电商平台中订单未支付过期如何实现自动关单？

日常开发中，我们经常遇到这种业务场景，如：外卖订单超 30 分钟未支付，则自动取订单；用户注册成功 15 分钟后，发短信息通知用户等等。这就是延时任务处理场景。

在电商，支付等系统中，一设都是先创建订单（支付单）,再给用户一定的时间进行支付，如果没有按时支付的话，就需要把之前的订单（支付单）取消掉。这种类以的场景有很多，还有比如到期自动收货，超时自动退款，下单后自动发送短信等等都是类似的业务问题。

定时任务（数据库轮询）

通过定时任务关闭订单，是一种成本很低，实现也很容易的方案。通过简单的几行代码，写一个定时任务，定期扫描数据库中的订单，如果时间过期，就将其状态更新为关闭即可。

@Scheduled(cron = "0 0 22 * * ?")
public void pmNotify() {
    this.pmService.todoNotify();
}

优点：实现容易，成本低，基本不依赖其他组件。

缺点：

• 时间可能不够精确。由于定时任务扫描的间隔是固定的，所以可能造成一些订单已经过期了一段时间才被扫描到，订单关闭的时间比正常时间晚一些。
• 增加了数据库的压力。随着订单的数量越来越多，扫描的成本也会越来越大，执行时间也会被拉长，可能导致某些应该被关闭的订单迟迟没有被关闭。

总结：采用定时任务的方案比较适合对时间要求不是很敏感，并且数据量不太多的业务场景。

JDK 延迟队列 DelayQueue

DelayQueue是JDK提供的一个无界队列，DelayQueue队列中的元素需要实现Delayed，它只提供了一个方法，就是获取过期时间。

用户的订单生成以后，设置过期时间比如30分钟，放入定义好的DelayQueue，然后创建一个线程，在线程中通过while(true)不断的从DelayQueue中获取过期的数据。

优点：不依赖任何第三方组件，连数据库也不需要了，实现起来也方便。

缺点：

• 因为DelayQueue是一个无界队列，如果放入的订单过多，会造成JVMOOM。
• DelayQueue基于JVM内存，如果JVM重启了，那所有数据就丢失了。
• 创建了一个不断while(true)的线程，占用了cpu资源

总结：DelayQueue适用于数据量较小，且丢失也不影响主业务的场景，比如内部系统的一些非重要通知，就算丢失，也不会有太大影响。

redis过期监听

redis 是一个高性能的KV 数据库，除了用作缓存以外，其实还提供了过期监听的功能。在redis.conf 中，配置notify-keyspace-events Ex 即可开启此功能。然后在代码中继承KeyspaceEventMessageListener，实现onMessage 就可以监听过期的数据量。

public abstract class KeyspaceEventMessageListener implements MessageListener, InitializingBean, DisposableBean {

    private static final Topic TOPIC_ALL_KEYEVENTS = new PatternTopic("__keyevent@*");

    //...省略部分代码
    public void init() {
        if (StringUtils.hasText(keyspaceNotificationsConfigParameter)) {
            RedisConnection connection =
                listenerContainer.getConnectionFactory().getConnection();
            try {
                Properties config = connection.getConfig("notify-keyspace-events");
                if (!StringUtils.hasText(config.getProperty("notify-keyspace-events"))) {
                    connection.setConfig("notify-keyspace-events",
                        keyspaceNotificationsConfigParameter);
                }
            } finally {
                connection.close();
            }
        }
        doRegister(listenerContainer);
    }

    protected void doRegister(RedisMessageListenerContainer container) {
        listenerContainer.addMessageListener(this, TOPIC_ALL_KEYEVENTS);
    }
    
    //...省略部分代码
    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        init();
    }
}

通过以上源码，我们可以发现，其本质也是注册一个listener，利用redis 的发布订阅，当key 过期时，发布过期消息（key）到Channel ：keyevent@*:expired 中。

在实际的业务中，我们可以将订单的过期时间设置比如30 分钟，然后放入到redis。30 分钟之后，就可以消费这个key，然后做一些业务上的后置动作，比如检查用户是否支付。

优点： 由于redis 的高性能，所以我们在设置key，或者消费key 时，速度上是可以保证的。

缺点：致命缺陷，不宜使用

在 Redis 官方手册的keyspace-notifications: timing-of-expired-events中明确指出：

Basically expired events are generated when the Redis server deletes the key and not when the time to live theoretically reaches the value of zero

redis 自动过期的实现方式是：定时任务离线扫描并删除部分过期键；在访问键时惰性检查是否过期并删除过期键。也就是说，由于redis 的key 过期策略原因，当一个key 过期时，redis 从未保证会在设定的过期时间立即删除并发送过期通知，自然我们的监听事件也无法第一时间消费到这个key，所以会存在一定的延迟。实际上，过期通知晚于设定的过期时间数分钟的情况也比较常见。

另外，在redis5.0 之前，订阅发布中的消息并没有被持久化，自然也没有所谓的确认机制。所以一旦消费消息的过程中我们的客户端发生了宕机，这条消息就彻底丢失了。

总结：redis 的过期订阅相比于其他方案没有太大的优势，在实际生产环境中，用得相对较少。

Redisson分布式延迟队列

Redisson是一个基于redis实现的Java驻内存数据网格，它不仅提供了一系列的分布式的Java常用对象，还提供了许多分布式服务。

Redisson除了提供我们常用的分布式锁外，还提供了一个分布式延迟队列RDelayedQueue，他是一种基于zset结构实现的延迟队列，其实现类是RedissonDelayedQueue。delayqueue 中有一个名为 timeoutSetName 的有序集合，其中元素的 score 为投递时间戳。delayqueue 会定时使用 zrangebyscore 扫描已到投递时间的消息，然后把它们移动到就绪消息列表中。

delayqueue 保证 redis 不崩溃的情况下不会丢失消息，在没有更好的解决方案时不妨一试。

优点：使用简单，并且其实现类中大量使用lua 脚本保证其原子性，不会有并发重复问题。

缺点：需要依赖redis（如果这算一种缺点的话）。

总结：Redisson 是redis 官方推荐的JAVA 客户端，提供了很多常用的功能，使用简单、高效，推荐使用。

RocketMQ 延迟消息

延迟消息：当消息写入到Broker 后，不会立刻被消费者消费，需要等待指定的时长后才可被消费处理的消息，称为延时消息。

在订单创建之后，我们就可以把订单作为一条消息投递到rocketmq，并将延迟时间设置为30 分钟，这样，30 分钟后我们定义的consumer 就可以消费到这条消息，然后检查用户是否支付了这个订单。

通过延迟消息，我们就可以将业务解耦，极大地简化我们的代码逻辑。

优点：可以使代码逻辑清晰，系统之间完全解耦，只需关注生产及消费消息即可。另外其吞吐量极高，最多可以支撑万亿级的数据量。

缺点：相对来说，mq 是重量级的组件，引入mq 之后，随之而来的消息丢失、幂等性问题等都加深了系统的复杂度。

总结：通过mq 进行系统业务解耦，以及对系统性能削峰填谷已经是当前高性能系统的标配。

RabbitMQ 死信队列

除了RocketMQ 的延迟队列，RabbitMQ 的死信队列也可以实现消息延迟功能。

死信(Dead Letter) 是 rabbitmq 提供的一种机制。当一条消息满足下列条件之一那么它会成为死信：

• 消息被否定确认（如channel.basicNack) 并且此时requeue 属性被设置为false。
• 消息在队列的存活时间超过设置的TTL时间
• 消息队列的消息数量已经超过最大队列长度

基于这样的机制，我们可以给消息设置一个ttl，然后故意不消费消息，等消息过期就会进入死信队列，我们再消费死信队列即可。通过这样的方式，就可以达到同RocketMQ 延迟消息一样的效果。

在 rabbitmq 中创建死信队列的操作流程大概是：

• 创建一个交换机作为死信交换机
• 在业务队列中配置 x-dead-letter-exchange 和 x-dead-letter-routing-key，将第一步的交换机设为业务队列的死信交换机
• 在死信交换机上创建队列，并监听此队列

死信队列的设计目的是为了存储没有被正常消费的消息，便于排查和重新投递。死信队列同样也没有对投递时间做出保证，在第一条消息成为死信之前，后面的消息即使过期也不会投递为死信。

为了解决这个问题，rabbit 官方推出了延迟投递插件 rabbitmq-delayed-message-exchange ，推荐使用官方插件来做延时消息。

优点：同RocketMQ 一样，RabbitMQ 同样可以使业务解耦，基于其集群的扩展性，也可以实现高可用、高性能的目标。

缺点：死信队列本质还是一个队列，队列都是先进先出，如果队头的消息过期时间比较长，就会导致后面过期的消息无法得到及时消费，造成消息阻塞。

总结：除了增加系统复杂度之外，死信队列的阻塞问题也是需要我们重点关注的。

这里说点题外话，使用 redis 过期监听或者 rabbitmq 死信队列做延时任务都是以设计者预想之外的方式使用中间件，这种出其不意必自毙的行为通常会存在某些隐患，比如缺乏一致性和可靠性保证，吞吐量较低、资源泄漏等。比较出名的一个事例是很多人使用 redis 的 list 作为消息队列，以致于最后作者看不下去写了 disque 并最后演变为 redis stream。工作中还是尽量不要滥用中间件，用专业的组件做专业的事

最佳实践

实际上，在数据库索引设计良好的情况下，定时扫描数据库中未完成的订单产生的开销并没有想象中那么大。在使用 redisson delayqueue 等定时任务中间件时可以同时使用扫描数据库的方法作为补偿机制，避免中间件故障造成任务丢失。

为什么不建议用MQ实现订单到期关闭

1. 时间精度和可靠性问题

• 延迟队列的不可预测性：MQ通常为异步通信设计，会受到网络延迟、队列长度等多种因素影响，可能无法在确切的时间执行消息消费，导致订单关闭时间不准确。这对于需要严格时间控制的订单业务来说是一个重要问题。
• 消息可靠性：尽管MQ能提供相对可靠的消息投递，但在极端情况下，消息丢失或重复消费依然可能发生。这会给订单的准确关闭带来风险，如订单未关闭或多次错误关闭。

2. 系统复杂性增加

• 为了实现这一功能，系统需要引入并维护消息队列，例如ActiveMQ、RabbitMQ或Kafka，这增加了系统的复杂性和运维负担。
• 性能与负载问题：需要处理大量与订单相关的延迟消息，可能会导致MQ系统负载增加，尤其是在高并发环境下，这会影响系统整体性能。

3. 灵活性和扩展性问题

• 动态性不足：如果需要调整订单关闭时间，已经在队列中的消息很难修改。这会限制系统灵活适应业务需求变化的能力。
• 复杂的业务逻辑：实现简单的定时关闭功能需要复杂的处理逻辑，包括消息的发送、接收、消费、异常处理等，这会增加业务流程的复杂性。

并发口诀：一锁二判三更新

不管我们使用定时任务还是延迟消息时，不可避免的会遇到并发执行任务的情况 （比如重复消费、调度重试等）。

当我们执行任务时，我们可以按照一锁二判三更新这个口诀来处理。

1. 锁定当前需要处理的订单。
2. 判断订单是否已经更新过对应状态了
3. 如果订单之前没有更新过状态了，可以更新并完成相关业务逻辑，否则本次不能更新，也不能完成业务逻辑。
4. 释放当前订单的锁。

兜底意识 + 配置监控

虽然我们提到了很多的实现策略，现实实战时依然容易出现问题，比如不合理的操作导致消息丢失。

因此，我们应该具备兜底意识。

假如少量消息丢失，我们可以通过每天凌晨跑一次任务，批量将这些未处理的订单批量取消。这种兜底行为工程实现简单，同时对系统影响很小。

还有一点，就是配置监控。

笔者曾经自研过任务调度系统，应用 A 接入后，从控制台发现每隔 2 个小时调度应用 A 的任务时，经常发生超时，通过分析，发现应用 A 线程出现了死锁。

这种问题出现的几率非常高，因此配置监控特别要必要。

对业务系统来讲，监控分为两个层面：系统监控 和业务监控。

• 系统监控

在条件允许的情况下，建议关注性能监控，方法可用性监控，方法调用次数监控这三大类。

性能监控

上图是性能监控的示例图，性能监控不同时间段性能分布，实时统计 TP99、TP999 、AVG 、MAX 等维度指标，这也是性能调优的重点关注对象。

• 业务监控

业务监控功能是从业务角度出发，各个应用系统需要从业务层面进行哪些监控，以及提供怎样的业务层面的监控功能支持业务相关的应用系统。

具体就是对业务数据，业务功能进行监控，实时收集业务流程的数据，并根据设置的策略对业务流程中不符合预期的部分进行预警和报警，并对收集到业务监控数据进行集中统一的存储和各种方式进行展示。

比如订单系统中有一个定时结算的服务，每两分钟执行一次。我们可以在定时任务 JOB 中添加埋点，并配置业务监控，假如十分钟该定时任务没有执行，则发送邮件，短信给相关负责人。

扩展

一笔订单，在取消的那一刻用户刚好付款了，怎么办？

这种情况在正常的业务场景中是有可能出现的，因为订单都会有定时取消的逻辑，比如10 分钟或者 15分钟，而用户刚好卡在这个时间点进行付款，此时就会出现两种情况：

1. 用户支付成功，支付回调的那一刻支付单刚好还没取消，而等回调结束，取消支付单的事务提交，支付单取消。此时用户扣款了，但是对应的权益或资产没了。

2. 用户支付成功，支付回调的那一刻支付单已经被取消。但此时用户已经扣款，东西却没了

可以看到，不论是哪种情况，其实都需要做一定的处理，不然用户肯定会来投诉!

这种场景无非就是支付单支付成功和取消两种状态的"争夺"，正常情况下，订单或者支付单都会有状态机的存在，在当前场景简单来说有以下两条路径:

1. 待支付->支付中->支付成功
2. 待支付->支付中->已取消

针对情况1，如果是支付回调取胜，此时的状态应该已从 支付中->支付成功

针对情况2，如果是取消支付单取胜，此时的状态应该已从 支付中->已取消

所以我们在修改支付单状态的时候，基于原始状态的判断，就可以做正常的处理，来看下 SOL应该就很清晰了:

# 支付成功
update pay_info set status = 'paySuccess' where orderNo = '1' and status = 'paying';

# 取消
update pay_info set status = 'cancel' where orderNo = '1' and status = 'paying';

重点就是我们加了 status='paying'这个条件，这就能保证情况只有一个能成功，另一个一定失败。这种其实就是乐观锁的方式

1. 假设情况1成功了，此时用户已经成功付款，那么状态已经变为paySucces，取消的SQL必定执行失败，此时就让它失败，不需要做任何别的处理。

2. 假设情况2成功了，此时订单已被取消，status已经变为 cancel，支付成功的SOL必定执行失败，这种情况下我们就需要做逆向处理，即给用户退款。订单被取消，用户的钱也被原路退回，这种处理也没任何问题

业务优化

针对订单超时业务，这里在业务上可以做一个小优化，你想想，用户付款前可能有点挣扎，然后在最后一刻终于下定决心进行付款，这时候却告知被退款了，用户很可能就不会再下单了。因此我们在页面上可以限时订单取消设置计时为 10分钟，但实际后端是延迟 11 分钟取消订单，这样就能避免这种情况的发生啦。

Redis 分布式锁实现

最后除了利用数据库处理，还可以使用分布式锁，对一笔订单加锁也能保证这笔订单正常的业务流转。每次进行取消订单或付款操作时，首先尝试获取订单的分布式锁，确保只有一个操作能修改订单状态。在分布式系统中，订单在取消的同时用户付款的竞态问题可以通过分布式锁来解决。以下是一个具体的、落地的方案，确保订单状态的可靠性，避免因并发导致状态冲突

订单取消流程:

1. 超时触发取消订单
2. 取消订单方法中先获取该订单的分布式锁。如果锁被其他操作持有(如付款)，等待或抛出异常
3. 若成功获取锁，检查订单状态是否已付款:
   • 若订单未付款，将订单状态更新为"已取消"
   • 若订单已付款，直接跳过这笔订单的处理。。
   • 释放分布式锁，完成取消流程。

订单付款流程:

1. 三方支付成功回调。
2. 后端系统接收回调后，先获取该订单的分布式锁，如果锁被其他提作持有(如取消)，等待或抛出异常(没有给三方响应成功，三方会重新发起回调)
3. 若成功获取锁，检查订单状态是否为"待支付":
4. 若订单状态为"待支付"，继续执行扣款，并将订单状态更新为"已付款"。
   • 若订单状态为"已取消"，则发起退款，并提示用户订单已取消，无法支付。
   • 释放分布式锁，完成流程。

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