什么是消息队列？

系统管理员 2021-09-18 22:22 299阅读 0赞

## 前言 ##

> 只有光头才能变强。

> 文本已收录至我的GitHub仓库，欢迎Star：[https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y][https_github.com_ZhongFuCheng3y_3y]

公司用到的很多技术，自己之前都没学过(**尬**)，于是只能慢慢补了。这次给大家写写我学习**消息队列**的笔记，希望对大家有帮助。

## 一、什么是消息队列？ ##

消息队列不知道大家看到这个词的时候，会不会觉得它是一个比较**高端**的技术，反正我是觉得它好像是挺牛逼的。

> 消息队列，一般我们会简称它为MQ(Message Queue)，嗯，就是很直白的简写。

我们先不管消息(Message)这个词，来看看队列(Queue)。这一看，队列大家应该都熟悉吧。

> 队列是一种**先进先出**的数据结构。

![先进先出][16a101441e804299_w_1080_h_226_f_jpeg_s_19678]

在Java里边，已经实现了不少的队列了：

![Java的队列实现类][Java]

那为什么还需要消息队列(MQ)这种**中间件**呢？？？其实这个问题，跟之前我学Redis的时候很像。Redis是一个以`key-value`形式存储的内存数据库，明明我们可以使用类似HashMap这种实现类就可以达到类似的效果了，那还为什么要Redis？《[Redis合集][Redis]》

*  到这里，大家可以先猜猜为什么要用消息队列(MQ)这种**中间件**，下面会继续补充。

消息队列可以简单理解为：**把要传输的数据放在队列中**。

![图片来源：https://www.cloudamqp.com/blog/2014-12-03-what-is-message-queuing.html][https_www.cloudamqp.com_blog_2014-12-03-what-is-message-queuing.html])

科普：

*  把数据放到消息队列叫做**生产者**
 *  从消息队列里边取数据叫做**消费者**

## 二、为什么要用消息队列？ ##

为什么要用消息队列，也就是在问：用了消息队列有什么好处。我们看看以下的场景

### 2.1 解耦 ###

现在我有一个系统A，系统A可以产生一个`userId`

![系统A可以产生一个UserId][A_UserId]

然后，现在有系统B和系统C都需要这个`userId`去做相关的操作

![系统A给系统B和系统C传入userId这个值][A_B_C_userId]

写成伪代码可能是这样的：

public class SystemA { 
    
        // 系统B和系统C的依赖
        SystemB systemB = new SystemB();
        SystemC systemC = new SystemC();
    
        // 系统A独有的数据userId
        private String userId = "Java3y";
    
        public void doSomething() { 
    
            // 系统B和系统C都需要拿着系统A的userId去操作其他的事
            systemB.SystemBNeed2do(userId);
            systemC.SystemCNeed2do(userId);
            
        }
    }

结构图如下：

![结构图][16a101442401e9e1_w_1962_h_910_f_jpeg_s_189884]

ok，一切平安无事度过了几个天。

某一天，系统B的负责人告诉系统A的负责人，现在系统B的`SystemBNeed2do(String userId)`这个接口不再使用了，**让系统A别去调它了**。

于是，系统A的负责人说"好的，那我就不调用你了。"，于是就**把调用系统B接口的代码给删掉了**：

public void doSomething() { 
    
      // 系统A不再调用系统B的接口了
      //systemB.SystemBNeed2do(userId);
      systemC.SystemCNeed2do(userId);
    
    }

又过了几天，系统D的负责人接了个需求，也需要用到系统A的userId，于是就跑去跟系统A的负责人说：“老哥，我要用到你的userId，你调一下我的接口吧”

于是系统A说：“没问题的，这就搞”

![系统A需要调用系统D的接口][A_D]

然后，系统A的代码如下：

public class SystemA { 
    
        // 已经不再需要系统B的依赖了
        // SystemB systemB = new SystemB();
        
        // 系统C和系统D的依赖
        SystemC systemC = new SystemC();
        SystemD systemD = new SystemD();
    
        // 系统A独有的数据
        private String userId = "Java3y";
    
        public void doSomething() { 
    
           
            // 已经不再需要系统B的依赖了
            //systemB.SystemBNeed2do(userId);
    
            // 系统C和系统D都需要拿着系统A的userId去操作其他的事
            systemC.SystemCNeed2do(userId);
            systemD.SystemDNeed2do(userId);
    
        }
    }

时间飞逝：

*  又过了几天，系统E的负责人过来了，告诉系统A，需要userId。
 *  又过了几天，系统B的负责人过来了，告诉系统A，还是重新掉那个接口吧。
 *  又过了几天，系统F的负责人过来了，告诉系统A，需要userId。
 *  ……

于是系统A的负责人，每天都被这给骚扰着，改来改去，改来改去…

还有另外一个问题，调用系统C的时候，如果系统C挂了，系统A还得想办法处理。如果调用系统D时，由于网络延迟，请求超时了，那系统A是反馈`fail`还是重试？？

最后，系统A的负责人，觉得隔一段时间就改来改去，没意思，于是就跑路了。

然后，公司招来一个大佬，大佬经过几天熟悉，上来就说：**将系统A的userId写到消息队列中，这样系统A就不用经常改动了**。为什么呢？下面我们来一起看看：

![系统A将userId写到消息队列中，系统C和系统D从消息队列中拿数据][A_userId_C_D]

系统A将userId写到消息队列中，系统C和系统D从消息队列中拿数据。**这样有什么好处**？

*  系统A**只负责**把数据写到队列中，谁想要或不想要这个数据(消息)，**系统A一点都不关心**。
    
     *  即便现在系统D不想要userId这个数据了，系统B又突然想要userId这个数据了，都跟系统A无关，系统A一点代码都不用改。
 *  系统D拿userId不再经过系统A，而是从消息队列里边拿。**系统D即便挂了或者请求超时，都跟系统A无关，只跟消息队列有关**。

这样一来，系统A与系统B、C、D都**解耦**了。

### 2.2 异步 ###

我们再来看看下面这种情况：系统A还是**直接调用**系统B、C、D

![直接调接口][16a10144cd4b67e4_w_1822_h_834_f_jpeg_s_112016]

代码如下：

public class SystemA { 
    
        SystemB systemB = new SystemB();
        SystemC systemC = new SystemC();
        SystemD systemD = new SystemD();
    
        // 系统A独有的数据
        private String userId ;
    
        public void doOrder() { 
         
            // 下订单
          	userId = this.order();
            // 如果下单成功，则安排其他系统做一些事 
            systemB.SystemBNeed2do(userId);
            systemC.SystemCNeed2do(userId);
            systemD.SystemDNeed2do(userId);
    
        }
    }

**假设**系统A运算出userId具体的值需要50ms，调用系统B的接口需要300ms，调用系统C的接口需要300ms，调用系统D的接口需要300ms。那么这次请求就需要`50+300+300+300=950ms`

并且我们得知，系统A做的是**主要的业务**，而系统B、C、D是**非主要**的业务。比如系统A处理的是**订单下单**，而系统B是订单下单成功了，那发送一条短信告诉具体的用户此订单已成功，而系统C和系统D也是处理一些小事而已。

那么此时，为了**提高用户体验和吞吐量**，其实可以**异步地**调用系统B、C、D的接口。所以，我们可以弄成是这样的：

![此时才用了100ms][100ms]

系统A执行完了以后，将userId写到消息队列中，然后就直接返回了(至于其他的操作，则异步处理)。

*  本来整个请求需要用950ms(同步)
 *  现在将调用其他系统接口异步化，只需要100ms(异步)

(例子可能举得不太好，但我觉得说明到点子上就行了，见谅。)

### 2.3削峰/限流 ###

我们再来一个场景，现在我们每个月要搞一次大促，大促期间的并发可能会很高的，比如每秒3000个请求。假设我们现在有两台机器处理请求，并且每台机器只能每次处理1000个请求。

![削峰的场景][16a10144d09da912_w_1314_h_780_f_jpeg_s_85903]

那多出来的1000个请求，可能就把我们**整个系统给搞崩了**…所以，有一种办法，我们可以写到消息队列中：

![写到消息队列中，系统从消息队列中拿到请求][16a1014549eb3b32_w_1380_h_766_f_jpeg_s_130809]

系统B和系统C**根据自己的能够处理的请求数去消息队列中拿数据**，这样即便有每秒有8000个请求，那只是把请求放在消息队列中，去拿消息队列的消息**由系统自己去控制**，这样就不会把整个系统给搞崩。

## 三、使用消息队列有什么问题？ ##

经过我们上面的场景，我们已经可以发现，消息队列能做的事其实还是蛮多的。

说到这里，我们先回到文章的开头，"明明JDK已经有不少的队列实现了，我们还需要消息队列中间件呢？"其实很简单，JDK实现的队列种类虽然有很多种，但是都是**简单的内存队列**。为什么我说JDK是简单的内存队列呢？下面我们来看看要实现消息队列(中间件)**可能要考虑什么问题**。

## 3.1高可用 ##

无论是我们使用消息队列来做解耦、异步还是削峰，消息队列**肯定不能是单机**的。试着想一下，如果是单机的消息队列，万一这台机器挂了，那我们整个系统几乎就是不可用了。

![万一单机的队列挂掉了][16a101456d7902c5_w_1588_h_868_f_jpeg_s_150360]

所以，当我们项目中使用消息队列，都是得`集群/分布式`的。要做`集群/分布式`就必然希望该消息队列能够提供**现成**的支持，而不是自己写代码手动去实现。

### 3.2 数据丢失问题 ###

我们将数据写到消息队列上，系统B和C还没来得及取消息队列的数据，就挂掉了。**如果没有做任何的措施，我们的数据就丢了**。

![数据丢失问题][16a10145718d46c0_w_1316_h_884_f_jpeg_s_158201]

学过Redis的都知道，Redis可以将数据持久化磁盘上，万一Redis挂了，还能从磁盘从将数据恢复过来。同样地，消息队列中的数据也需要存在别的地方，这样才尽可能减少数据的丢失。

那存在哪呢？

*  磁盘？
 *  数据库？
 *  Redis？
 *  分布式文件系统？

同步存储还是异步存储？

### 3.3消费者怎么得到消息队列的数据？ ###

消费者怎么从消息队列里边得到数据？有两种办法：

*  生产者将数据放到消息队列中，消息队列有数据了，**主动叫**消费者去拿(俗称push)
 *  消费者不断去**轮训**消息队列，看看有没有新的数据，如果有就消费(俗称pull)

### 3.4其他 ###

除了这些，我们在**使用的时候**还得考虑各种的问题：

*  消息重复消费了怎么办啊？
 *  我想保证消息是**绝对**有顺序的怎么做？
 *  ………

虽然消息队列给我们带来了那么多的好处，但同时我们发现引入消息队列也会**提高系统的复杂性**。市面上现在已经有不少消息队列轮子了，每种消息队列都有自己的特点，**选取哪种MQ还得好好斟酌**。

## 最后 ##

本文主要讲解了什么是消息队列，消息队列可以为我们带来什么好处，以及一个消息队列可能会涉及到哪些问题。希望给大家带来一定的帮助。

参考资料：

*  Kafka简明教程
    
     *  [https://zhuanlan.zhihu.com/p/37405836][https_zhuanlan.zhihu.com_p_37405836]
 *  消息队列使用的四种场景介绍，有图有解析，一看就懂
    
     *  [https://zhuanlan.zhihu.com/p/55712984][https_zhuanlan.zhihu.com_p_55712984]
 *  消息队列设计精要
    
     *  [https://zhuanlan.zhihu.com/p/21479556][https_zhuanlan.zhihu.com_p_21479556]
 *  消息队列的使用场景是怎样的
    
     *  [https://www.zhihu.com/question/34243607][https_www.zhihu.com_question_34243607]

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[Java]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/4/12/16a101441dd2c60e?w=632&h=1462&f=jpeg&s=225358
[Redis]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484609&idx=1&sn=4c053236699fde3c2db1241ab497487b&chksm=ebd745c0dca0ccd682e91938fc30fa947df1385b06d6ae9bb52514967b0736c66684db2f1ac9&token=177635168&lang=zh_CN#rd
[https_www.cloudamqp.com_blog_2014-12-03-what-is-message-queuing.html]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/4/12/16a10162acc71cfc?w=820&h=640&f=png&s=44686
[A_UserId]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/4/12/16a101441f4fd2a2?w=820&h=280&f=jpeg&s=22014
[A_B_C_userId]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/4/12/16a10144234598bf?w=1282&h=630&f=jpeg&s=66620
[16a101442401e9e1_w_1962_h_910_f_jpeg_s_189884]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/4/12/16a101442401e9e1?w=1962&h=910&f=jpeg&s=189884
[A_D]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/4/12/16a101443edf12d4?w=1308&h=860&f=jpeg&s=91039
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[https_zhuanlan.zhihu.com_p_55712984]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/55712984
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[https_www.zhihu.com_question_34243607]: https://www.zhihu.com/question/34243607
[169722e395ce2d12_w_258_h_258_f_jpeg_s_21338]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/3/12/169722e395ce2d12?w=258&h=258&f=jpeg&s=21338