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Redis优雅地实现延迟队列的方法分享

作者：Hooomeey

Redisson是Redis服务器上的分布式可伸缩Java数据结构，这篇文中主要为大家介绍了Redisson实现的优雅的延迟队列的方法，需要的可以参考一下

前言

工作中常常会遇到这样的场景，如订单到期未支付取消，到期自动续费等，我们发现延迟队列非常适合在这样的场景中使用。常见的延迟队列的优秀实现有rabbitMQ的死信队列，RocketMQ的延迟队列等，但是了有时候项目没有特别的大，没有引入类似的消息中间件，但是了又遇到了特别适合使用延迟队列的场景，我们一般会利用已有的redis实现一个简陋的延迟队列。常见的实现方式有监听过期key，使用zset利用分值进行一个匹配，但是了这些实现或多或少有些问题，不够优雅。监听过期key是一种危险行为，一是如果过redis中key数量较大监听过期key可能导致服务负载异常，二是redis中key过期后key是惰性删除的，因此监听机制需要主动触发。利用zset分值实现呢，需要自己开发代码处理定时轮训以及key删除的逻辑，具有一定的工作量和复杂度。哪有没有一种优雅的redis延迟队列的实现呢？

Redisson是Redis服务器上的分布式可伸缩Java数据结构----驻内存数据网格(In-Memory Data Grid，IMDG)。底层使用netty框架，并提供了与java对象相对应的分布式对象、分布式集合、分布式锁和同步器、分布式服务等一系列的Redisson的分布式对象。为我们提供了许多开箱即用的功能。今天介绍Redisson实现的优雅的延迟队列。

使用

依赖配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.3.12.RELEASE</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.homeey</groupId>
    <artifactId>redis-delay-queue</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>redis-delay-queue</name>
    <description>redis-delay-queue</description>
    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.redisson/redisson -->
        <dependency>
            <groupId>org.redisson</groupId>
            <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>3.19.3</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.redisson</groupId>
            <artifactId>redisson-spring-data-23</artifactId>
            <version>3.19.3</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <excludes>
                        <exclude>
                            <groupId>org.projectlombok</groupId>
                            <artifactId>lombok</artifactId>
                        </exclude>
                    </excludes>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

备注：处理redisson和springboot兼容性问题

配置文件

springboot整合redisson有三种方式

详细的整合查看 springboot整合redisson配置

spring:
  redis:
    database: 0
    host: localhost
    port: 6379
    timeout: 10000
    lettuce:
      pool:
        max-active: 8
        max-wait: -1
        min-idle: 0
        max-idle: 8

demo代码

package com.homeey.redisdelayqueue.delay;

import lombok.RequiredArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.redisson.api.RBlockingQueue;
import org.redisson.api.RDelayedQueue;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.annotation.PostConstruct;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 明天的你会因今天到的努力而幸运
 *
 * @author jt4mrg@qq.com
 * 23:11 2023-02-19 2023
 **/
@Slf4j
@Component
@RequiredArgsConstructor
public class RedissonDelayQueue {

    private final RDelayedQueue<String> delayedQueue;
    private final RBlockingQueue<String> blockingQueue;


    @PostConstruct
    public void init() {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
        executorService.submit(() -> {
            while (true) {
                try {
                    String task = blockingQueue.take();
                    log.info("rev delay task:{}", task);
                } catch (Exception e) {
                    log.error("occur error", e);
                }
            }
        });
    }

    public void offerTask(String task, long seconds) {
        log.info("add delay task:{},delay time:{}s", task, seconds);
        delayedQueue.offer(task, seconds, TimeUnit.SECONDS);
    }


    @Configuration
    static class RedissonDelayQueueConfigure {

        @Bean
        public RBlockingQueue<String> blockingQueue(RedissonClient redissonClient) {
            return redissonClient.getBlockingQueue("TOKEN-RENEWAL");
        }

        @Bean
        public RDelayedQueue<String> delayedQueue(RBlockingQueue<String> blockingQueue,
                                                  RedissonClient redissonClient) {
            return redissonClient.getDelayedQueue(blockingQueue);
        }
    }
}

执行效果

原理分析

从RedissonDelayedQueue实现中我们看到有四个角色

队列创建

RedissonDelayedQueue延迟队列创建时，指定了队列转移服务，以及实现延迟队列的四个重要校色的key。核心代码是指定队列转移任务

 QueueTransferTask task = new QueueTransferTask(commandExecutor.getConnectionManager()) {
            
            @Override
            protected RFuture<Long> pushTaskAsync() {
                return commandExecutor.evalWriteAsync(getRawName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_LONG,
                        "local expiredValues = redis.call('zrangebyscore', KEYS[2], 0, ARGV[1], 'limit', 0, ARGV[2]); "//拿到zset中过期的值列表
                      + "if #expiredValues > 0 then " //如果有
                          + "for i, v in ipairs(expiredValues) do "
                              + "local randomId, value = struct.unpack('dLc0', v);"//解构消息，在提交任务时打包的消息
                              + "redis.call('rpush', KEYS[1], value);" //放入无前缀的list 队头
                              + "redis.call('lrem', KEYS[3], 1, v);"//移除带前缀list 队尾元素
                          + "end; "
                          + "redis.call('zrem', KEYS[2], unpack(expiredValues));" //移除zset中本次读取的过期元素
                      + "end; "
                        // get startTime from scheduler queue head task
                      + "local v = redis.call('zrange', KEYS[2], 0, 0, 'WITHSCORES'); "//取zset最小分值的元素
                      + "if v[1] ~= nil then "
                         + "return v[2]; " //返回分值，即过期时间
                      + "end "
                      + "return nil;",
                      Arrays.asList(getRawName(), timeoutSetName, queueName),
                      System.currentTimeMillis(), 100);
            }
            
            @Override
            protected RTopic getTopic() {
                return RedissonTopic.createRaw(LongCodec.INSTANCE, commandExecutor, channelName);
            }
        };

生产者

核心代码RedissonDelayedQueue#offerAsync

 return commandExecutor.evalWriteNoRetryAsync(getRawName(), codec, RedisCommands.EVAL_VOID,
                "local value = struct.pack('dLc0', tonumber(ARGV[2]), string.len(ARGV[3]), ARGV[3]);" //打包消息体：消息id，消息长度，消息值
              + "redis.call('zadd', KEYS[2], ARGV[1], value);"//zset中加入消息及其超时分值
              + "redis.call('rpush', KEYS[3], value);" //向带前缀的list中添加消息
              // if new object added to queue head when publish its startTime 
              // to all scheduler workers 
              + "local v = redis.call('zrange', KEYS[2], 0, 0); "//取出zset中第一个元素
              + "if v[1] == value then " //如果最快过期的元素就是这次发送的消息
                 + "redis.call('publish', KEYS[4], ARGV[1]); " //channel中发布一下超时时间
              + "end;",
              Arrays.asList(getRawName(), timeoutSetName, queueName, channelName),
              timeout, randomId, encode(e));

消费者

消费者最简单，直接从不带前缀的list中BLPOP读取就可以

整个流程

总结思考

Lua是redis的好朋友，我们可以看到Redisson实现延迟队列时，大量使用到lua脚本，因Redis会将整个脚本作为一个整体执行，中间不会被其他请求插入。因此在脚本运行过程中无需担心会出现竞态条件，无需使用事务。我们在平时开发时有多个redis命令操作的有简单的业务逻辑，不妨尝试一下lua脚本的方式，可以避免使用分布式锁来保障一致性。

Redisson的源码值得一读，有很多新东西值得学习，如果其用到的netty基于时间轮算法的定时任务调度，可以让我们基于此实现自己的任务调度框架，也让我有了去探究这种实现方式和基于ScheduledThreadPoolExecutor的定时调度的差异及各自优劣的欲望。

以上就是Redis优雅地实现延迟队列的方法分享的详细内容，更多关于Redis延迟队列的资料请关注脚本之家其它相关文章！

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