Redis 延时任务实现及与定时任务区别详解
引言
一、延时任务是什么
二、延时任务和定时任务的区别是什么
三、技术对比
1.数据库轮询
2.JDK的延迟队列
3.时间轮算法
4.使用消息队列
5.Redis的Zset实现延时任务
5.1 思路分析
5.2 Redis中Zset的简单介绍及使用
5.3 延时队列工厂
5.4 RedisUtil工具类
5.5 测试延时队列
四、总结
引言1. 生成订单30分钟未支付，则自动取消
2. 30分钟未回复，则结束会话
对上述的任务，我们给一个专业的名字来形容，那就是延时任务
延时任务不同于一般的定时任务，延时任务是在某事件触发后的未来某个时刻执行，没有重复的执行周期。
定时任务有明确的触发时间，延时任务没有
定时任务有执行周期，而延时任务在某事件触发后一段时间内执行，没有执行周期
定时任务一般执行的是批处理多个任务，而延时任务一般是单任务处理
三、技术对比本文主要讲解Redis的Zset实现延时任务,其他方案只做介绍
通过定时组件的去扫描数据库,通过时间来判断是否有超时的订单，然后进行update或delete等操作
优点:
简单易行
缺点:
对服务器内存消耗大
时间间隔小,数据库损耗极大
数据内存态，不可靠
如果任务量过大，对数据库造成的压力很大 。频繁查询数据库带来性能影响
2.JDK的延迟队列利用JDK自带的DelayQueue来实现，这是一个无界阻塞队列，该队列只有在延迟期满的时候才能从中获取元素，放入DelayQueue中，是必须实现Delayed接口的。
优点:实现简单,效率高,任务触发时间延迟低。
缺点:
服务器重启后，数据全部消失，怕宕机
因为内存条件限制的原因，比如下单未付款的订单数太多，那么很容易就出现OOM异常
数据内存态，不可靠
3.时间轮算法时间轮TimingWheel是一种高效、低延迟的调度数据结构，底层采用数组实现存储任务列表的环形队列，示意图如下：时间轮
时间轮算法可以类比于时钟，如上图箭头（指针）按某一个方向按固定频率轮动，每一次跳动称为一个 tick。这样可以看出定时轮由个3个重要的属数，ticksPerWheel（一轮的tick数），tickDuration（一个tick的持续时间）以及 timeUnit（时间单位），例如当ticksPerWheel=60，tickDuration=1，timeUnit=秒，这就和现实中的始终的秒针走动完全类似了。
如果当前指针指在1上面，我有一个任务需要4秒以后执行，那么这个执行的线程回调或者消息将会被放在5上。那如果需要在20秒之后执行怎么办，由于这个环形结构槽数只到8，如果要20秒，指针需要多转2圈。位置是在2圈之后的5上面（20 % 8 + 1）
优点:效率高,任务触发时间延迟时间比delayQueue低
缺点:
服务器重启后，数据全部消失，怕宕机
容易就出现OOM异常
数据内存态，不可靠
4.使用消息队列使用RabbitMQ死信队列依赖于RabbitMQ的两个特性：TTL和DLX。
TTL：Time To Live，消息存活时间，包括两个维度：队列消息存活时间和消息本身的存活时间。
DLX：Dead Letter Exchange，死信交换器。
优点:异步交互可以削峰,高效,可以利用rabbitmq的分布式特性轻易的进行横向扩展,消息支持持久化增加了可靠性。
缺点:
1.本身的易用度要依赖于rabbitMq的运维.因为要引用rabbitMq,所以复杂度和成本变高
2.RabbitMq是一个消息中间件;延迟队列只是其中一个小功能,如果团队技术栈中本来就是使用RabbitMq那还好,如果不是,那为了使用延迟队列而去部署一套RabbitMq成本有点大;
5.Redis的Zset实现延时任务为什么采用Redis的ZSet实现延迟任务？
zset数据类型的去重有序（分数排序）特点进行延迟。例如：时间戳作为score进行排序
5.1 思路分析项目启动时启用一条线程，线程用于间隔一定时间去查询redis的待执行任务。其任务jobId为业务id，值为要执行的时间。
查询到执行的任务时，将其从redis的信息中进行删除。（删除成功才执行延时任务，否则不执行，这样可以避免分布式系统延时任务多次执行。）
删除redis中的记录之后，执行任务。将执行jobId也就是业务id对应的任务。
实际场景中，还会涉及延时任务修改，删除等，这些场景可以指定标记,修改标识即可，当然也可以在业务逻辑中做补充条件的判断。
Redis 有序集合是 string 类型元素的集合,且不允许重复的成员。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。有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。
常用命令
ZADD命令 : 将一个或多个成员元素及其分数值加入到有序集当中，或者更新已存在成员的分数
ZCARD命令 : 获取有序集合的成员数
ZRANGEBYSCORE: 通过分数返回有序集合指定区间内的成员
ZREM : 移除有序集合中的一个或多个成员
java中操作简单介绍
1.add(K key, V value, double score)
添加元素到变量中同时指定元素的分值。
redisTemplate.opsForZSet().add("zSetValue","A",1);
2.rangeByScore(K key, double min, double max)
根据设置的score获取区间值。
zSetValue = redisTemplate.opsForZSet().rangeByScore("zSetValue",1,2);
3.rangeByScore(K key, double min, double max,long offset, long count)
根据设置的score获取区间值从给定下标和给定长度获取最终值。
zSetValue = redisTemplate.opsForZSet().rangeByScore("zSetValue",1,5,1,3);
4.rangeWithScores(K key, long start, long end)
获取RedisZSetCommands.Tuples的区间值。
Set<ZSetOperations.TypedTuple<Object>> typedTupleSet = redisTemplate.opsForZSet().rangeWithScores("typedTupleSet",1,3);
Iterator<ZSetOperations.TypedTuple<Object>> iterator = typedTupleSet.iterator();
while (iterator.hasNext()){
ZSetOperations.TypedTuple<Object> typedTuple = iterator.next();
Object value = typedTuple.getValue();
double score = typedTuple.getScore();
}
5.删除成员
redisTemplate.opsForZSet().remove("myZset","a","b");
以下代码可以直接使用-基于Spring Boot项目
5.3 延时队列工厂代码中注释有详细介绍
/**
* 延时队列工厂
*
**/
@Slf4j
public abstract class AbstractDelayQueueMachineFactory {
@Autowired
private RedisUtil redisUtil;
@Autowired
private ThreadPoolTaskExecutor asyncTaskExecutor;
/**
* 插入任务id
*
* @param jobId 任务id(队列内唯一)
* @param time 延时时间(单位 :毫秒)
* @return 是否插入成功
*/
public boolean addJob(String jobId, Integer time) {
Calendar instance = Calendar.getInstance();
//增加延时时间,获取最终触发时间
instance.add(Calendar.MILLISECOND, time);
long delayMillisecond = instance.getTimeInMillis();
log.info("延时队列添加问题{}",jobId);
return redisUtil.zAdd(setDelayQueueName(), delayMillisecond, jobId);
}
/**
* 删除任务id
*
* @param jobId 任务id(队列内唯一)
*/
public boolean removeJob(String jobId) {
Long num = redisUtil.zRemove(setDelayQueueName(), jobId);
if (num > 0) return true;
return false;
}
/**
* 延时队列机器开始运作
*/
private void startDelayQueueMachine() {
log.info("延时队列{}开始启动", setDelayQueueName());
// 监听redis队列
while (true) {
try {
// 获取当前时间前的任务列表
Set<ZSetOperations.TypedTuple<Object>> tuples = redisUtil.zRangeByScore(setDelayQueueName(), 0, System.currentTimeMillis() );
// 如果任务不为空
if (!CollectionUtils.isEmpty(tuples)) {
log.info("延时任务开始执行:{}", JSONUtil.toJsonStr(tuples));
Iterator<ZSetOperations.TypedTuple<Object>> iterator = tuples.iterator();
while (iterator.hasNext()){
ZSetOperations.TypedTuple<Object> typedTuple = iterator.next();
String questionId = Convert.toStr(typedTuple.getValue());
// 移除缓存，如果移除成功则表示当前线程处理了延时任务，则执行延时任务
// 删除成功才执行延时任务，否则不执行，这样可以避免分布式系统延时任务多次执行
Long num = redisUtil.zRemove(setDelayQueueName(), questionId);
// 如果移除成功, 则执行
if (num > 0) {
asyncTaskExecutor.execute(() -> invoke(questionId));
}
}
}
} catch (Exception e) {
log.error("处理延时任务发生异常,异常原因为{}", e.getMessage(), e);
} finally {
// 间隔()分钟执行一次
//根据业务场景设置对应时间
try {
TimeUnit.MINUTES.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 最终执行的任务方法
*
* @param jobId 任务id
*/
public abstract void invoke(String jobId);
/**
* 要实现延时队列的名字
*/
public abstract String setDelayQueueName();
//Spring Boot初始化时开启一条线程运行
@PostConstruct
public void init() {
new Thread(this::startDelayQueueMachine).start();
}
}
addJob方法是添加任务id和延时时间(单位毫秒)
redisUtil.zRangeByScore ::根据设置的score获取区间值
@PostConstruct注解:是针对Bean的初始化完成之后做一些事情，比如注册一些监听器..(初始化实现方案有很多可自行选择)
为什么先删除后执行业务逻辑?
删除成功才执行延时任务，否则不执行，这样可以避免分布式系统延时任务多次执行
5.4 RedisUtil工具类@Component
@Slf4j
public class RedisUtil {
@Autowired
private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
/**
* 向Zset里添加成员
*
* @param key key值
* @param score 分数，通常用于排序
* @param value 值
* @return 增加状态
*/
public boolean zAdd(String key, long score, String value) {
Boolean result = redisTemplate.opsForZSet().add(key, value, score);
return result;
}
/**
* 获取 某key 下 某一分值区间的队列
*
* @param key 缓存key
* @param from 开始时间
* @param to 结束时间
* @return 数据
*/
public Set<ZSetOperations.TypedTuple<Object>> zRangeByScore(String key, int from, long to) {
Set<ZSetOperations.TypedTuple<Object>> set = redisTemplate.opsForZSet().rangeByScoreWithScores(key, from, to);
return set;
}
/**
* 移除 Zset队列值
*
* @param key key值
* @param value 删除的集合
* @return 删除数量
*/
public Long zRemove(String key, String... value) {
return redisTemplate.opsForZSet().remove(key, value);
}
}
5.5 测试延时队列
继承上文中的延时队列工厂重写invoke(处理业务)和setDelayQueueName--延时队列名称也就是Zset中的key值
/**
* 测试延时队列
*
*/
@Slf4j
@Component
public class DelayQueue extends AbstractDelayQueueMachineFactory {
@Autowired
private ZnjExpertConsultQuestionRecordMapper questionRecordMapper;
/**
* 处理业务逻辑
*/
@Override
public void invoke(String jobId) {
Integer questionId = Convert.toInt(jobId);
ZnjExpertConsultQuestionRecordEntity questionRecordEntity = questionRecordMapper.selectById(questionId);
Boolean flag = znjExpertConsultService.whetherEnd(questionRecordEntity);
/**
* 延时队列名统一设定
*/
@Override
public String setDelayQueueName() {
return "expert_consult:delay_queue";
}
}
运行成功,当Redis中有任务时,则执行任务即可
使用redis zset来实现延时任务,总体类说是可行的
实时性: 允许存在一定时间内的误差(可以通过时间设定)
高可用性:支持单机,支持集群
消息可靠性: 保证至少被消费一次
消息持久化: 基于Redis自身的持久化特性,上面的消息可靠性基于Redis的持久化,所以如果redis数据丢失,意味着延迟消息的丢失,不过可以做主备和集群保证
以上就是Redis 延时任务实现及与定时任务区别详解的详细内容，更多关于Redis延时任务定时任务的资料请关注软件开发网其它相关文章！
