基于Rabbitmq和Redis的延迟消息实现

1 基于Rabbitmq延迟消息实现

支付时间设置为30，未支付的消息会积压在mq中，给mq带来巨大压力。我们可以利用Rabbitmq的延迟队列插件实现消息前一分钟尽快处理

1.1定义延迟消息实体

由于我们要多次发送延迟消息，因此需要先定义一个记录消息延迟时间的消息体

@Data
public class MultiDelayMessage<T> {
    /**
     * 消息体
     */
    private T data;
    /**
     * 记录延迟时间的集合
     */
    private List<Long> delayMillis;

    public MultiDelayMessage(T data, List<Long> delayMillis) {
        this.data = data;
        this.delayMillis = delayMillis;
    }
    public static <T> MultiDelayMessage<T> of(T data, Long ... delayMillis){
        return new MultiDelayMessage<>(data, CollUtils.newArrayList(delayMillis));
    }

    /**
     * 获取并移除下一个延迟时间
     * @return 队列中的第一个延迟时间
     */
    public Long removeNextDelay(){
        return delayMillis.remove(0);
    }

    /**
     * 是否还有下一个延迟时间
     */
    public boolean hasNextDelay(){
        return !delayMillis.isEmpty();
    }
}

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1.2 定义常量，用于记录交换机、队列、RoutingKey等常量

package com.hmall.trade.constants;

public interface MqConstants {
    String DELAY_EXCHANGE = "trade.delay.topic";
    String DELAY_ORDER_QUEUE = "trade.order.delay.queue";
    String DELAY_ORDER_ROUTING_KEY = "order.query";
}
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1.3 抽取mq配置到nacos中

spring:
  rabbitmq:
    host: ${hm.mq.host:192.168.150.101} # 主机名
    port: ${hm.mq.port:5672} # 端口
    virtual-host: ${hm.mq.vhost:/hmall} # 虚拟主机
    username: ${hm.mq.un:hmall} # 用户名
    password: ${hm.mq.pw:123} # 密码
    listener:
      simple:
        prefetch: 1 # 每次只能获取一条消息，处理完成才能获取下一个消息
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1.4 定义消息处理器

使用延迟消息处理器发送消息

1.5 消息监听与延迟消息再次发送

2 延迟消息实现

DelayQueue:基于JVM，保存在内存中，会出现消息丢失

Rabbitmq的延迟任务：基于TTL和死信交换机

2.1 redis的延迟任务：基于zset的去重和排序功能

1.为什么任务需要存储在数据库中?
延迟任务是一个通用的服务，任何有延迟需求的任务都可以调用该服务，内存数据库的存储是有限的，需要考虑数据持久化的问题，存储数据库中是一种数据安全的考虑

2.为什么使用redis中的两种数据类型，list和zset?

• 原因一: list存储立即执行的任务，zset存储未来的数据
• 原因二:任务量过大以后，zset的性能会下降

时间复杂度:执行时间(次数) 随着数据规模增长的变化趋势

• 操作redis中的list命令LPUSH: 时间复杂度: O(1)
• 操作redis中的zset命令zadd: 时间复杂度: (Mlog(n))

2.2 设计mybatis映射实体类：

/**
     * 版本号,用乐观锁
     */
    @Version
    private Integer version;

乐观锁支持：
/**
     * mybatis-plus乐观锁支持
     * @return
     */
@Bean
public MybatisPlusInterceptor optimisticLockerInterceptor(){
    MybatisPlusInterceptor interceptor = new MybatisPlusInterceptor();
    interceptor.addInnerInterceptor(new OptimisticLockerInnerInterceptor());
    return interceptor;
}
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2.3 创建task类，用于接收添加任务的参数

@Data
public class Task implements Serializable {

    /**
     * 任务id
     */
    private Long taskId;
    /**
     * 类型
     */
    private Integer taskType;

    /**
     * 优先级
     */
    private Integer priority;

    /**
     * 执行id
     */
    private long executeTime;

    /**
     * task参数
     */
    private byte[] parameters;
    
}
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2.4 添加任务

2.4.1 添加任务到数据库中

addTaskToDb(task);修改任务表和日志表

@Autowired
    private TaskinfoMapper taskinfoMapper;

    @Autowired
    private TaskinfoLogsMapper taskinfoLogsMapper;

    /**
     * 添加任务到数据库中
     *
     * @param task
     * @return
     */
    private boolean addTaskToDb(Task task) {

        boolean flag = false;

        try {
            //保存任务表
            Taskinfo taskinfo = new Taskinfo();
            BeanUtils.copyProperties(task, taskinfo);
            taskinfo.setExecuteTime(new Date(task.getExecuteTime()));
            taskinfoMapper.insert(taskinfo);

            //设置taskID
            task.setTaskId(taskinfo.getTaskId());

            //保存任务日志数据
            TaskinfoLogs taskinfoLogs = new TaskinfoLogs();
            BeanUtils.copyProperties(taskinfo, taskinfoLogs);
            taskinfoLogs.setVersion(1);
            taskinfoLogs.setStatus(ScheduleConstants.SCHEDULED);
            taskinfoLogsMapper.insert(taskinfoLogs);

            flag = true;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return flag;
    }
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2.4.2 添加任务到redis

addTaskToCache(task);判断任务执行之间是否在现在还是未来五分钟内

@Autowired
    private CacheService cacheService;

    /**
     * 把任务添加到redis中
     *
     * @param task
     */
    private void addTaskToCache(Task task) {

        String key = task.getTaskType() + "_" + task.getPriority();

        //获取5分钟之后的时间  毫秒值
        Calendar calendar = Calendar.getInstance();
        calendar.add(Calendar.MINUTE, 5);
        long nextScheduleTime = calendar.getTimeInMillis();

        //2.1 如果任务的执行时间小于等于当前时间，存入list
        if (task.getExecuteTime() <= System.currentTimeMillis()) {
            cacheService.lLeftPush(ScheduleConstants.TOPIC + key, JSON.toJSONString(task));
        } else if (task.getExecuteTime() <= nextScheduleTime) {
            //2.2 如果任务的执行时间大于当前时间 && 小于等于预设时间（未来5分钟） 存入zset中
            cacheService.zAdd(ScheduleConstants.FUTURE + key, JSON.toJSONString(task), task.getExecuteTime());
        }


    }
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2.5 删除任务

1、删除数据库任务表，更改日志表任务状态
2、删除list或者zset中的任务

在TaskService中添加方法

/**
     * 取消任务
     * @param taskId        任务id
     * @return              取消结果
     */
public boolean cancelTask(long taskId);

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/**
     * 取消任务
     * @param taskId
     * @return
     */
@Override
public boolean cancelTask(long taskId) {

    boolean flag = false;

    //删除任务，更新日志
    Task task = updateDb(taskId,ScheduleConstants.EXECUTED);

    //删除redis的数据
    if(task != null){
        removeTaskFromCache(task);
        flag = true;
    }



    return false;
}

/**
     * 删除redis中的任务数据
     * @param task
     */
private void removeTaskFromCache(Task task) {

    String key = task.getTaskType()+"_"+task.getPriority();

    if(task.getExecuteTime()<=System.currentTimeMillis()){
        cacheService.lRemove(ScheduleConstants.TOPIC+key,0,JSON.toJSONString(task));
    }else {
        cacheService.zRemove(ScheduleConstants.FUTURE+key, JSON.toJSONString(task));
    }
}

/**
     * 删除任务，更新任务日志状态
     * @param taskId
     * @param status
     * @return
     */
private Task updateDb(long taskId, int status) {
    Task task = null;
    try {
        //删除任务
        taskinfoMapper.deleteById(taskId);

        TaskinfoLogs taskinfoLogs = taskinfoLogsMapper.selectById(taskId);
        taskinfoLogs.setStatus(status);
        taskinfoLogsMapper.updateById(taskinfoLogs);

        task = new Task();
        BeanUtils.copyProperties(taskinfoLogs,task);
        task.setExecuteTime(taskinfoLogs.getExecuteTime().getTime());
    }catch (Exception e){
        log.error("task cancel exception taskid={}",taskId);
    }

    return task;

}
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2.6 消费任务

1、删除list中的数据
2、使用updateDB删除任务表、跟新日志表

在TaskService中添加方法

/**
 * 按照类型和优先级来拉取任务
 * @param type
 * @param priority
 * @return
 */
public Task poll(int type,int priority);
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实现

/**
     * 按照类型和优先级拉取任务
     * @return
     */
@Override
public Task poll(int type,int priority) {
    Task task = null;
    try {
        String key = type+"_"+priority;
        String task_json = cacheService.lRightPop(ScheduleConstants.TOPIC + key);
        if(StringUtils.isNotBlank(task_json)){
            task = JSON.parseObject(task_json, Task.class);
            //更新数据库信息
            updateDb(task.getTaskId(),ScheduleConstants.EXECUTED);
        }
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
        log.error("poll task exception");
    }

    return task;
}
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2.7 未来定时任务更新-reids管道

减少与redis的交互次数
1、在引导类中添加开启任务调度注解：@EnableScheduling
2、在service中添加定时任务 @Scheduled(cron = “0 */1 * * * ?”)，每分钟一次

@Scheduled(cron = "0 */1 * * * ?")
public void refresh() {
    System.out.println(System.currentTimeMillis() / 1000 + "执行了定时任务");

    // 获取所有未来数据集合的key值
    Set<String> futureKeys = cacheService.scan(ScheduleConstants.FUTURE + "*");// future_*
    for (String futureKey : futureKeys) { // future_250_250

        String topicKey = ScheduleConstants.TOPIC + futureKey.split(ScheduleConstants.FUTURE)[1];
        //获取该组key下当前需要消费的任务数据
        Set<String> tasks = cacheService.zRangeByScore(futureKey, 0, System.currentTimeMillis());
        if (!tasks.isEmpty()) {
            //将这些任务数据添加到消费者队列中
            cacheService.refreshWithPipeline(futureKey, topicKey, tasks);
            System.out.println("成功的将" + futureKey + "下的当前需要执行的任务数据刷新到" + topicKey + "下");
        }
    }
}
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public List<Object> refreshWithPipeline(String future_key,String topic_key,Collection<String> values){

        List<Object> objects = stringRedisTemplate.executePipelined(new RedisCallback<Object>() {
            @Nullable
            @Override
            public Object doInRedis(RedisConnection redisConnection) throws DataAccessException {
                StringRedisConnection stringRedisConnection = (StringRedisConnection)redisConnection;
                String[] strings = values.toArray(new String[values.size()]);
                stringRedisConnection.rPush(topic_key,strings);
                stringRedisConnection.zRem(future_key,strings);
                return null;
            }
        });
        return objects;
    }
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总结

1、使用rebbitmq使用的场景是在支付和订单微服务中，用于实现消息可以延迟30分钟付款的功能。并借用该中间件的插件实现支付的异步下单功能，并可以快速处理前几分钟，防止消息堆积
2、使用redis是基于zset的去重和排序功能，相当于将一定数据的保存在数据库，使用定时任务同步数据库符合五分钟的任务到zset中，然后，在在zest中定时更新可以运行的任务到list集合中，相当于实现了延迟功能和缓存功能。
3、第二种还可以扩展为将rabbitmq中等待时间较长的数据存到redis中，然后定时的去同步redis中的数据到数据库中，防止消息堆积。