关于利用RabbitMQ实现延迟任务的方法详解

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开发过程中通常会碰到这样的需求:

  • 淘宝订单业务:下单后 30min 之内没有付款,就自动取消订单。
  • 饿了吗订餐通知:下单成功后 60s 之后给用户发送短信通知。
  • 关闭空闲连接:服务器中有很多客户端的连接,空闲一段时间之后需要关闭之。
  • 缓存:缓存中的对象,超过了空闲时间,从缓存中移出。
  • 任务超时处理:在网络协议滑动窗口请求应答式交互时,处理超时未响应的请求。
  • 失败重试机制:业务操作失败后,间隔一定的时间进行失败重试。

这类业务的特点就是:需要延迟工作,需要进行失败重试。一种比较笨的方式是使用一个后台线程,遍历所有对象,挨个检查。这种方法简单好用,但是对象数量过多时,可能存在性能问题,检查间隔时间不好设置,间隔时间过大,影响精确度,过小则存在效率问题,而且做不到按超时的时间顺序处理。

再比如常见的场景:

场景一:物联网系统经常会遇到向终端下发命令,如果命令一段时间没有应答,就需要设置成超时。

场景二:订单下单之后30分钟后,如果用户没有付钱,则系统自动取消订单。

上述类似的需求是我们经常会遇见的问题。最常用的方法是定期轮训数据库,设置状态。在数据量小的时候并没有什么大的问题,但是数据量一大轮训数据库的方式就会变得特别耗资源。当面对千万级、上亿级数据量时,本身写入的IO就比较高,导致长时间查询或者根本就查不出来,更别说分库分表以后了。除此之外,还有优先级队列,基于优先级队列的JDK延迟队列,时间轮等方式。但如果系统的架构中本身就有RabbitMQ的话,那么选择RabbitMQ来实现类似的功能也是一种选择。

使用RabbitMQ来实现延迟任务必须先了解RabbitMQ的两个概念:消息的TTL和死信Exchange,通过这两者的组合来实现上述需求。

消息的TTL(Time To Live)

消息的TTL就是消息的存活时间。RabbitMQ可以对队列和消息分别设置TTL。对队列设置就是队列没有消费者连着的保留时间,也可以对每一个单独的消息做单独的设置。超过了这个时间,我们认为这个消息就死了,称之为死信。如果队列设置了,消息也设置了,那么会取小的。所以一个消息如果被路由到不同的队列中,这个消息死亡的时间有可能不一样(不同的队列设置)。这里单讲单个消息的TTL,因为它才是实现延迟任务的关键。

可以通过设置消息的expiration字段或者x-message-ttl属性来设置时间,两者是一样的效果。只是expiration字段是字符串参数,所以要写个int类型的字符串:

byte[] messageBodyBytes = "Hello, world!".getBytes();AMQP.BasicProperties properties = new AMQP.BasicProperties();properties.setExpiration("60000");channel.basicPublish("my-exchange", "routing-key", properties, messageBodyBytes);

当上面的消息扔到队列中后,过了60秒,如果没有被消费,它就死了。不会被消费者消费到。这个消息后面的,没有“死掉”的消息对顶上来,被消费者消费。死信在队列中并不会被删除和释放,它会被统计到队列的消息数中去。单靠死信还不能实现延迟任务,还要靠Dead Letter Exchange。

Dead Letter Exchanges

Exchage的概念在这里就不在赘述,一个消息在满足如下条件下,会进死信路由,记住这里是路由而不是队列,一个路由可以对应很多队列。

1. 一个消息被Consumer拒收了,并且reject方法的参数里requeue是false。也就是说不会被再次放在队列里,被其他消费者使用。

2. 上面的消息的TTL到了,消息过期了。

3. 队列的长度限制满了。排在前面的消息会被丢弃或者扔到死信路由上。

Dead Letter Exchange其实就是一种普通的exchange,和创建其他exchange没有两样。只是在某一个设置Dead Letter Exchange的队列中有消息过期了,会自动触发消息的转发,发送到Dead Letter Exchange中去。

实现延迟队列

延迟任务通过消息的TTL和Dead Letter Exchange来实现。我们需要建立2个队列,一个用于发送消息,一个用于消息过期后的转发目标队列。

生产者输出消息到Queue1,并且这个消息是设置有有效时间的,比如60s。消息会在Queue1中等待60s,如果没有消费者收掉的话,它就是被转发到Queue2,Queue2有消费者,收到,处理延迟任务。

具体实现步骤如下:

第一步, 首先需要创建2个队列。Queue1和Queue2。Queue1是一个消息缓冲队列,在这个队列里面实现消息的过期转发。如下图,设置Dead letter exchange和Dead letter routing key。设置这两个属性就是当消息在这个队列中expire后,采用哪个路由发送。这个dlx的exchange需要事先创建好,就是一个普通的exchange。由于我们还需要向Queue1发送消息,那么还需要创建一个exchange,并且和Queue1绑定。例子中,exchange同样取名:queue1。

我们还需要建一个Queue2,这个队列用于消息在Queue1中过期后转发的目标队列。所以这个Queue2队列建好以后,需要绑定Queue1设置的死信路由:dlx。完成Queue2的绑定以后,环境就搭建完成了。

第二步,实现消息的Producer。由于我们的目的是让进入Queue1的消息过期,然后自动转送到Queue2中,所以发送的时候,需要设置过期时间。

ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory(); factory.setUsername("bsp"); factory.setPassword("123456"); factory.setVirtualHost("/"); factory.setHost("10.23.22.42"); factory.setPort(5672); conn = factory.newConnection(); channel = conn.createChannel(); byte[] messageBodyBytes = "Hello, world!".getBytes(); byte i = 10; while (i-- > 0) { channel.basicPublish("queue1", "queue1", new AMQP.BasicProperties.Builder().expiration(String.valueOf(i * 1000)).build(), new byte[] { i }); }

上面的代码我模拟了1-10号消息,消息的内容里面是1-10。过期的时间是10-1秒。这里要注意,虽然10是第一个发送,但是它过期的时间最长。

第三步,实现消息的Consumer。Consumer就是延迟任务的具体实施者。由于具体的任务往往是一个比较耗时的任务,所以一般来说,任务一般在异步线程中执行。

ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();factory.setUsername("bsp");factory.setPassword("123456");factory.setVirtualHost("/");factory.setHost("10.23.22.42");factory.setPort(5672);conn = factory.newConnection();channel = conn.createChannel();channel.basicConsume("queue2", true, "consumer", new DefaultConsumer(channel) {@Overridepublic void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties,byte[] body) throws IOException {long deliveryTag = envelope.getDeliveryTag(); //do some work asyncSystem.out.println(body[0]);}});

运行后如上面的程序,过了10s以后,消费者开始收到数据,但是它是一次性收到如下结果:

10、9 、8 、7 、6、5 、4 、3 、2 、1

Consumer第一个收到的还是10。虽然10是第一个放进队列,但是它的过期时间最长。所以由此可见,即使一个消息比在同一队列中的其他消息提前过期,提前过期的也不会优先进入死信队列,它们还是按照入库的顺序让消费者消费。如果第一进去的消息过期时间是1小时,那么死信队列的消费者也许等1小时才能收到第一个消息。参考官方文档发现“Only when expired messages reach the head of a queue will they actually be discarded (or dead-lettered).”只有当过期的消息到了队列的顶端(队首),才会被真正的丢弃或者进入死信队列。

所以在考虑使用RabbitMQ来实现延迟任务队列的时候,需要确保业务上每个任务的延迟时间是一致的。如果遇到不同的任务类型需要不同的延时的话,需要为每一种不同延迟时间的消息建立单独的消息队列。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对第七城市的支持。

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