RabbitMQ——延迟队列的概念理解及应用举例

Posted 2021-11-10 张起灵-小哥

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了RabbitMQ——延迟队列的概念理解及应用举例相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1.延迟队列——概念理解

延时队列,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被处理的元素的队列。

延迟队列的使用场景：

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，然后处理不就完事了吗？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。

所以这个就需要结合延迟队列、TTL来实现。

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。

对消息设置TTL属性：
msg.getMessageProperties().setExpiration(ttlTime);
对队列设置TTL属性：
map.put("x-message-ttl",40000);
如果设置了队列的 TTL 属性，那么一旦消息过期，就会被队列丢弃(如果配置了死信队列被丢到死信队列中)，而第二种方式，消息即使过期，也不一定会被马上丢弃，因为消息是否过期是在即将投递到消费者之前判定的，如果当前队列有严重的消息积压情况，则已过期的消息也许还能存活较长时间；另外，还需要注意的一点是，如果不设置 TTL，表示消息永远不会过期，如果将 TTL 设置为 0，则表示除非此时可以直接投递该消息到消费者，否则该消息将会被丢弃。

上一篇文章我们介绍了死信队列，刚刚又介绍了 TTL，至此利用 RabbitMQ 实现延时队列的两大要素已经集齐，接下来只需要将它们进行融合，再加入一点点调味料，延时队列就可以新鲜出炉了。想想看，延时队列，不就是想要消息延迟多久被处理吗，TTL 则刚好能让消息在延迟多久之后成为死信，另一方面，成为死信的消息都会被投递到死信队列里，这样只需要消费者一直消费死信队列里的消息就完事了，因为里面的消息都是希望被立即处理的消息。

2.延迟队列——应用举例

这里我们就通过整合SpringBoot来完成延迟队列的相关代码实现。首先就是pom文件

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>fastjson</artifactId>
            <version>1.2.28</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

然后我们这里先把核心配置文件写一下，主要就是rabbitmq连接的相关信息。

spring.rabbitmq.host=192.168.40.130
spring.rabbitmq.port=5672
spring.rabbitmq.username=root
spring.rabbitmq.password=root

接下来，我们需要完成交换机、队列的定义，以及二者之间的绑定，因为是整合了SpringBoot，所以这部分就可以写在一个配置类中。

该案例是通过对队列设置TTL来实现延迟队列的，一个队列的TTL是10s、另一个队列的TTL是40s。

package com.szh.rabbitmq.config;

import org.springframework.amqp.core.*;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 *
 */
@Configuration
public class TtlQueueConfig {

    //普通交换机名称
    public static final String X_EXCHANGE = "X";
    //普通队列名称
    public static final String QUEUE_A = "QA";
    //普通队列名称
    public static final String QUEUE_B = "QB";
    //死信交换机名称
    public static final String Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE = "Y";
    //死信队列名称
    public static final String DEAD_LETTER_QUEUE = "QD";


    //声明普通Exchange
    @Bean("xExchange")
    public DirectExchange xExchange() {
        return new DirectExchange(X_EXCHANGE);
    }

    //声明死信Exchange
    @Bean("yExchange")
    public DirectExchange yExchange() {
        return new DirectExchange(Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
    }

    //声明普通Queue
    @Bean("queueA")
    public Queue queueA() {
        Map<String,Object> map = new HashMap<>(3);
        //设置死信交换机
        map.put("x-dead-letter-exchange",Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
        //设置死信RoutingKey
        map.put("x-dead-letter-routing-key","YD");
        //设置TTL
        map.put("x-message-ttl",10000);
        return QueueBuilder.durable(QUEUE_A).withArguments(map).build();
    }

    //声明普通Queue
    @Bean("queueB")
    public Queue queueB() {
        Map<String,Object> map = new HashMap<>(3);
        //设置死信交换机
        map.put("x-dead-letter-exchange",Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
        //设置死信RoutingKey
        map.put("x-dead-letter-routing-key","YD");
        //设置TTL
        map.put("x-message-ttl",40000);
        return QueueBuilder.durable(QUEUE_B).withArguments(map).build();
    }

    //声明死信队列
    @Bean("queueD")
    public Queue queueD() {
        return QueueBuilder.durable(DEAD_LETTER_QUEUE).build();
    }

    //将队列与交换机进行绑定
    @Bean
    public Binding queueABindingX(@Qualifier("queueA") Queue queueA,
                                  @Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange) {
        return BindingBuilder.bind(queueA).to(xExchange).with("XA");
    }
    @Bean
    public Binding queueBBindingX(@Qualifier("queueB") Queue queueB,
                                  @Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange) {
        return BindingBuilder.bind(queueB).to(xExchange).with("XB");
    }
    @Bean
    public Binding queueDBindingY(@Qualifier("queueD") Queue queueD,
                                  @Qualifier("yExchange") DirectExchange yExchange) {
        return BindingBuilder.bind(queueD).to(yExchange).with("YD");
    }

}

队列、交换机以及二者之间的RoutingKey都有了，那么还需要生产者、消费者。

controller是发送请求的，自然就是生产者了，Consumer则是消费者接收消息的。

package com.szh.rabbitmq.controller;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.Date;

/**
 *
 */
@Slf4j
@RestController
@RequestMapping(value = "/ttl")
public class SendController {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @GetMapping(value = "/sendMsg/{message}")
    public void sendMsg(@PathVariable String message) {
        log.info("当前时间：{}，发送一条小心给两个TTL队列：{}",new Date().toString(),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);
    }

}

package com.szh.rabbitmq.listener;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.core.Message;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.Date;

/**
 *
 */
@Slf4j
@Component
public class DeadLetterQueueConsumer {

    //接收消息
    @RabbitListener(queues = "QD")
    public void receiveD(Message message, Channel channel) throws Exception {
        String msg = new String(message.getBody());
        log.info("当前时间：{}，收到死信队列的消息：{}",new Date().toString(),msg);
    }
}

最后我们启动测试一下。

从结果中可以看到，我们首先通过生产者向MQ中发送了一条消息给两个队列，这条消息没有被立即消费，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？

所以这就需要下面要说的，延迟队列的优化（对消息设置TTL属性）。

3.延迟队列优化——应用举例

pom文件和核心配置文件与上面的案例是一样的，这里就不再给出了。下面参考这个架构图（主要是交换机X、Y，普通队列QC、死信队列QD）来做优化。

首先还是先在配置类中定义队列、交换机、以及二者之间的Binding。

package com.szh.rabbitmq.config;

import org.springframework.amqp.core.*;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 *
 */
@Configuration
public class TtlQueueConfig {

    //普通交换机名称
    public static final String X_EXCHANGE = "X";
    //普通队列名称
    public static final String QUEUE_A = "QA";
    //普通队列名称
    public static final String QUEUE_B = "QB";
    //死信交换机名称
    public static final String Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE = "Y";
    //死信队列名称
    public static final String DEAD_LETTER_QUEUE = "QD";


    //声明普通Exchange
    @Bean("xExchange")
    public DirectExchange xExchange() {
        return new DirectExchange(X_EXCHANGE);
    }

    //声明死信Exchange
    @Bean("yExchange")
    public DirectExchange yExchange() {
        return new DirectExchange(Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
    }

    //================================= 延迟队列优化 =================================
    //普通队列名称
    public static final String QUEUE_C = "QC";
    //声明普通Queue
    @Bean("queueC")
    public Queue queueC() {
        Map<String,Object> map = new HashMap<>(3);
        //设置死信交换机
        map.put("x-dead-letter-exchange",Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
        //设置死信RoutingKey
        map.put("x-dead-letter-routing-key","YD");
        return QueueBuilder.durable(QUEUE_C).withArguments(map).build();
    }
    //将队列与交换机进行绑定
    @Bean
    public Binding queueCBindingX(@Qualifier("queueC") Queue queueC,
                                  @Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange) {
        return BindingBuilder.bind(queueC).to(xExchange).with("XC");
    }

}

下面是生产者和消费者的代码。

package com.szh.rabbitmq.controller;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.Date;

/**
 *
 */
@Slf4j
@RestController
@RequestMapping(value = "/ttl")
public class SendController {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @GetMapping(value = "/sendExpirationMsg/{message}/{ttlTime}")
    public void sendMsg(@PathVariable String message,
                        @PathVariable String ttlTime) {
        log.info("当前时间：{}，发送一条时长为{}ms的TTL信息给队列QC：{}",new Date().toString(),ttlTime,message);
        rabbitTemplate.convertAndSend("X","XC",message,msg -> {
            msg.getMessageProperties().setExpiration(ttlTime);
            return msg;
        });
    }


}

package com.szh.rabbitmq.listener;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.core.Message;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.Date;

/**
 *
 */
@Slf4j
@Component
public class DeadLetterQueueConsumer {

    //接收消息
    @RabbitListener(queues = "QD")
    public void receiveD(Message message, Channel channel) throws Exception {
        String msg = new String(message.getBody());
        log.info("当前时间：{}，收到死信队列的消息：{}",new Date().toString(),msg);
    }
}

最后我们启动测试。从结果中看到，我们发送了两条消息到MQ中，一条消息的TTL为20s、另一条消息的TTL为5s，按道理说肯定是5s的这个先被消费者从死信队列中取走处理，但是结果好像不太给面子，两条消息竟然都等到了20s才变成死信消息进而被消费者消费。

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。

关于上面这个问题的解决，就要使用RabbitMQ中的一个插件 rabbitmq_delayed_message_exchange-3.8.0.ez，这个我就不演示了。

以上是关于RabbitMQ——延迟队列的概念理解及应用举例的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

RabbitMQ——消息手动应答队列/消息持久化不公平分发预取值的概念理解及应用举例

RabbitMQ——发布确认高级 & 备份交换机的概念理解及应用举例

Docker版RabbitMQ安装延迟队列插件及延迟队列项目应用实战

RabbitMQ——死信队列的三大来源应用举例