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。

RabbitMQ本身是不支持延迟队列的，但可以利用RabbitMQ的存活时间 + 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Exchange和routingKey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:

• 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-exchange、x-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10s、2s、5s：

@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：

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:

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:

• 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。
• RabbitMQ的x-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！