RabbitMQ高阶使用队列实现

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1 从打车开始说起

我们把滴滴打车的流程简化下

1. 登录app后点击打车开始进行打车
2. 打车服务开始为司机派单
3. 司机接单后开始给来接驾
4. 上车乘客后处于行程中
5. 行程结束后完成本次打车服务

1.1 需要解决的问题

我们需要实现派单服务，用户发送打车订单后需要进行进行派单，如果在指定时间内没有找到司机就会收到派单超时的通知，并且能够实时查看当前排队的抢单人数

下面我们来介绍下涉打车涉及到的一些问题

1.1.1 打车排队

主要讲解打车服务在超时后的处理，比如打车后等待多长时间没有打到车后会通知等待超时

2 排队人数

2.1 需求

在打车的过程中如果人数较多的情况下会在派单中等待，如果想知道我的前面还有多少人呢，我们就需要一个排队人数的功能

​ 接受用户的派单数据，但因为派单处理需要一定的时间，所以只能在MQ中有序消费数据，对用户进行排队操作，当然这个排队操作，用户是不透明的，某些用户的请求可能被优先处理，但是通过MQ可以实现整体的有序。

​ 用户很关心自己派单目前的处理进度，即和我一样打车的前面还有多少人，打车APP上显示“你前面还有多少人在排队”，所以后台要能告知用户目前他的派单进度。

2.1.1 需求分析

• 入队：可以理解为写操作，需要后端存储数据。
• 获取进度：可以理解为读操作，而且可以预见这个读操作应该比写操作频繁，如果用户很关注她的订单进展，说不定会一直刷新查看他的订单排队情况。

2.2 实现方案

2.2.1 MySQL

​ 用户的订单数据肯定得持久化存储，MySQL是一个不错的选择，既然需求这么简单，无非一个订单数据嘛，暂且用一张表“订单表（T_Order）”来保存正在排队的订单，已经处理完毕的订单则从T_Order表迁移至“（历史订单表T_History_Order）”，这样的好处避免订单表数据量太大，提高读写性能。

2.2.1.1 入队

完成订单的入库，显然就是一个insert语句了

insert into T_Order(...) values(...);

2.2.1.2 获取进度

需查询自己订单的排队情况，那肯定看比自己订单时间还早的用户有多少人了，这些比自己下单时间还早的人，就是排在自己前面的人了，假设一个用户同时只能有一个订单在排队

#先查出自己订单时间, 假设是1429389316
select orderTime from T_Order where uid=8888;

#再查有多少人的订单时间比自己的早
select count(orderTime) from T_Order where orderTime <= 1429389316;

2.2.1.3 遇到问题

互联网的精髓就是“小步快跑，快速迭代”，用MySQL快速完成需求，面向用户服务后

​ 初期阶段，一切ok，但是当这个业务运营得好，用户量大的时候，就会发现用户经常投诉“我查询自己的订单排队进度，经常报错”，甚至处理订单的同事，也经常抱怨从订单系统里面查看订单，非常缓慢，select count 操作基本都是全表扫描操作，看来MySQL面对这么大规模的全表查询操作，还是有点吃力。

2.2.3 Redis Zset

NoSQL在互联网领域的江湖地位已经很牢靠了，看来得请他老人家出来救场了

​ 没错，使用Redis的有序集合(sorted sets)数据结构，就可以完美的解决这个问题，因为有序集合底层的实现是跳表这种数据结构，时间复杂度是logN，即使有序集合里面的订单有100万之多，耗时也基本都是纳秒级别（基本不到1毫秒）

1. 用户提交一个订单，我们写入redis的zset中。
2. 用户要查询自己的订单排队情况，这时候我们只要查询redis的有序集合就可以了，命令为rank
3. 当这个订单被处理完成后，直接一个zrem命令将订单从有序集合中删除即可

因为Redis基本都是内存操作，而且有序集合的底层实现是跳表这种效率媲美平衡树，但是实现又简单的数据结构，从而完美的释放了MySQL的读压力。

2.3 排队人数架构介绍

​ 打车如果出现排队我们需要能够对当前排队的人数进行预估，能够知道当前我们前面有多少人在排队，我们采用redis的zset来实现排队，整体架构如下。

1. 用户打车通过zset加入到redis的有序集合
2. 异步将数据推送到RabbitMQ延迟以及进行正常业务处理
3. 处理完成后在zset中删除元素
4. 用户查询人数通过Rank命令进行查询

2.4 数据结构

2.4.2 zset结构

Redis 有序集合和集合一样也是 string 类型元素的集合，且不允许重复的成员。

​ 不同的是每个元素都会关联一个 double 类型的分数，redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

​ 我们只需要使用rank命令统计从0-当前key对应的分数的key的数量就可以得到当前的排名了

​ 因为Redis基本都是内存操作，而且有序集合的底层实现是跳表这种效率媲美平衡树，但是实现又简单的数据结构，从而完美的释放了MySQL的读压力。

我们如何来保证分数不重复，并且是有序递增的呢，这里就要祭出来我们的雪花算法

2.4.1 雪花算法

SnowFlake算法生成id的结果是一个64bit大小的整数，它的结构如下图：

4095个数字，来表示同一机器同一时间截（毫秒)内产生的4095个ID序号。

由于在Java中64bit的整数是long类型，所以在Java中SnowFlake算法生成的id就是long来存储的。

SnowFlake可以保证

1. 所有生成的id按时间趋势递增
2. 整个分布式系统内不会产生重复id（因为有datacenterId和workerId来做区分）

2.5 功能实现

2.5.1 派单

使用redisTemplate操作zset将username以及workid压入zset中

redisTemplate.opsForZSet().add(TaxiConstant.TAXT_LINE_UP_KEY, taxiBO.getUsername(), taxiBO.getId());

2.5.2 获取排队情况

使用redisTemplate操作zset获取username对应的排名

redisTemplate.opsForZSet().rank(TaxiConstant.TAXT_LINE_UP_KEY, username);

2.6 演示

2.6.1 派单

2.6.2 排队情况查询