一、延迟队列概念
延时队列中，队列内部是有序的，最重要的特性就体现在它的延时属性上，延时队列中的元素是希望 在指定时间到了以后或之前取出和处理。简单来说，延时队列就是用来存放需要在指定时间内被处理的 元素的队列。
其实延迟队列就是死信队列的一种。
二、延迟队列使用场景
订单在十分钟之内未支付则自动取消
新创建的店铺，如果在十天内都没有上传过商品，则自动发送消息提醒
用户注册成功后，如果三天内没有登陆则进行短信提醒
用户发起退款，如果三天内没有得到处理则通知相关运营人员
预定会议后，需要在预定的时间点前十分钟通知各个与会人员参加会议
这些场景都有一个特点：需要在某个事件发生之后或者之前的指定时间点完成某一项任务。如： 发生订单生成事件，在十分钟之后检查该订单支付状态，然后将未支付的订单进行关闭。
看起来似乎只需要 使用定时任务，一直轮询数据，每秒查一次，取出需要被处理的数据，然后处理就行。如果 数据量比较少，确实可以这样做，比如：对于“如果账单一周内未支付则进行自动结算”这样的需求， 如果对于时间不是严格限制，而是宽松意义上的一周，那么每天晚上跑个定时任务检查一下所有未支 付的账单，确实也是一个可行的方案。但对于数据量比较大，并且时效性较强的场景，如：“订单十 分钟内未支付则关闭“，短期内未支付的订单数据可能会有很多，活动期间甚至会达到百万甚至千万 级别，对这么庞大的数据量仍旧使用轮询的方式显然是不可取的，很可能在一秒内无法完成所有订单 的检查，同时会给数据库带来很大压力，无法满足业务要求而且性能低下。
三、RabbitMQ 中的 TTL
TTL 是什么呢？TTL 是 RabbitMQ 中一个消息或者队列的属性，表明一条消息或者该队列中的所有 消息的最大存活时间， 单位是毫秒。换句话说，如果一条消息设置了 TTL 属性或者进入了设置 TTL 属性的队列，那么这 条消息如果在 TTL 设置的时间内没有被消费，则会成为"死信"。如果同时配置了队列的TTL 和消息的 TTL，那么较小的那个值将会被使用，有两种方式设置 TTL。
四、队列TTL
4.1 代码架构图
创建两个队列 QA 和 QB，两者队列 TTL 分别设置为 10S 和 40S，然后在创建一个交换机 X 和死信交换机 Y，它们的类型都是 direct，创建一个死信队列 QD，它们的绑定关系如下：
4.2 配置类
这期我们整合了springboot，将交换机和队列的声明放到了配置类中。
@Configuration
public class TtlQueueConfig {
public static final String X_EXCHANGE = "X";
public static final String QUEUE_A = "QA";
public static final String QUEUE_B = "QB";
public static final String Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE = "Y";
public static final String DEAD_LETTER_QUEUE = "QD";
// 声明 xExchange
@Bean("xExchange")
public DirectExchange xExchange(){
return new DirectExchange(X_EXCHANGE);
}
// 声明 yExchange
@Bean("yExchange")
public DirectExchange yExchange(){
return new DirectExchange(Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
}
//声明队列 A ttl 为 10s 并绑定到对应的死信交换机
@Bean("queueA")
public Queue queueA(){
Map<String, Object> args = new HashMap<>(3);
//声明当前队列绑定的死信交换机
args.put("x-dead-letter-exchange", Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
//声明当前队列的死信路由 key
args.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
//声明队列的 TTL
args.put("x-message-ttl", 10000);
return QueueBuilder.durable(QUEUE_A).withArguments(args).build();
}
// 声明队列 A 绑定 X 交换机
@Bean
public Binding queueaBindingX(@Qualifier("queueA") Queue queueA,
@Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
return BindingBuilder.bind(queueA).to(xExchange).with("XA");
}
//声明队列 B ttl 为 40s 并绑定到对应的死信交换机
@Bean("queueB")
public Queue queueB(){
Map<String, Object> args = new HashMap<>(3);
//声明当前队列绑定的死信交换机
args.put("x-dead-letter-exchange", Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
//声明当前队列的死信路由 key
args.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
//声明队列的 TTL
args.put("x-message-ttl", 40000);
return QueueBuilder.durable(QUEUE_B).withArguments(args).build();
}
//声明队列 B 绑定 X 交换机
@Bean
public Binding queuebBindingX(@Qualifier("queueB") Queue queue1B,
@Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
return BindingBuilder.bind(queue1B).to(xExchange).with("XB");
}
//声明死信队列 QD
@Bean("queueD")
public Queue queueD(){
return new Queue(DEAD_LETTER_QUEUE);
}
//声明死信队列 QD 绑定关系
@Bean
public Binding deadLetterBindingQAD(@Qualifier("queueD") Queue queueD,
@Qualifier("yExchange") DirectExchange yExchange){
return BindingBuilder.bind(queueD).to(yExchange).with("YD");
}
}4.3 生产者
@Slf4j
@RequestMapping("ttl")
@RestController
public class SendMsgController {
@Autowired
private RabbitTemplate rabbitTemplate;
@GetMapping("sendMsg/{message}")
public void sendMsg(@PathVariable String message){
log.info("当前时间：{},发送一条信息给两个 TTL 队列:{}", new Date(), message);
rabbitTemplate.convertAndSend("X", "XA", "消息来自 ttl 为 10S 的队列: "+message);
rabbitTemplate.convertAndSend("X", "XB", "消息来自 ttl 为 40S 的队列: "+message);
}
}4.4 消费者
@Slf4j
@Component
public class DeadLetterQueueConsumer {
@RabbitListener(queues = "QD")
public void receiveD(Message message, Channel channel) throws IOException {
String msg = new String(message.getBody());
log.info("当前时间：{},收到死信队列信息{}", new Date().toString(), msg);
}
}4.5 总结
发起一个请求 http://localhost:8080/ttl/sendMsg/嘻嘻嘻
第一条消息在 10S 后变成了死信消息，然后被消费者消费掉，第二条消息在 40S 之后变成了死信消息， 然后被消费掉，这样一个延时队列就打造完成了。
不过，如果这样使用的话，岂不是每增加一个新的时间需求，就要新增一个队列，这里只有 10S 和 40S 两个时间选项，如果需要一个小时后处理，那么就需要增加 TTL 为一个小时的队列，如果是预定会议室然 后提前通知这样的场景，岂不是要增加无数个队列才能满足需求？
五、延时队列优化
5.1 代码架构图
在这里新增了一个队列 QC,绑定关系如下,该队列不设置 TTL 时间，而是通过生产者生产消息时里指定延迟时间。
5.2 配置类
@Component
public class MsgTtlQueueConfig {
public static final String Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE = "Y";
public static final String QUEUE_C = "QC";
//声明队列 C 死信交换机
@Bean("queueC")
public Queue queueB(){
Map<String, Object> args = new HashMap<>(3);
//声明当前队列绑定的死信交换机
args.put("x-dead-letter-exchange", Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
//声明当前队列的死信路由 key
args.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
//没有声明 TTL 属性
return QueueBuilder.durable(QUEUE_C).withArguments(args).build();
}
//声明队列 B 绑定 X 交换机
@Bean
public Binding queuecBindingX(@Qualifier("queueC") Queue queueC,
@Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
return BindingBuilder.bind(queueC).to(xExchange).with("XC");
}
}
5.3 生产者
@GetMapping("sendExpirationMsg/{message}/{ttlTime}")
public void sendMsg(@PathVariable String message,@PathVariable String ttlTime) {
rabbitTemplate.convertAndSend("X", "XC", message, correlationData ->{
correlationData.getMessageProperties().setExpiration(ttlTime);
return correlationData;
});
log.info("当前时间：{},发送一条时长{}毫秒TTL信息给队列 C:{}", new Date(),ttlTime, message);
}
发起请求 ： http://localhost:8080/ttl/sendExpirationMsg/你好 1/20000 http://localhost:8080/ttl/sendExpirationMsg/你好 2/2000
5.4 总结
看起来似乎没什么问题，但是在最开始的时候，就介绍过如果使用在消息属性上设置 TTL 的方式，消 息可能并不会按时“死亡“，因为 RabbitMQ 只会检查第一个消息是否过期，如果过期则丢到死信队列， 如果第一个消息的延时时长很长，而第二个消息的延时时长很短，第二个消息并不会优先得到执行。
六、Rabbitmq 插件实现延迟队列
上文中提到的问题，确实是一个问题，如果不能实现在消息粒度上的 TTL，并使其在设置的 TTL 时间 及时死亡，就无法设计成一个通用的延时队列。那如何解决呢，接下来我们就去解决该问题。
6.1 安装延时队列插件
在官网上下载 https://www.rabbitmq.com/community-plugins.html，下载 rabbitmq_delayed_message_exchange 插件，然后解压放置到 RabbitMQ 的插件目录。
6.2 代码架构图
在这里新增了一个队列 delayed.queue,一个自定义交换机 delayed.exchange，绑定关系如下:
6.3 配置类
在我们自定义的交换机中，这是一种新的交换类型，该类型消息支持延迟投递机制，消息传递后并 不会立即投递到目标队列中，而是存储在 mnesia(一个分布式数据系统)表中，当达到投递时间时，才 投递到目标队列中。
@Configuration
public class DelayedQueueConfig {
public static final String DELAYED_QUEUE_NAME = "delayed.queue";
public static final String DELAYED_EXCHANGE_NAME = "delayed.exchange";
public static final String DELAYED_ROUTING_KEY = "delayed.routingkey";
@Bean
public Queue delayedQueue() {
return new Queue(DELAYED_QUEUE_NAME);
}
//自定义交换机 我们在这里定义的是一个延迟交换机
@Bean
public CustomExchange delayedExchange() {
Map<String, Object> args = new HashMap<>();
//自定义交换机的类型
args.put("x-delayed-type", "direct");
return new CustomExchange(DELAYED_EXCHANGE_NAME, "x-delayed-message", true, false,args);
}
@Bean
public Binding bindingDelayedQueue(@Qualifier("delayedQueue") Queue queue,
@Qualifier("delayedExchange") CustomExchange delayedExchange) {
return BindingBuilder.bind(queue).to(delayedExchange)
.with(DELAYED_ROUTING_KEY).noargs();
}
}
6.4 生产者
public static final String DELAYED_EXCHANGE_NAME = "delayed.exchange";
public static final String DELAYED_ROUTING_KEY = "delayed.routingkey";
@GetMapping("sendDelayMsg/{message}/{delayTime}")
public void sendMsg(@PathVariable String message,@PathVariable Integer delayTime) {
rabbitTemplate.convertAndSend(DELAYED_EXCHANGE_NAME, DELAYED_ROUTING_KEY, message,
correlationData ->{
correlationData.getMessageProperties().setDelay(delayTime);
return correlationData;
});
log.info("当前时间：{}, 发送一条延迟 {} 毫秒的信息给队列 delayed.queue:{}", new Date(),delayTime, message);
}
6.5 消费者
public static final String DELAYED_QUEUE_NAME = "delayed.queue";
@RabbitListener(queues = DELAYED_QUEUE_NAME)
public void receiveDelayedQueue(Message message){
String msg = new String(message.getBody());
log.info("当前时间：{},收到延时队列的消息：{}", new Date().toString(), msg);
}发起请求： http://localhost:8080/ttl/sendDelayMsg/comeon baby1/20000 http://localhost:8080/ttl/sendDelayMsg/comeon baby2/2000
6.6 总结
延时队列在需要延时处理的场景下非常有用，使用 RabbitMQ 来实现延时队列可以很好的利用 RabbitMQ 的特性，如：消息可靠发送、消息可靠投递、死信队列来保障消息至少被消费一次以及未被正 确处理的消息不会被丢弃。另外，通过 RabbitMQ 集群的特性，可以很好的解决单点故障问题，不会因为 单个节点挂掉导致延时队列不可用或者消息丢失。
当然，延时队列还有很多其它选择，比如利用 Java 的 DelayQueue，利用 Redis 的 zset，利用 Quartz 或者利用 kafka 的时间轮，这些方式各有特点,看需要适用的场景。
