JAVA：利用Redis实现延时队列的技术解析与实现

太过爱你忘了你带给我的痛 2024-04-20 12:15 48阅读 0赞

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#### 1、简述 ####

随着互联网的快速发展，很多场景下需要实现消息的延时处理，比如订单超时未支付自动取消、消息重试机制等。为了解决这类问题，我们可以借助Redis这个高性能的内存数据库来实现延时队列，本文将介绍如何利用Redis实现延时队列以及实现过程中需要注意的一些技术细节。

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#### 2、思路 ####

在Redis中，可以利用有序集合（Sorted Set）的特性来实现延时队列。有序集合允许我们为集合中的每个成员分配一个分数（Score），并根据分数的排序来获取成员。我们可以将消息的到期时间作为成员的分数，然后利用Redis的命令来获取当前时间之前的所有消息，即到期需要处理的消息。

下面是利用Redis实现延时队列的基本步骤：

*  消息的入队  
    当需要延时处理的消息产生时，将消息的内容以及到期时间（即需要处理的时间）作为一个成员添加到Redis的有序集合中，其中成员的分数为到期时间。
 *  消息的出队  
    定期轮询Redis的有序集合，获取当前时间之前的所有消息，即到期需要处理的消息，然后从有序集合中移除这些消息并进行处理。

#### 3、实现实例 ####

下面是一个使用Java实现延时队列的简单示例：

import redis.clients.jedis.Jedis;
    import redis.clients.jedis.Tuple;
    
    import java.util.Set;
    
    public class RedisDelayedQueueExample {
    
        private static final String QUEUE_KEY = "delayed_queue";
        private Jedis jedis;
    
        public RedisDelayedQueueExample() {
            jedis = new Jedis("192.168.1.181",6379);
            jedis.auth("123456?");
        }
    
        public void push(String message, long delay) {
            long score = System.currentTimeMillis() + delay;
            jedis.zadd(QUEUE_KEY, score, message);
        }
    
        public String pop() {
            Set<Tuple> messages = jedis.zrangeByScoreWithScores(QUEUE_KEY, 0, System.currentTimeMillis(), 0, 1);
            if (messages.isEmpty()) {
                return null;
            }
    
            Tuple message = messages.iterator().next();
            String messageValue = message.getElement();
            jedis.zrem(QUEUE_KEY, messageValue);
            return messageValue;
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            RedisDelayedQueueExample example = new RedisDelayedQueueExample();
    
            // 将消息推送到延时队列
            example.push("message1", 5000);
            example.push("message2", 10000);
    
            // 从延时队列中弹出消息
            System.out.println(example.pop()); // null
    
            // 等待5秒钟
            Thread.sleep(5000);
    
            // 从延时队列中弹出消息
            System.out.println(example.pop()); // message1
    
            // 等待5秒钟
            Thread.sleep(5000);
    
            // 从延时队列中弹出消息
            System.out.println(example.pop()); // message2
        }
    }

#### 3、指令解析 ####

*  ZADD  
    Redis ZADD 命令将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。  
    如果某个 member 已经是有序集的成员，那么更新这个 member 的 score 值，并通过重新插入这个 member 元素，来保证该 member 在正确的位置上。

ZADD key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...] 
    
    127.0.0.1:6379> ZADD stu:1 90 math 85 English 90 history #创建有集合
    (integer) 3

*  ZREM  
    Redis ZREM 命令移除有序集 key 中的一个或多个成员，不存在的成员将被忽略。当 key 存在但不是有序集类型时，返回一个错误。

ZREM key member [member ...]
    
    127.0.0.1:6379> ZADD web:uv 1350 www.biancheng.net 1200 c.biancheng.net 2000 www.jd.com
    (integer) 3
    127.0.0.1:6379> ZREM web:uv www.jd.com  #删除有序集合成员,也可以同时移除多个成员
    (integer) 1
    127.0.0.1:6379> ZRANGE web:uv 0 2
    1) "c.biancheng.net"
    2) "www.biancheng.net"

*  ZRANGEBYSCORE  
    Redis ZRANGEBYSCORE 命令返回有序集合 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)顺序排列。  
    可选参数 LIMIT 指定返回结果的数量及区间(就像SQL中的 SELECT LIMIT offset, count )，注意当 offset 很大时，定位 offset 的操作可能需要遍历整个有序集，此过程最坏复杂度为 O(N) 时间。  
    可选参数 WITHSCORES 决定结果集是单单返回有序集的成员，还是将有序集成员及其 score 值一起返回。该选项自 Redis 2.0 版本起可用。

ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]
    
    127.0.0.1:6379> ZADD salary 3000 jack 3500 helen 2880 john 4000 simith 6000 rose
    (integer) 5
    127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 4 #浏览所有元素
    1) "john"
    2) "jack"
    3) "helen"
    4) "simith"
    5) "rose"
    127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary 1000 2500 WITHSCORES limit 1 1 #限制返回元素的数量
    (empty list or set)
    127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary 1000 4000 WITHSCORES limit 1 1
    1) "jack"
    2) "3000"
    127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary 1000 4000 WITHSCORES limit 1 4  #偏移量为1，数量为4
    1) "jack"
    2) "3000"
    3) "helen"
    4) "3500"
    5) "simith"
    6) "4000"

#### 5、总结 ####

本文介绍了利用Redis实现延时队列的原理和实现步骤，并给出了使用Java实现的示例代码。延时队列是实现消息延时处理的常见解决方案之一，在实际项目中具有广泛的应用场景。通过合理地设计和使用延时队列，可以提高系统的可靠性和稳定性，减少不必要的资源浪费。

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