redis 延时任务
引言
在開發中，往往會遇到一些關于延時任務的需求。例如
生成訂單30分鐘未支付，則自動取消
生成訂單60秒后,給用戶發短信
對上述的任務，我們給一個專業的名字來形容，那就是延時任務。那么這里就會產生一個問題，這個延時任務和定時任務的區別究竟在哪里呢？一共有如下幾點區別
定時任務有明確的觸發時間，延時任務沒有
定時任務有執行周期，而延時任務在某事件觸發后一段時間內執行，沒有執行周期
定時任務一般執行的是批處理操作是多個任務，而延時任務一般是單個任務
下面，我們以判斷訂單是否超時為例，進行方案分析
方案分析
(1)數據庫輪詢
思路
該方案通常是在小型項目中使用，即通過一個線程定時的去掃描數據庫，通過訂單時間來判斷是否有超時的訂單，然后進行update或delete等操作
實現
博主當年早期是用quartz來實現的(實習那會的事)，簡單介紹一下
maven項目引入一個依賴如下所示
????<dependency>
????????<groupId>org.quartz-scheduler</groupId>
????????<artifactId>quartz</artifactId>
????????<version>2.2.2</version>
????</dependency>
調用Demo類MyJob如下所示
package?com.rjzheng.delay1;
?
import?org.quartz.JobBuilder;
import?org.quartz.JobDetail;
import?org.quartz.Scheduler;
import?org.quartz.SchedulerException;
import?org.quartz.SchedulerFactory;
import?org.quartz.SimpleScheduleBuilder;
import?org.quartz.Trigger;
import?org.quartz.TriggerBuilder;
import?org.quartz.impl.StdSchedulerFactory;
import?org.quartz.Job;
import?org.quartz.JobExecutionContext;
import?org.quartz.JobExecutionException;
?
public?class?MyJob?implements?Job?{
????public?void?execute(JobExecutionContext?context)
????????????throws?JobExecutionException?{
????????System.out.println("要去數據庫掃描啦。。。");
????}
?
????public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
????????// 創建任務
????????JobDetail?jobDetail?=?JobBuilder.newJob(MyJob.class)
????????????????.withIdentity("job1",?"group1").build();
????????// 創建觸發器 每3秒鐘執行一次
????????Trigger?trigger?=?TriggerBuilder
????????????????.newTrigger()
????????????????.withIdentity("trigger1",?"group3")
????????????????.withSchedule(
????????????????????????SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule()
????????????????????????????????.withIntervalInSeconds(3).repeatForever())
????????????????.build();
????????Scheduler?scheduler?=?new?StdSchedulerFactory().getScheduler();
????????// 將任務及其觸發器放入調度器
????????scheduler.scheduleJob(jobDetail,?trigger);
????????// 調度器開始調度任務
????????scheduler.start();
????}
}
運行代碼，可發現每隔3秒，輸出如下
要去數據庫掃描啦。。。
優缺點
優點:簡單易行，支持集群操作
缺點:(1)對服務器內存消耗大
(2)存在延遲，比如你每隔3分鐘掃描一次，那最壞的延遲時間就是3分鐘
(3)假設你的訂單有幾千萬條，每隔幾分鐘這樣掃描一次，數據庫損耗極大
(2)JDK的延遲隊列
思路
該方案是利用JDK自帶的DelayQueue來實現，這是一個無界阻塞隊列，該隊列只有在延遲期滿的時候才能從中獲取元素，放入DelayQueue中的對象，是必須實現Delayed接口的。
DelayedQueue實現工作流程如下圖所示
其中Poll():獲取并移除隊列的超時元素，沒有則返回空
take():獲取并移除隊列的超時元素，如果沒有則wait當前線程，直到有元素滿足超時條件，返回結果。
實現
定義一個類OrderDelay實現Delayed，代碼如下
package?com.rjzheng.delay2;
?
import?java.util.concurrent.Delayed;
import?java.util.concurrent.TimeUnit;
?
public?class?OrderDelay?implements?Delayed?{
????
????private?String?orderId;
????private?long?timeout;
?
????OrderDelay(String?orderId,?long?timeout)?{
????????this.orderId?=?orderId;
????????this.timeout?=?timeout?+?System.nanoTime();
????}
?
????public?int?compareTo(Delayed?other)?{
????????if?(other?==?this)
????????????return?0;
????????OrderDelay?t?=?(OrderDelay)?other;
????????long?d?=?(getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS)?-?t
????????????????.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS));
????????return?(d?==?0)???0?:?((d?<?0)???-1?:?1);
????}
?
????// 返回距離你自定義的超時時間還有多少
????public?long?getDelay(TimeUnit?unit)?{
????????return?unit.convert(timeout?-?System.nanoTime(),TimeUnit.NANOSECONDS);
????}
?
????void?print()?{
????????System.out.println(orderId+"編號的訂單要刪除啦。。。。");
????}
}
運行的測試Demo為，我們設定延遲時間為3秒
package?com.rjzheng.delay2;
?
import?java.util.ArrayList;
import?java.util.List;
import?java.util.concurrent.DelayQueue;
import?java.util.concurrent.TimeUnit;
?
public?class?DelayQueueDemo?{
?????public?static?void?main(String[]?args)?{??
????????????// TODO Auto-generated method stub??
????????????List<String>?list?=?new?ArrayList<String>();??
????????????list.add("00000001");??
????????????list.add("00000002");??
????????????list.add("00000003");??
????????????list.add("00000004");??
????????????list.add("00000005");??
????????????DelayQueue<OrderDelay>?queue?=?newDelayQueue<OrderDelay>();??
????????????long?start?=?System.currentTimeMillis();??
????????????for(int?i?=?0;i<5;i++){??
????????????????//延遲三秒取出
????????????????queue.put(new?OrderDelay(list.get(i),??
????????????????????????TimeUnit.NANOSECONDS.convert(3,TimeUnit.SECONDS)));??
????????????????????try?{??
?????????????????????????queue.take().print();??
?????????????????????????System.out.println("After "?+??
?????????????????????????????????(System.currentTimeMillis()-start)?+?" MilliSeconds");??
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{??
????????????????????// TODO Auto-generated catch block??
????????????????????e.printStackTrace();??
????????????????}??
????????????}??
????????}??
????
}
輸出如下
00000001編號的訂單要刪除啦。。。。
After?3003?MilliSeconds
00000002編號的訂單要刪除啦。。。。
After?6006?MilliSeconds
00000003編號的訂單要刪除啦。。。。
After?9006?MilliSeconds
00000004編號的訂單要刪除啦。。。。
After?12008?MilliSeconds
00000005編號的訂單要刪除啦。。。。
After?15009?MilliSeconds
可以看到都是延遲3秒，訂單被刪除
優缺點
優點:效率高,任務觸發時間延遲低。
缺點:(1)服務器重啟后，數據全部消失，怕宕機
(2)集群擴展相當麻煩
(3)因為內存條件限制的原因，比如下單未付款的訂單數太多，那么很容易就出現OOM異常
(4)代碼復雜度較高
(3)時間輪算法
思路
先上一張時間輪的圖(這圖到處都是啦)
時間輪算法可以類比于時鐘，如上圖箭頭（指針）按某一個方向按固定頻率輪動，每一次跳動稱為一個 tick。這樣可以看出定時輪由個3個重要的屬性參數，ticksPerWheel（一輪的tick數），tickDuration（一個tick的持續時間）以及 timeUnit（時間單位），例如當ticksPerWheel=60，tickDuration=1，timeUnit=秒，這就和現實中的始終的秒針走動完全類似了。
如果當前指針指在1上面，我有一個任務需要4秒以后執行，那么這個執行的線程回調或者消息將會被放在5上。那如果需要在20秒之后執行怎么辦，由于這個環形結構槽數只到8，如果要20秒，指針需要多轉2圈。位置是在2圈之后的5上面（20 % 8 + 1）
實現
我們用Netty的HashedWheelTimer來實現
給Pom加上下面的依賴
????????<dependency>
????????????<groupId>io.netty</groupId>
????????????<artifactId>netty-all</artifactId>
????????????<version>4.1.24.Final</version>
????????</dependency>
測試代碼HashedWheelTimerTest如下所示
package?com.rjzheng.delay3;
?
import?io.netty.util.HashedWheelTimer;
import?io.netty.util.Timeout;
import?io.netty.util.Timer;
import?io.netty.util.TimerTask;
?
import?java.util.concurrent.TimeUnit;
?
public?class?HashedWheelTimerTest?{
????static?class?MyTimerTask?implements?TimerTask{
????????boolean?flag;
????????public?MyTimerTask(boolean?flag){
????????????this.flag?=?flag;
????????}
????????public?void?run(Timeout?timeout)?throws?Exception?{
????????????// TODO Auto-generated method stub
?????????????System.out.println("要去數據庫刪除訂單了。。。。");
?????????????this.flag?=false;
????????}
????}
????public?static?void?main(String[]?argv)?{
????????MyTimerTask?timerTask?=?new?MyTimerTask(true);
????????Timer?timer?=?new?HashedWheelTimer();
????????timer.newTimeout(timerTask,?5,?TimeUnit.SECONDS);
????????int?i?=?1;
????????while(timerTask.flag){
????????????try?{
????????????????Thread.sleep(1000);
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????// TODO Auto-generated catch block
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????????System.out.println(i+"秒過去了");
????????????i++;
????????}
????}
}
輸出如下
1秒過去了
2秒過去了
3秒過去了
4秒過去了
5秒過去了
要去數據庫刪除訂單了。。。。
6秒過去了
優缺點
優點:效率高,任務觸發時間延遲時間比delayQueue低，代碼復雜度比delayQueue低。
缺點:(1)服務器重啟后，數據全部消失，怕宕機
(2)集群擴展相當麻煩
(3)因為內存條件限制的原因，比如下單未付款的訂單數太多，那么很容易就出現OOM異常
(4)redis緩存
- 思路一
利用redis的zset,zset是一個有序集合，每一個元素(member)都關聯了一個score,通過score排序來取集合中的值
添加元素:ZADD key score member [[score member] [score member] …]
按順序查詢元素:ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
查詢元素score:ZSCORE key member
移除元素:ZREM key member [member …]
測試如下
# 添加單個元素
?
redis>?ZADD?page_rank?10?google.com
(integer)?1
?
?
# 添加多個元素
?
redis>?ZADD?page_rank?9?baidu.com?8?bing.com
(integer)?2
?
redis>?ZRANGE?page_rank?0?-1?WITHSCORES
1)?"bing.com"
2)?"8"
3)?"baidu.com"
4)?"9"
5)?"google.com"
6)?"10"
?
# 查詢元素的score值
redis>?ZSCORE page_rank?bing.com
"8"
?
# 移除單個元素
?
redis>?ZREM page_rank?google.com
(integer)?1
?
redis>?ZRANGE?page_rank?0?-1?WITHSCORES
1)?"bing.com"
2)?"8"
3)?"baidu.com"
4)?"9"
那么如何實現呢？我們將訂單超時時間戳與訂單號分別設置為score和member,系統掃描第一個元素判斷是否超時，具體如下圖所示
實現一
package?com.rjzheng.delay4;
?
import?java.util.Calendar;
import?java.util.Set;
?
import?redis.clients.jedis.Jedis;
import?redis.clients.jedis.JedisPool;
import?redis.clients.jedis.Tuple;
?
public?class?AppTest?{
????private?static?final?String?ADDR?=?"127.0.0.1";
????private?static?final?int?PORT?=?6379;
????private?static?JedisPool?jedisPool?=?new?JedisPool(ADDR,?PORT);
????
????public?static?Jedis getJedis()?{
???????return?jedisPool.getResource();
????}
????
????//生產者,生成5個訂單放進去
????public?void?productionDelayMessage(){
????????for(int?i=0;i<5;i++){
????????????//延遲3秒
????????????Calendar?cal1?=?Calendar.getInstance();
????????????cal1.add(Calendar.SECOND,?3);
????????????int?second3later?=?(int)?(cal1.getTimeInMillis()?/?1000);
????????????AppTest.getJedis().zadd("OrderId",second3later,"OID0000001"+i);
????????????System.out.println(System.currentTimeMillis()+"ms:redis生成了一個訂單任務：訂單ID為"+"OID0000001"+i);
????????}
????}
????
????//消費者，取訂單
????public?void?consumerDelayMessage(){
????????Jedis?jedis?=?AppTest.getJedis();
????????while(true){
????????????Set<Tuple>?items?=?jedis.zrangeWithScores("OrderId",?0,?1);
????????????if(items?==?null?||?items.isEmpty()){
????????????????System.out.println("當前沒有等待的任務");
????????????????try?{
????????????????????Thread.sleep(500);
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????// TODO Auto-generated catch block
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????????continue;
????????????}
????????????int??score?=?(int)?((Tuple)items.toArray()[0]).getScore();
????????????Calendar?cal?=?Calendar.getInstance();
????????????int?nowSecond?=?(int)?(cal.getTimeInMillis()?/?1000);
????????????if(nowSecond?>=?score){
????????????????String?orderId?=?((Tuple)items.toArray()[0]).getElement();
????????????????jedis.zrem("OrderId",?orderId);
????????????????System.out.println(System.currentTimeMillis()?+"ms:redis消費了一個任務：消費的訂單OrderId為"+orderId);
????????????}
????????}
????}
????
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????AppTest?appTest?=new?AppTest();
????????appTest.productionDelayMessage();
????????appTest.consumerDelayMessage();
????}
????
}
此時對應輸出如下
可以看到，幾乎都是3秒之后，消費訂單。
然而，這一版存在一個致命的硬傷，在高并發條件下，多消費者會取到同一個訂單號，我們上測試代碼ThreadTest
package?com.rjzheng.delay4;
?
import?java.util.concurrent.CountDownLatch;
?
public?class?ThreadTest?{
????private?static?final?int?threadNum?=?10;
????private?static?CountDownLatch?cdl?=?newCountDownLatch(threadNum);
????static?class?DelayMessage?implements?Runnable{
????????public?void?run()?{
????????????try?{
????????????????cdl.await();
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????// TODO Auto-generated catch block
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????????AppTest?appTest?=new?AppTest();
????????????appTest.consumerDelayMessage();
????????}
????}
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????AppTest?appTest?=new?AppTest();
????????appTest.productionDelayMessage();
????????for(int?i=0;i<threadNum;i++){
????????????new?Thread(new?DelayMessage()).start();
????????????cdl.countDown();
????????}
????}
}
輸出如下所示
顯然，出現了多個線程消費同一個資源的情況。
解決方案
(1)用分布式鎖，但是用分布式鎖，性能下降了，該方案不細說。
(2)對ZREM的返回值進行判斷，只有大于0的時候，才消費數據，于是將consumerDelayMessage()方法里的
if(nowSecond?>=?score){
????String?orderId?=?((Tuple)items.toArray()[0]).getElement();
????jedis.zrem("OrderId",?orderId);
????System.out.println(System.currentTimeMillis()+"ms:redis消費了一個任務：消費的訂單OrderId為"+orderId);
}
修改為
if(nowSecond?>=?score){
????String?orderId?=?((Tuple)items.toArray()[0]).getElement();
????Long?num?=?jedis.zrem("OrderId",?orderId);
????if(?num?!=?null?&&?num>0){
????????System.out.println(System.currentTimeMillis()+"ms:redis消費了一個任務：消費的訂單OrderId為"+orderId);
????}
}
在這種修改后，重新運行ThreadTest類，發現輸出正常了
- 思路二
該方案使用redis的Keyspace Notifications，中文翻譯就是鍵空間機制，就是利用該機制可以在key失效之后，提供一個回調，實際上是redis會給客戶端發送一個消息。是需要redis版本2.8以上。
實現二
在redis.conf中，加入一條配置
notify-keyspace-events Ex
運行代碼如下
package?com.rjzheng.delay5;
?
import?redis.clients.jedis.Jedis;
import?redis.clients.jedis.JedisPool;
import?redis.clients.jedis.JedisPubSub;
?
public?class?RedisTest?{
????private?static?final?String?ADDR?=?"127.0.0.1";
????private?static?final?int?PORT?=?6379;
????private?static?JedisPool?jedis?=?new?JedisPool(ADDR,?PORT);
????private?static?RedisSub?sub?=?new?RedisSub();
?
????public?static?void?init()?{
????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????public?void?run()?{
????????????????jedis.getResource().subscribe(sub,?"__keyevent@0__:expired");
????????????}
????????}).start();
????}
?
????public?static?void?main(String[]?args)?throws?InterruptedException?{
????????init();
????????for(int?i?=0;i<10;i++){
????????????String?orderId?=?"OID000000"+i;
????????????jedis.getResource().setex(orderId,?3,?orderId);
????????????System.out.println(System.currentTimeMillis()+"ms:"+orderId+"訂單生成");
????????}
????}
????
????static?class?RedisSub?extends?JedisPubSub?{
????????<ahref='http://www.jobbole.com/members/wx610506454'>@Override</a>
????????public?void?onMessage(String?channel,?String?message)?{
????????????System.out.println(System.currentTimeMillis()+"ms:"+message+"訂單取消");
????????}
????}
}
輸出如下
可以明顯看到3秒過后，訂單取消了
ps:redis的pub/sub機制存在一個硬傷，官網內容如下
原:Because Redis Pub/Sub is fire and forget currently there is no way to use this feature if your application demands reliable notification of events, that is, if your Pub/Sub client disconnects, and reconnects later, all the events delivered during the time the client was disconnected are lost.
翻: Redis的發布/訂閱目前是即發即棄(fire and forget)模式的，因此無法實現事件的可靠通知。也就是說，如果發布/訂閱的客戶端斷鏈之后又重連，則在客戶端斷鏈期間的所有事件都丟失了。
因此，方案二不是太推薦。當然，如果你對可靠性要求不高，可以使用。
優缺點
優點:(1)由于使用Redis作為消息通道，消息都存儲在Redis中。如果發送程序或者任務處理程序掛了，重啟之后，還有重新處理數據的可能性。
(2)做集群擴展相當方便
(3)時間準確度高
缺點:(1)需要額外進行redis維護
(5)使用消息隊列
我們可以采用rabbitMQ的延時隊列。RabbitMQ具有以下兩個特性，可以實現延遲隊列
RabbitMQ可以針對Queue和Message設置 x-message-tt，來控制消息的生存時間，如果超時，則消息變為dead letter
lRabbitMQ的Queue可以配置x-dead-letter-exchange 和x-dead-letter-routing-key（可選）兩個參數，用來控制隊列內出現了deadletter，則按照這兩個參數重新路由。
結合以上兩個特性，就可以模擬出延遲消息的功能,具體的，我改天再寫一篇文章，這里再講下去，篇幅太長。
優缺點
優點: 高效,可以利用rabbitmq的分布式特性輕易的進行橫向擴展,消息支持持久化增加了可靠性。
缺點：本身的易用度要依賴于rabbitMq的運維.因為要引用rabbitMq,所以復雜度和成本變高
?
總結
以上是生活随笔為你收集整理的redis 延时任务的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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