# 引言
在開發中,往往會遇到一些關於延時任務的需求。例如
生成訂單30分鐘未支付,則自動取消
生成訂單60秒後,給使用者發簡訊
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。那麼這裡就會產生一個問題,這個延時任務和定時任務的區別究竟在哪裡呢?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
定時任務有執行週期,而延時任務在某事件觸發後一段時間內執行,沒有執行週期
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)資料庫輪詢
思路
該方案通常是在小型專案中使用,即透過一個執行緒定時的去掃描資料庫,透過訂單時間來判斷是否有超時的訂單,然後進行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專案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
>
呼叫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
(
“要去資料庫掃描啦。。。”
);
}
public
static
void main(
String
[] args)
throws
Exception
{
// 建立任務
JobDetail
jobDetail =
JobBuilder
。newJob(
MyJob
。
class
)
。withIdentity(
“job1”
,
“group1”
)。build();
// 建立觸發器 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排程器
scheduler。scheduleJob(jobDetail, trigger);
// 排程器開始排程任務
scheduler。start();
}
}
執行程式碼,可發現每隔3秒,輸出如下
要去資料庫掃描啦。。。
優缺點
優點:簡單易行,支援叢集操作
缺點:
(1)對伺服器記憶體消耗大
(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,資料庫損耗極大
(2)JDK的延遲佇列
思路
該方案是利用JDK自帶的DelayQueue來實現,這是一個無界阻塞佇列,該佇列只有在延遲期滿的時候才能從中獲取元素,放入DelayQueue中的物件,是必須實現Delayed介面的。
DelayedQueue實現工作流程如下圖所示
其中Poll():獲取並移除佇列的超時元素,沒有則返回空
take():獲取並移除佇列的超時元素,如果沒有則wait當前執行緒,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,程式碼如下
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
()
{
System。out。println(orderId+
“編號的訂單要刪除啦。。。。”
);
}
}
執行的測試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
list
=
new
ArrayList
list
。add(
“00000001”
);
list
。add(
“00000002”
);
list
。add(
“00000003”
);
list
。add(
“00000004”
);
list
。add(
“00000005”
);
DelayQueue
queue
= newDelayQueue
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)伺服器重啟後,資料全部消失,怕宕機
(2)叢集擴充套件相當麻煩
(3)因為記憶體條件限制的原因,比如下單未付款的訂單數太多,那麼很容易就出現OOM異常
(4)程式碼複雜度較高
(3)時間輪演算法
思路
先上一張時間輪的圖(這圖到處都是啦)
時間輪演算法可以類比於時鍾,如上圖箭頭(指標)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個重要的屬性引數,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。
如果當前指標指在1上面,我有一個任務需要4秒以後執行,那麼這個執行的執行緒回撥或者訊息將會被放在5上。那如果需要在20秒之後執行怎麼辦,由於這個環形結構槽數只到8,如果要20秒,指標需要多轉2圈。位置是在2圈之後的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
>
測試程式碼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(
“要去資料庫刪除訂單了。。。。”
);
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
要去資料庫刪除訂單了。。。。
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,程式碼複雜度比delayQueue低。
缺點:
(1)伺服器重啟後,資料全部消失,怕宕機
(2)叢集擴充套件相當麻煩
(3)因為記憶體條件限制的原因,比如下單未付款的訂單數太多,那麼很容易就出現OOM異常
(4)redis快取
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,透過score排序來取集合中的值
zset常用命令
新增元素: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
# 新增單個元素
redis> ZADD page_rank 10 google。com
(
integer
) 1
# 新增多個元素
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”
那麼如何實現呢?我們將訂單超時時間戳與訂單號分別設定為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
“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秒之後,消費訂單。
然而,這一版存在一個致命的硬傷,在高併發條件下,多消費者會取到同一個訂單號,我們上測試程式碼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 new Thread( new DelayMessage())。start(); cdl。countDown(); } } } 輸出如下所示 顯然,出現了多個執行緒消費同一個資源的情況。 解決方案 (1)用分散式鎖,但是用分散式鎖,效能下降了,該方案不細說。 (2)對ZREM的返回值進行判斷,只有大於0的時候,才消費資料,於是將consumerDelayMessage()方法裡的 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); } } 在這種修改後,重新執行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失效之後,提供一個回撥,實際上是redis會給客戶端傳送一個訊息。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 執行程式碼如下 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 { ‘http://www。jobbole。com/members/wx610506454’ >@Override 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秒過後,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的釋出/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,如果釋出/訂閱的客戶端斷鏈之後又重連,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)由於使用Redis作為訊息通道,訊息都儲存在Redis中。如果傳送程式或者任務處理程式掛了,重啟之後,還有重新處理資料的可能性。 (2)做叢集擴充套件相當方便 (3)時間準確度高 缺點: (1)需要額外進行redis維護 (5)使用訊息佇列 我們可以採用rabbitMQ的延時佇列。RabbitMQ具有以下兩個特性,可以實現延遲佇列 RabbitMQ可以針對Queue和Message設定 x-message-tt,來控制訊息的生存時間,如果超時,則訊息變為dead letter lRabbitMQ的Queue可以配置x-dead-letter-exchange 和x-dead-letter-routing-key(可選)兩個引數,用來控制佇列內出現了deadletter,則按照這兩個引數重新路由。 結合以上兩個特性,就可以模擬出延遲訊息的功能,具體的,我改天再寫一篇文章,這裡再講下去,篇幅太長。 優缺點 優點: 高效,可以利用rabbitmq的分散式特性輕易的進行橫向擴充套件,訊息支援持久化增加了可靠性。 缺點:本身的易用度要依賴於rabbitMq的運維。因為要引用rabbitMq,所以複雜度和成本變高