学会RabbitMQ的延迟队列，提高消息处理效率

战斧2023-08-09 12:39

系列文章目录

手把手教你，本地RabbitMQ服务搭建（windows）
消息队列选型------为什么选择RabbitMQ
RabbitMQ灵活运用，怎么理解五种消息模型
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推或拉？ RabbitMQ 消费模式该如何选择
死信是什么，如何运用RabbitMQ的死信机制？
真的好用吗？鲜有人提的 RabbitMQ-RPC模式

如何利用RabbitMQ的延迟队列提高消息处理效率


前面我们讲到了RabbitMQ的死信队列，其实除了死信队列，RabbitMQ还有一个常用的延迟队列设计。今天，我们就来说一下这个延迟队列

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、什么是延迟队列？

延迟队列指的是当我们将消息发送到RabbitMQ时，可以指定消息的有效期或者消息需要在未来某个时间点才能被消费。这种消息被称为"延迟消息"。因此，RabbitMQ支持通过延迟队列来实现延迟消息的发送和消费。

二、延迟队列的实现

延迟队列的实现原理其实就是将消息放入到一个普通的队列中，只不过这个队列有一个特殊的属性：消息的消费被延迟一段时间。这个延迟时间可以是任意的，也可以是固定的。当消息进入队列时，会有一个定时器在计时，当计时器到达设定的时间时，消息会被转移至消费队列等待被消费。

在RabbitMQ中，延迟队列的实现有两种方式：一种是通过x-delayed-message插件实现；另一种是通过TTL（Time To Live）和死信队列实现。

1. x-delayed-message插件

x-delayed-message插件可以让RabbitMQ支持延迟消息功能，它是一个非官方插件，需要自行下载并安装。其源码地址如下：github地址 或 gitee地址；如果你是从笔者之前的安装博客 手把手教你，本地RabbitMQ服务搭建（windows） 过来的，那么你用的可能是RabbitMQ V3.12，可以直接下载我上传的资源 3.12-插件

首先，需要在RabbitMQ服务器上安装x-delayed-message插件。把上述的插件复制进我们RabbitMQ的服务插件目录下

然后执行插件的启用 rabbitmq-plugins enable rabbitmq_delayed_message_exchange 即可

然后，在Java代码中定义queue、exchange和connectionFactory，代码如下：

java 复制代码 
ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
connectionFactory.setHost(HOST_NAME);
connectionFactory.setUsername(USERNAME);
connectionFactory.setPassword(PASSWORD);
connectionFactory.setPort(PORT);

Connection connection = connectionFactory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel();

Map<String, Object> arguments = new HashMap<String, Object>();
arguments.put("x-delayed-type", "direct");
channel.exchangeDeclare("delayed_exchange", "x-delayed-message", true, false, arguments);
channel.queueDeclare("delayed_queue", true, false, false, null);
channel.queueBind("delayed_queue", "delayed_exchange", "delayed_routing_key");

不难发现，此时其实是交换机在做延迟，

当然，除了交换机的设置，在发送消息时，还需要在消息头部设置x-delay属性，代码如下：

java 复制代码 
AMQP.BasicProperties.Builder builder = new AMQP.BasicProperties.Builder();
builder.deliveryMode(2);
builder.headers(new HashMap<String, Object>(){{put("x-delay", 5000);}});
AMQP.BasicProperties properties = builder.build();
channel.basicPublish("delayed_exchange", "delayed_routing_key", properties, message.getBytes());

2. TTL + 死信队列

此种方式的原理其实我们在学习死信队列的时候应该就察觉到了，就是利用消息超时（TTL）后会转入死信交换机的机制，其模型如下：

首先，需要在Java代码中定义queue、exchange和connectionFactory，代码如下：

java 复制代码 
ConnectionFactory connectionFactory = new ConnectionFactory();
connectionFactory.setHost(HOST_NAME);
connectionFactory.setUsername(USERNAME);
connectionFactory.setPassword(PASSWORD);
connectionFactory.setPort(PORT);

Connection connection = connectionFactory.newConnection();
Channel channel = connection.createChannel();

Map<String, Object> arguments = new HashMap<String, Object>();
arguments.put("x-dead-letter-exchange", "dead_letter_exchange");
arguments.put("x-dead-letter-routing-key", "dead_letter_routing_key");
arguments.put("x-message-ttl", 5000);

channel.exchangeDeclare("normal_exchange", "direct", true, false, null);
channel.exchangeDeclare("dead_letter_exchange", "direct", true, false, null);
channel.queueDeclare("normal_queue", true, false, false, arguments);
channel.queueDeclare("dead_letter_queue", true, false, false, null);
channel.queueBind("normal_queue", "normal_exchange", "normal_routing_key");
channel.queueBind("dead_letter_queue", "dead_letter_exchange", "dead_letter_routing_key");

在发送消息时，只需要将消息发送到normal_exchange交换机下，代码如下：

java 复制代码 
channel.basicPublish("normal_exchange", "normal_routing_key", MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN, message.getBytes());

三、手写延时队列

当然，除了RabbitMQ，实现延时队列的方式还有很多，我们甚至可以自己实现，本节，我们就尝试自己写个延时队列

1. 时间轮概念

在关于计时或定时的设计里，时间轮是一种用于处理定时任务的数据结构。它通过将时间划分为一系列的时刻，每个时刻对应一个槽，将任务存储在相应的槽中

时间轮通常包含多个槽和指针，其中指针指向当前时刻对应的槽，每过单位时间，指针就指向下一个槽，这样任务调度时按照指针的移动依次执行槽中的任务

2. JAVA演示

我们先使用JUC相关内容实现一个时间轮

java 复制代码 
import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;

class TimeWheel {
    private int size;
    private int currentIndex;
    private List<BlockingQueue<Task>> slots;
    private Executor executor;

    public TimeWheel(int size, Executor executor) {
        this.size = size;
        this.slots = new ArrayList<>(size);
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            slots.add(new LinkedBlockingQueue<>());
        }
        this.executor = executor;
    }

    public void addTask(Task task) {
        int expireIndex = (int)(currentIndex + task.getDelay() / 1000) % size;
        slots.get(expireIndex).add(task);
    }

    public void start() {
        new Thread(() -> {
            while (true) {
                currentIndex = (currentIndex + 1) % size;
                BlockingQueue<Task> currentSlot = slots.get(currentIndex);
                List<Task> tasks = new ArrayList<>();
                currentSlot.drainTo(tasks);
                for (Task task : tasks) {
                    executor.execute(task);
                }
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

class Task implements Runnable {
    private long delay; // 延迟时间，单位毫秒
    private Runnable task; // 任务

    public Task(long delay, Runnable task) {
        this.delay = delay;
        this.task = task;
    }

    public long getDelay() {
        return delay;
    }

    @Override
    public void run() {
        task.run();
    }
}

我们可以使用main方法来尝试验证这个时间轮效果：

java 复制代码 
    public static void main(String[] args) {
        TimeWheel timeWheel = new TimeWheel(60 * 60, Executors.newFixedThreadPool(10));
        // 添加任务，延迟5秒执行
        timeWheel.addTask(new Task(5000, () -> System.out.println("Task 1 executed!")));
        // 添加任务，延迟10秒执行
        timeWheel.addTask(new Task(10000, () -> System.out.println("Task 2 executed!")));
        // 启动时间轮
        timeWheel.start();
    }

当然，以上代码只是一个简化的实现，实际情况中需要考虑任务执行时间和时间轮的精度等问题。

四、应用场景与注意事项

1. 应用场景

  1. 红包预告

    在现在的抢红包的场景下，当用户发起红包活动后，可能不希望立即开抢，而是设定在一段时间后开启。那么我们可以将将红包信息发送到一个延迟队列中，一定时间后，系统会自动激活红包，此时用户才可以真正抢红包

  2. 订单系统

    在订单系统中，有一些订单需要在未来某个时间点才能被处理。例如，有些订单需要在一定的时间之后才能发货或者确认收货。这时候，我们可以将这些订单放到延迟队列中，当时间到达时再进行处理。

  3. 优惠券系统

    在优惠券系统中，有一些优惠券需要在未来某个时间点才能使用。这时候，我们可以将这些优惠券放到延迟队列中，当时间到达时再进行激活。

2. 注意事项

  1. 延迟队列不要使用太多

    使用延迟队列可以在一定程度上减少系统的负载，但是使用过多的延迟队列会导致系统变得更加复杂，维护起来也更加困难。

  2. 延迟队列可能会导致消息丢失

    在RabbitMQ中，当一个带有TTL消息被发送到队列中时，如果队列中的消息太多，或者队列的消费者速度太慢，就会导致消息失效，如果没有使用死信机制，消息就会被丢失。为了避免这种情况发生，我们需要对队列进行监控，及时发现问题并进行处理。

  3. 设置合适的延迟时间

    在使用延迟队列时，需要根据实际需求设置合适的延迟时间。如果延迟时间太短，可能会导致消息延迟效果不明显；如果延迟时间太长，可能会导致系统累积大量的消息，导致负载过高。

总结

RabbitMQ的延迟队列是一种非常实用的特性，可以帮助我们实现定时任务、限流、削峰等功能。但是，在使用延迟队列时，需要谨慎对待，根据实际需求设置合适的延迟时间，并及时监控队列中的消息，避免出现消息丢失的情况。

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