JAVA：利用Redis实现延时队列的技术解析与实现_java redis 延迟消息队列

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1、简述

随着互联网的快速发展，很多场景下需要实现消息的延时处理，比如订单超时未支付自动取消、消息重试机制等。为了解决这类问题，我们可以借助Redis这个高性能的内存数据库来实现延时队列，本文将介绍如何利用Redis实现延时队列以及实现过程中需要注意的一些技术细节。

2、思路

在Redis中，可以利用有序集合（Sorted Set）的特性来实现延时队列。有序集合允许我们为集合中的每个成员分配一个分数（Score），并根据分数的排序来获取成员。我们可以将消息的到期时间作为成员的分数，然后利用Redis的命令来获取当前时间之前的所有消息，即到期需要处理的消息。

下面是利用Redis实现延时队列的基本步骤：

• 消息的入队
  当需要延时处理的消息产生时，将消息的内容以及到期时间（即需要处理的时间）作为一个成员添加到Redis的有序集合中，其中成员的分数为到期时间。

• 消息的出队
  定期轮询Redis的有序集合，获取当前时间之前的所有消息，即到期需要处理的消息，然后从有序集合中移除这些消息并进行处理。

3、实现实例

下面是一个使用Java实现延时队列的简单示例：

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.Tuple;

import java.util.Set;

public class RedisDelayedQueueExample {

    private static final String QUEUE_KEY = "delayed_queue";
    private Jedis jedis;

    public RedisDelayedQueueExample() {
        jedis = new Jedis("192.168.1.181",6379);
        jedis.auth("123456?");
    }

    public void push(String message, long delay) {
        long score = System.currentTimeMillis() + delay;
        jedis.zadd(QUEUE_KEY, score, message);
    }

    public String pop() {
        Set<Tuple> messages = jedis.zrangeByScoreWithScores(QUEUE_KEY, 0, System.currentTimeMillis(), 0, 1);
        if (messages.isEmpty()) {
            return null;
        }

        Tuple message = messages.iterator().next();
        String messageValue = message.getElement();
        jedis.zrem(QUEUE_KEY, messageValue);
        return messageValue;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        RedisDelayedQueueExample example = new RedisDelayedQueueExample();

        // 将消息推送到延时队列
        example.push("message1", 5000);
        example.push("message2", 10000);

        // 从延时队列中弹出消息
        System.out.println(example.pop()); // null

        // 等待5秒钟
        Thread.sleep(5000);

        // 从延时队列中弹出消息
        System.out.println(example.pop()); // message1

        // 等待5秒钟
        Thread.sleep(5000);

        // 从延时队列中弹出消息
        System.out.println(example.pop()); // message2
    }
}
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3、指令解析

• ZADD
  Redis ZADD 命令将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。
  如果某个 member 已经是有序集的成员，那么更新这个 member 的 score 值，并通过重新插入这个 member 元素，来保证该 member 在正确的位置上。

ZADD key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...] 

127.0.0.1:6379> ZADD stu:1 90 math 85 English 90 history #创建有集合
(integer) 3
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• ZREM
  Redis ZREM 命令移除有序集 key 中的一个或多个成员，不存在的成员将被忽略。当 key 存在但不是有序集类型时，返回一个错误。

ZREM key member [member ...]

127.0.0.1:6379> ZADD web:uv 1350 www.biancheng.net 1200 c.biancheng.net 2000 www.jd.com
(integer) 3
127.0.0.1:6379> ZREM web:uv www.jd.com  #删除有序集合成员,也可以同时移除多个成员
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZRANGE web:uv 0 2
1) "c.biancheng.net"
2) "www.biancheng.net"
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• ZRANGEBYSCORE
  Redis ZRANGEBYSCORE 命令返回有序集合 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)顺序排列。
  可选参数 LIMIT 指定返回结果的数量及区间(就像SQL中的 SELECT LIMIT offset, count )，注意当 offset 很大时，定位 offset 的操作可能需要遍历整个有序集，此过程最坏复杂度为 O(N) 时间。
  可选参数 WITHSCORES 决定结果集是单单返回有序集的成员，还是将有序集成员及其 score 值一起返回。该选项自 Redis 2.0 版本起可用。

ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]

127.0.0.1:6379> ZADD salary 3000 jack 3500 helen 2880 john 4000 simith 6000 rose
(integer) 5
127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 4 #浏览所有元素
1) "john"
2) "jack"
3) "helen"
4) "simith"
5) "rose"
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary 1000 2500 WITHSCORES limit 1 1 #限制返回元素的数量
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary 1000 4000 WITHSCORES limit 1 1
1) "jack"
2) "3000"
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary 1000 4000 WITHSCORES limit 1 4  #偏移量为1，数量为4
1) "jack"
2) "3000"
3) "helen"
4) "3500"
5) "simith"
6) "4000"
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5、总结

本文介绍了利用Redis实现延时队列的原理和实现步骤，并给出了使用Java实现的示例代码。延时队列是实现消息延时处理的常见解决方案之一，在实际项目中具有广泛的应用场景。通过合理地设计和使用延时队列，可以提高系统的可靠性和稳定性，减少不必要的资源浪费。