延迟队列实现订单超时自动取消

在上一篇 Java 实现订单未支付超时自动取消,使用Java自带的定时任务TimeTask实现订单超时取消,但是有小伙伴提出这种实现,会有以下几个问题:

  • 线上服务挂了,导致服务下所有的定时任务失效。
  • 服务重启,定时任务也会失效。
  • 服务上线需要发布新的服务,原来服务也会关闭。

针对上述服务挂了、或者服务重启导致消息失效的问题,需要使用独立于项目的服务,比如消息中间件,比如Redis或者RabbitMQ。本文主要讲解消息队列RabbitMQ

实现效果

创建一个订单,超时30分钟未支付就取消订单。

延迟队列实现订单超时自动取消_第1张图片

RabbitMQ本身是不支持延迟队列的,但可以利用RabbitMQ存活时间 + 死信队列来实现消息延迟。

TTL + DLX

存活时间 TTL

TTL全称为:time to live,意思为存活时间,当消息没有配置消费者,消息就一直停留在队列中,停留时间超过存活时间后,消息会被自动删除

RabbitMQ支持两种TTL设置:

  • 对消息本身设置存活时间,每条消息的存活时间可以灵活设置为不同的存活时间。
  • 对传递的队列设置存活时间,每条传到到队列的过期时间都一致。

当消息过期还没有被消费,此时消息会变成死信消息dead letter这是实现延迟队列的关键

消息变为死信的条件:

  • 消息被拒绝basic.reject/basic.nack,并且requeue=false
  • 消息的过期时间到期了。
  • 队列达到最大长度。

死信交换机 DLX

当上面的消息变成死信消息之后,它不会立即被删除,首先它要看有没有对应的死信交换机,如果有绑定的死信交换机,消息就会从发送到对应的死信交换机上。

DLX全程为Dead Letter Exchanges,意思为死信交换机。

死信交换机和普通交换机没什么区别,不同的是死信交换机会绑定在其他队列上,当队列的消息变成死信消息后,死信消息会发送到死信交换上。

队列绑定死信交换机需要两个参数:

  • x-dead-letter-exchange: 绑定的死信交换机名称。
  • x-dead-letter-routing-key: 绑定的死信交换机routingKey

死信交换机和普通交换机的区别就是死信交换机的ExchangeroutingKey作为绑定参数,绑定在其他队列上。

项目实战

消息发送的流程图:

延迟队列实现订单超时自动取消_第2张图片

  • 生产者将带有TTL的消息发送给交换机,由交换机路由到队列中。
  • 队列由于没有消费,消息一直停留在队列中,一直等到消息超时,变成死信消息。
  • 死信消息转发到死信交换机在路由到死信队列上,最后给消费者消费。

创建死信队列

@Configuration
public class DelayQueueRabbitConfig {
  // 下面是死信队列
	/**
	 * 死信队列
	 */
	public static final String DLX_QUEUE = "queue.dlx";

	/**
	 * 死信交换机
	 */
	public static final String DLX_EXCHANGE = "exchange.dlx";

	/**
	 * 死信routing-key
	 */
	public static final String DLX_ROUTING_KEY = "routingKey.dlx";


	/**
	 * 死信队列
	 * @return
	 */
	@Bean
	public Queue dlxQueue() {
		return new Queue(DLX_QUEUE,true);
	}

	/**
	 * 死信交换机
	 * @return
	 */
	@Bean
	public DirectExchange dlxExchange() {
		return new DirectExchange(DLX_EXCHANGE,true,false);
	}

	/**
	 * 死信队列和交换机绑定
	 * @return
	 */
	@Bean
	public Binding bindingDLX() {
		return BindingBuilder.bind(dlxQueue()).to(dlxExchange()).with(DLX_ROUTING_KEY);
	}
}

创建延迟队列,并绑定死信队列

  // 下面的是延迟队列
	/**
	 * 订单延迟队列
	 */
	public static final String ORDER_QUEUE = "queue.order";

	/**
	 * 订单交换机
	 */
	public static final String ORDER_EXCHANGE = "exchange.order";

	/**
	 * 订单routing-key
	 */
	public static final String ORDER_ROUTING_KEY = "routingkey.order";


	/**
	 * 订单延迟队列
	 * @return
	 */
	@Bean
	public Queue orderQueue() {
		Map params = new HashMap<>();
		params.put("x-dead-letter-exchange", DLX_EXCHANGE);
		params.put("x-dead-letter-routing-key", DLX_ROUTING_KEY);
		return new Queue(ORDER_QUEUE, true, false, false, params);
	}

	/**
	 * 订单交换机
	 * @return
	 */
	@Bean
	public DirectExchange orderExchange() {
		return new DirectExchange(ORDER_EXCHANGE,true,false);
	}

	/**
	 * 订单队列和交换机绑定
	 * @return
	 */
	@Bean
	public Binding orderBinding() {
		return BindingBuilder.bind(orderQueue()).to(orderExchange()).with(ORDER_ROUTING_KEY);
	}

绑定死信交换通过添加x-dead-letter-exchangex-dead-letter-routing-key参数指定对应的交换机和路由。

发送消息

设置五秒超时时间

@RestController
public class SendController {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;
    
    @GetMapping("/dlx")
    public String dlx() {
        String date = DateUtil.dateFormat(new Date());
        String delayTime = "5000";
        System.out.println("【发送消息】延迟 5 秒 发送时间 " + date);
        rabbitTemplate.convertAndSend(DelayQueueRabbitConfig.ORDER_EXCHANGE,DelayQueueRabbitConfig.ORDER_ROUTING_KEY,
                message, message1 -> {
                    message1.getMessageProperties().setExpiration(delayTime);
                    return message1;
                });
       return "ok";         
    }
    
    class DateUtil{
       public static String dateFormat(Date date) {
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
        return sdf.format(date);
      }
    } 
}    

消费消息

@RabbitListener(queues = DelayQueueRabbitConfig.DLX_QUEUE)
public void delayPrecss(String msg,Channel channel,Message message){
    System.out.println("【接收消息】" + msg + " 接收时间" + DateUtil.dateFormat(new Date()));
}
    

控制台输出

【发送消息】延迟5 秒 发送时间 21:32:15
【接收消息】延迟5 秒 发送时间 21:32:15 接收时间21:32:20

发送消息,5秒之后消费者后会收到消息。说明延迟成功。

队列都有先进先出的特点,如果队列前面的消息延迟比后的消息延迟更长,会出现什么情况。

消息时序问题

发送三条消息,延迟分别是10s2s5s

@RestController
public class SendController {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;
    
    @GetMapping("/dlx")
    public String dlx() {
         dlxSend("延迟10秒","10000");
         dlxSend("延迟2 秒","2000");
         dlxSend("延迟5 秒","5000");
         return "ok";
    }
    
    private void dlxSend(String message,String delayTime) {
         System.out.println("【发送消息】" + message +  "当前时间" + DateUtil.dateFormat(new Date()));
         rabbitTemplate.convertAndSend(DelayQueueRabbitConfig.ORDER_EXCHANGE,DelayQueueRabbitConfig.ORDER_ROUTING_KEY,
                message, message1 -> {
                    message1.getMessageProperties().setExpiration(delayTime);
                    return message1;
                });
    }

控制台输出:

【发送消息】延迟10秒当前时间21:54:36
【发送消息】延迟2 秒当前时间21:54:36
【发送消息】延迟5 秒当前时间21:54:36
【接收消息】延迟10秒 当前时间21:54:46
【接收消息】延迟2 秒 当前时间21:54:46
【接收消息】延迟5 秒 当前时间21:54:46

所有的消息都要等10s的消息消费完才能消费,当10s消息未被消费,其他消息也会阻塞,即使消息设置了更短的延迟。因为队列有先进先出的特征,当队列有多条消息,延迟时间就没用作用了,前面的消息消费后,后的消息才能被消费,不然会被阻塞到队列中。

插件实现解决消息时序问题

针对上面消息的时序问题,RabbitMQ开发一个延迟消息的插件delayed_message_exchange,延迟消息交换机。使用该插件可以解决上面时序的问题。

在Github官网找到对应的版本,我选择的是3.8.17

延迟队列实现订单超时自动取消_第3张图片

将文件下载下来放到服务器的/usr/lib/rabbitmq/lib/rabbitmq_server-3.8.9/plugins目录下,执行以下命令,启动插件:

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_delayed_message_exchange

启动插件,交换机会有新的类型x-delayed-message:

延迟队列实现订单超时自动取消_第4张图片

x-delayed-message类型的交换机,支持延迟投递消息。发送消息给x-delayed-message类型的交换流程图:

延迟队列实现订单超时自动取消_第5张图片

  • x-delayed-message类型的交换机接收消息投递后,并未将直接路由到队列中,而是存储到mnesia(一个分布式数据系统),该系统会检测消息延迟时间。
  • 消息达到可投递时间,消息会被投递到目标队列。

配置延迟队列

@Configuration
public class XDelayedMessageConfig {
  /**
	 * 队列
	 */
	public static final String DIRECT_QUEUE = "queue.delayed";

	/**
	 * 延迟交换机
	 */
	public static final String DELAYED_EXCHANGE = "exchange.delayed";

	/**
	 * 绑定的routing key
	 */
	public static final String ROUTING_KEY = "routingKey.bind";

	@Bean
	public Queue directQueue() {
		return new Queue(DIRECT_QUEUE,true);
	}

	/**
	 * 定义延迟交换机
	 * 交换机的类型为 x-delayed-message
	 * @return
	 */
	@Bean
	public CustomExchange delayedExchange() {
		Map map = new HashMap<>();
		map.put("x-delayed-type","direct");
		return new CustomExchange(DELAYED_EXCHANGE,"x-delayed-message",true,false,map);
	}

	@Bean
	public Binding delayOrderBinding() {
		return BindingBuilder.bind(directQueue()).to(delayedExchange()).with(ROUTING_KEY).noargs();
	}

}

发送消息:

    @GetMapping("/delay")
    public String delay() {
	    delaySend("延迟队列10 秒",10000);
	    delaySend("延迟队列5 秒",5000);
	    delaySend("延迟队列2 秒",2000);
        return "ok";
    }
    
    private void delaySend(String message,Integer delayTime) {
        message = message + " " + DateUtil.dateFormat(new Date());
        System.out.println("【发送消息】" + message);
        rabbitTemplate.convertAndSend(XDelayedMessageConfig.DELAYED_EXCHANGE,XDelayedMessageConfig.ROUTING_KEY,
                message, message1 -> {
                    message1.getMessageProperties().setDelay(delayTime);
                    //message1.getMessageProperties().setHeader("x-delay",delayTime);
                    return message1;
                });
    }    

消费消息:

    @RabbitListener(queues = XDelayedMessageConfig.DIRECT_QUEUE)
    public void delayProcess(String msg,Channel channel, Message message) {
        System.out.println("【接收消息】" + msg + " 当前时间" + DateUtil.dateFormat(new Date()));
   }

控制台输出:

【发送消息】延迟队列10 秒 22:00:01
【发送消息】延迟队列5 秒 22:00:01
【发送消息】延迟队列2 秒 22:00:01
【接收消息】延迟队列2 秒 22:00:01 当前时间22:00:03
【接收消息】延迟队列5 秒 22:00:01 当前时间22:00:05
【接收消息】延迟队列10 秒 22:00:01 当前时间22:00:10

解决了消息的时序问题。

总结

  • 使用Java自带的延迟消息,系统重启或者挂了之后,消息就无法发送,不适于用在生产环境上。
  • RabbitMQ本身不支持延迟队列,可以使用存活时间ttl + 死信队列dlx实现消息延迟。
    • 发送的消息设置ttl,所在的队列不设置消费者。
    • 队列绑定死信队列,消息超时之后,变成死信消息,再发送给死信队列,最后发送给消费者。
  • 发送多条不同延迟时间消息,前面消息没有到延迟时间,会阻塞后面延迟更低的消息,因为队列有先进先出的特性。
  • RabbitMQx-delay-message插件可以解决消息时序问题。
    • 带有ttl的消息发送x-delayed-message类型的交换机,消息不会直接路由到队列中。而且存储到分布式数据系统中,该系统会检测消息延迟时间。
    • 消息到达延迟时间,消息才能会投递到队列中,最后发送给消费者。

Github 源码

  • Github 源码

参考

  • Time-To-Live and Expiration

  • Dead Letter Exchanges

  • 领导看了我写的关闭超时订单,让我出门左转!

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