用的場景

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