RabbitMQ 延迟队列详解

原创

959_1x 2022-07-10 00:35:46 博主文章分类：中间件 ©著作权

文章标签 java-rabbitmq rabbitmq 分布式 spring java 文章分类 虚拟化云计算

©著作权归作者所有：来自51CTO博客作者959_1x的原创作品，请联系作者获取转载授权，否则将追究法律责任

文章目录

1.延迟队列概念
2.延迟队列使用场景
3.RabbitMQ 中的 TTL

3.1 消息设置 TTL
3.2 设置队列 TTL
3.3 两者的区别

4.延迟队列实践演练

4.1 整合 springboot
4.2 队列 TTL
4.3 延时队列优化
4.4 Rabbitmq 插件实现延迟队列

5.总结

1.延迟队列概念

延迟队列存储的对象时对应的延迟消息，所谓“延迟消息”是指当消息呗发送以后，并不想让消费者立刻拿到消息，而是等待特定时间后，消费者才能拿到这个消息进行消费。

2.延迟队列使用场景

1、订单在十分钟之内未支付则自动取消
2、新创建的店铺，如果在十天内都没有上传过商品，则自动发送消息提醒。
3、用户注册成功后，如果三天内没有登录则进行短信提醒。
4、用户发起退款后，如果三天内没有得到处理则通知相关运营人员。
5、预定会议后，需要在预定时间点前十分钟通知各个与会人员参加会议。

这些场景都有一个特点，需要在某个时间发生之后或者之前的指定时间点完成某一项任务，如：发生订单生成事件，在十分钟之后检查该订单支付状态，然后将未支付的订单进行关闭。看起来似乎使用定时任务，一直轮询数据，每秒查一次，然后取出需要被处理的数据进行处理就可以了。如果数据量比较少，确实可以这样做，比如：对于“如果账单一周内未支付则进行自动结算”这样的需求，如果对于时间不是严格限制，而是宽松意义上的一周，那么每天晚上跑个定时任务检查一下所有未支付的账单，确实也是一个可行的方案。但对于数据量比较大，并且时效性较强的场景，如：“订单十分钟内未支付则关闭”，短期内未支付的订单数据可能会很多，活动期间甚至会达到百万甚至千万级别，对这么庞大的数据量仍旧使用轮询的方式显然是不可取的，很可能在一秒内无法完成所有订单的检查，同时会给数据库带来很大压力，无法满足业务要求而且性能低下。

3.RabbitMQ 中的 TTL

TTL 是 RabbitMQ 中一个消息或者队列的属性，表明一条消息或者该队列中的所有消息的最大存活时间，单位是毫秒。目前有两种方法可以设置消息的 TTL。第一种方法是通过队列属性设置，队列中所有消息都有相同的过期时间。第二种方法是对消息本身进行单独设置，每条消息的 TTL 可以不同。如果两种方法一起使用，则消息的 TTL 以两者之间较小的那个数值为准。消息在队列中的生存时间一旦超过设置的 TTL 值时，就会变成“死信”。

3.1 消息设置 TTL

针对每条消息设置 TTL 的方法时在 channel.basicPublish 方法中加入 expiration 的属性参数，单位为毫秒。

RabbitMQ 延迟队列详解_java-rabbitmq

AMQP.BasicProperties properties = new AMQP.BasicProperties()
                .builder().expiration("10000")
                .build();

3.2 设置队列 TTL

创建队列的时候设置队列的“x-message-ttl”属性

RabbitMQ 延迟队列详解_spring_02

3.3 两者的区别

如果设置了队列的 TTL 属性，那么一旦消息过期，就会被队列丢弃（如果配置了死信队列则会被丢到死信队列中），而第二种方式，消息即使过期，也不一定会被马上丢弃，因为消息是否过期是在即将投递到消费者之前判定的，如果当前队列有严重的消息积压情况，则已过期的消息也许还能存活较长时间；另外，还需要注意一点是，如果不设置 TTL，表示消息永远不会过期，如果将 TTL 设置为 0，则表示除非此时可以直接投递该消息到消费者，否则该消息将会别丢弃。

4.延迟队列实践演练

4.1 整合 springboot

<!--RabbitMQ 依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!--可以将 Java 对象转换为 JSON 格式，当然它也可以将 JSON 字符串转换为 Java 对象-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>fastjson</artifactId>
            <version>1.2.47</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
        <!--swagger-->
        <dependency>
            <groupId>io.springfox</groupId>
            <artifactId>springfox-swagger2</artifactId>
            <version>2.9.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.springfox</groupId>
            <artifactId>springfox-swagger-ui</artifactId>
            <version>2.9.2</version>
        </dependency>
        <!--RabbitMQ 测试依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.amqp</groupId>
            <artifactId>spring-rabbit-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

spring.rabbitmq.host=192.168.56.10
spring.rabbitmq.port=5672
spring.rabbitmq.username=guest
spring.rabbitmq.password=guest

Swagger

package com.lian.rabbitmq.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import springfox.documentation.builders.ApiInfoBuilder;
import springfox.documentation.service.ApiInfo;
import springfox.documentation.service.Contact;
import springfox.documentation.spi.DocumentationType;
import springfox.documentation.spring.web.plugins.Docket;
import springfox.documentation.swagger2.annotations.EnableSwagger2;

@EnableSwagger2
@Configuration
public class SwaggerConfig {
    @Bean
    public Docket webApiConfig() {
        return new Docket(DocumentationType.SWAGGER_2)
                .groupName("webApi")
                .apiInfo(webApiInfo())
                .select()
                .build();
    }

    private ApiInfo webApiInfo() {
        return new ApiInfoBuilder()
                .title("rabbitmq 接口文档")
                .description("本文档描述了 rabbitmq 微服务接口定义")
                .version("1.0")
                .contact(new Contact("muzhen", "http://lian.com",
                        "111111@qq.com"))
                .build();
    }
}

4.2 队列 TTL

创建两个正常队列 QA 和 QB，两者队列 TTL 分别设置为 10S 和 40S，然后在创建一个正常交换机 X 和死信交换机 Y，它们的类型都是 direct，创建一个死信队列 QD，它们的绑定关系如下：

RabbitMQ 延迟队列详解_rabbitmq_03

死信交换机 Y 用路由key为YD的routingKey 和正常队列AQ和QB 绑定

2个交换机：X 正常交换机，Y死信交换机
3个队列：QA正常队列、QB正常队列、QD死信队列
绑定关系：X正常交换机和QA\QB绑定，Y死信交换机和QD绑定

Config

package com.lian.rabbitmq.config;

import org.springframework.amqp.core.*;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@Configuration
public class TtlQueueConfig {

    //普通交换机的名称
    public final static String X_EXCHANGE = "X";
    //死信交换机的名称
    public final static String Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE = "Y";
    //普通队列的名称
    public final static String QUEUE_A = "QA";
    public final static String QUEUE_B = "QB";
    //死信队列的名称
    public final static String DEAD_LETTER_QUEUE = "QD";

    //声明交换机 xExchange 别名
    @Bean("xExchange")
    public DirectExchange xExchange(){
        return new DirectExchange(X_EXCHANGE);
    }
    //声明交换机 yExchange 别名
    @Bean("yExchange")
    public DirectExchange yExchange(){
        return new DirectExchange(Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
    }

    //声明普通队列 TTL 为10s
    @Bean("queueA")
    public Queue queueA(){
        //正常队列绑定死信交换机信息，因为正常队列消息会变为死信
        Map<String, Object> arguments = new HashMap<>();
        //正常队列设置死信交换机 参数 key 是固定值
        arguments.put("x-dead-letter-exchange",Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
        //正常队列设置死信 routing-key 参数 key 是固定值
        arguments.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
        //设置过期时间 10s,单位是ms，可以在消费者正常队列处设置，也可以在生产者发送处设置
        arguments.put("x-message-ttl",10000);
        return QueueBuilder.durable(QUEUE_A).withArguments(arguments).build();
    }
    //声明普通队列 TTL 为40s
    @Bean("queueB")
    public Queue queueB(){
        //正常队列绑定死信交换机信息，因为正常队列消息会变为死信
        Map<String, Object> arguments = new HashMap<>();
        //正常队列设置死信交换机 参数 key 是固定值
        arguments.put("x-dead-letter-exchange",Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
        //正常队列设置死信 routing-key 参数 key 是固定值
        arguments.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
        //设置过期时间 40s,单位是ms，可以在消费者正常队列处设置，也可以在生产者发送处设置
        arguments.put("x-message-ttl",40000);
        return QueueBuilder.durable(QUEUE_B).withArguments(arguments).build();
    }
    //声明死信队列
    @Bean("queueD")
    public Queue queueD(){
        //没有参数
        return QueueBuilder.durable(DEAD_LETTER_QUEUE).build();
    }

    //五大组件完毕，开始互相绑定
    @Bean
    public Binding queueABindingX(@Qualifier("queueA") Queue queueA,
                                  @Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
        //将 X 正常交换机和 QA 队列 绑定
        return BindingBuilder.bind(queueA).to(xExchange).with("XA");
    }
    @Bean
    public Binding queueBBindingX(@Qualifier("queueB") Queue queueB,
                                  @Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
        //将 X 正常交换机和 QB 队列 绑定
        return BindingBuilder.bind(queueB).to(xExchange).with("XB");
    }
    @Bean
    public Binding queueABindingY(@Qualifier("queueD") Queue queueD,
                                  @Qualifier("yExchange") DirectExchange yExchange){
        //将 Y 死信交换机和 QD 死信队列 绑定
        return BindingBuilder.bind(queueD).to(yExchange).with("YD");
    }
}

Producer

package com.lian.rabbitmq.config;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.Date;

/**
 * 发送延迟消息
 */
@Slf4j
@RequestMapping("/ttl")
@RestController
public class SendMsgController {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @GetMapping("/sendMsg/{message}")
    public void sendMsg(@PathVariable String message){
        log.info("当前时间：{},发送一条信息给两个 TTL 队列:{}", new Date(), message);
        rabbitTemplate.convertAndSend("X","XA","消息来自ttl为10s的队列"+message);
        rabbitTemplate.convertAndSend("X","XB","消息来自ttl为40s的队列"+message);
    }
}

Consumer

package com.lian.rabbitmq.config;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.core.Message;
import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener;
import org.springframework.stereotype.Component;


import java.util.Date;

@Slf4j
@Component
public class DeadLetterQueueConsumer {

    @RabbitListener(queues = "QD")
    public void received(Message message, Channel channel) throws Exception{
        String msg = new String(message.getBody());
        log.info("当前时间：{},收到死信队列信息{}", new Date().toString(), msg);
    }

}

发起一个请求 http://localhost:8080/ttl/sendMsg/1

2022-07-29 19:20:09.641  INFO 15732 --- [nio-8080-exec-1] c.l.rabbitmq.config.SendMsgController    : 当前时间：Thu Jul 29 19:20:09 CST 2022,发送一条信息给两个 TTL 队列:1
2022-07-29 19:20:19.893  INFO 15732 --- [ntContainer#0-1] c.l.r.config.DeadLetterQueueConsumer     : 当前时间：Thu Jul 29 19:20:19 CST 2022,收到死信队列信息消息来自ttl为10s的队列1
2022-07-29 19:20:49.756  INFO 15732 --- [ntContainer#0-1] c.l.r.config.DeadLetterQueueConsumer     : 当前时间：Thu Jul 29 19:20:49 CST 2022,收到死信队列信息消息来自ttl为40s的队列1

第一条消息在 10S 后变成了死信消息，然后被消费者消费掉，第二条消息在 40S 之后变成了死信消息，然后被消费掉，这样一个延时队列就打造完成了。不过，如果这样使用的话，岂不是每增加一个新的时间需求，就要新增一个队列，这里只有 10S 和 40S两个时间选项，如果需要一个小时后处理，那么就需要增加 TTL 为一个小时的队列，如果是预定会议室然后提前通知这样的场景，岂不是要增加无数个队列才能满足需求？

4.3 延时队列优化

在这里新增了一个队列 QC,绑定关系如下,该队列不设置 TTL 时间

RabbitMQ 延迟队列详解_java_04

Consumer

package com.lian.rabbitmq.config;

import org.springframework.amqp.core.*;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@Configuration
public class TtlQueueConfig2 {

    //普通交换机的名称
    public final static String X_EXCHANGE = "X";
    //死信交换机的名称
    public final static String Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE = "Y";
    //普通队列的名称
    public final static String QUEUE_A = "QA";
    public final static String QUEUE_B = "QB";
    public final static String QUEUE_C = "QC";
    //死信队列的名称
    public final static String DEAD_LETTER_QUEUE = "QD";

    //声明交换机 xExchange 别名
    @Bean("xExchange")
    public DirectExchange xExchange(){
        return new DirectExchange(X_EXCHANGE);
    }
    //声明交换机 yExchange 别名
    @Bean("yExchange")
    public DirectExchange yExchange(){
        return new DirectExchange(Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
    }

    //声明普通队列 TTL 为10s
    @Bean("queueA")
    public Queue queueA(){
        //正常队列绑定死信交换机信息，因为正常队列消息会变为死信
        Map<String, Object> arguments = new HashMap<>();
        //正常队列设置死信交换机 参数 key 是固定值
        arguments.put("x-dead-letter-exchange",Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
        //正常队列设置死信 routing-key 参数 key 是固定值
        arguments.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
        //设置过期时间 10s,单位是ms，可以在消费者正常队列处设置，也可以在生产者发送处设置
        arguments.put("x-message-ttl",10000);
        return QueueBuilder.durable(QUEUE_A).withArguments(arguments).build();
    }
    //声明普通队列 TTL 为40s
    @Bean("queueB")
    public Queue queueB(){
        //正常队列绑定死信交换机信息，因为正常队列消息会变为死信
        Map<String, Object> arguments = new HashMap<>();
        //正常队列设置死信交换机 参数 key 是固定值
        arguments.put("x-dead-letter-exchange",Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
        //正常队列设置死信 routing-key 参数 key 是固定值
        arguments.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
        //设置过期时间 40s,单位是ms，可以在消费者正常队列处设置，也可以在生产者发送处设置
        arguments.put("x-message-ttl",40000);
        return QueueBuilder.durable(QUEUE_B).withArguments(arguments).build();
    }
    //声明普通队列 TTL 为40s
    @Bean("queueC")
    public Queue queueC(){
        //正常队列绑定死信交换机信息，因为正常队列消息会变为死信
        Map<String, Object> arguments = new HashMap<>();
        //正常队列设置死信交换机 参数 key 是固定值
        arguments.put("x-dead-letter-exchange",Y_DEAD_LETTER_EXCHANGE);
        //正常队列设置死信 routing-key 参数 key 是固定值
        arguments.put("x-dead-letter-routing-key", "YD");
        return QueueBuilder.durable(QUEUE_C).withArguments(arguments).build();
    }
    //声明死信队列
    @Bean("queueD")
    public Queue queueD(){
        //没有参数
        return QueueBuilder.durable(DEAD_LETTER_QUEUE).build();
    }

    //五大组件完毕，开始互相绑定
    @Bean
    public Binding queueABindingX(@Qualifier("queueA") Queue queueA,
                                  @Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
        //将 X 正常交换机和 QA 队列 绑定
        return BindingBuilder.bind(queueA).to(xExchange).with("XA");
    }
    @Bean
    public Binding queueBBindingX(@Qualifier("queueB") Queue queueB,
                                  @Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
        //将 X 正常交换机和 QB 队列 绑定
        return BindingBuilder.bind(queueB).to(xExchange).with("XB");
    }
    @Bean
    public Binding queueCBindingX(@Qualifier("queueC") Queue queueC,
                                  @Qualifier("xExchange") DirectExchange xExchange){
        //将 X 正常交换机和 QB 队列 绑定
        return BindingBuilder.bind(queueC).to(xExchange).with("XC");
    }
    @Bean
    public Binding queueABindingY(@Qualifier("queueD") Queue queueD,
                                  @Qualifier("yExchange") DirectExchange yExchange){
        //将 Y 死信交换机和 QD 死信队列 绑定
        return BindingBuilder.bind(queueD).to(yExchange).with("YD");
    }
}

Producer

package com.lian.rabbitmq.config;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.Date;

/**
 * 发送延迟消息
 */
@Slf4j
@RequestMapping("/ttl")
@RestController
public class SendMsgController2 {

    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @GetMapping("sendExpirationMsg/{message}/{ttlTime}")
    public void sendMsg(@PathVariable String message, @PathVariable String ttlTime){
        log.info("当前时间：{},发送一条时长{}毫秒ttl信息给队列", new Date().toString(), message, ttlTime);
        rabbitTemplate.convertAndSend("X","XA","消息来自ttl为10s的队列"+message);
        rabbitTemplate.convertAndSend("X","XC",message,msg -> {
            //发送消息的时候，延迟时长
            msg.getMessageProperties().setExpiration(ttlTime);
            return msg;
        });
    }
}

http://localhost:8080/ttl/sendExpirationMsg/你好 1/20000
http://localhost:8080/ttl/sendExpirationMsg/你好 2/2000

按道理将应该是发送2秒的队列消息先被消费，可是 20秒的队列却先被消费了，2秒队列并没有按时死亡

RabbitMQ 延迟队列详解_spring_05

看起来似乎没什么问题，但是在最开始的时候，就介绍过如果使用在消息属性上设置 TTL 的方式，消息可能并不会按时“死亡“，因为 RabbitMQ 只会检查第一个消息是否过期，如果过期则丢到死信队列，如果第一个消息的延时时长很长，而第二个消息的延时时长很短，第二个消息并不会优先得到执行。

4.4 Rabbitmq 插件实现延迟队列

rabbitmq_delayed_message_exchange 插件，然后解压放置到 RabbitMQ 的插件目录。进入 RabbitMQ 的安装目录下的 plgins 目录，执行下面命令让该插件生效，然后重启 RabbitMQ

/usr/lib/rabbitmq/lib/rabbitmq_server-3.8.8/plugins
rabbitmq-plugins enable

Config

@Configuration
public class DelayedQueueConfig {
 public static final String DELAYED_QUEUE_NAME = "delayed.queue";
 public static final String DELAYED_EXCHANGE_NAME = "delayed.exchange";
 public static final String DELAYED_ROUTING_KEY = "delayed.routingkey";
 @Bean
 public Queue delayedQueue() {
 return new Queue(DELAYED_QUEUE_NAME);
 }
 //自定义交换机 我们在这里定义的是一个延迟交换机
 @Bean
 public CustomExchange delayedExchange() {
 Map<String, Object> args = new HashMap<>();
 //自定义交换机的类型
 args.put("x-delayed-type", "direct");
 return new CustomExchange(DELAYED_EXCHANGE_NAME, "x-delayed-message", true, false, 
args);
 }
 @Bean
 public Binding bindingDelayedQueue(@Qualifier("delayedQueue") Queue queue,
 @Qualifier("delayedExchange") CustomExchange 
delayedExchange) {
 return 
BindingBuilder.bind(queue).to(delayedExchange).with(DELAYED_ROUTING_KEY).noargs();
 } }

Consumer

public static final String DELAYED_QUEUE_NAME = "delayed.queue";
@RabbitListener(queues = DELAYED_QUEUE_NAME)
public void receiveDelayedQueue(Message message){
 String msg = new String(message.getBody());
 log.info("当前时间：{},收到延时队列的消息：{}", new Date().toString(), msg);
}

Producer

public static final String DELAYED_EXCHANGE_NAME = "delayed.exchange";
public static final String DELAYED_ROUTING_KEY = "delayed.routingkey";
@GetMapping("sendDelayMsg/{message}/{delayTime}")
public void sendMsg(@PathVariable String message,@PathVariable Integer delayTime) {
 rabbitTemplate.convertAndSend(DELAYED_EXCHANGE_NAME, DELAYED_ROUTING_KEY, message, 
correlationData ->{
 correlationData.getMessageProperties().setDelay(delayTime);
 return correlationData;
 });
 log.info(" 当 前 时 间 ： {}, 发送一条延迟 {} 毫秒的信息给队列 delayed.queue:{}", new 
Date(),delayTime, message);
}

http://localhost:8080/ttl/sendDelayMsg/come on baby1/20000
http://localhost:8080/ttl/sendDelayMsg/come on baby2/2000

RabbitMQ 延迟队列详解_spring_06

第二个消息被先消费掉了，符合预期

5.总结

延时队列在需要延时处理的场景下非常有用，使用 RabbitMQ 来实现延时队列可以很好的利用
RabbitMQ 的特性，如：消息可靠发送、消息可靠投递、死信队列来保障消息至少被消费一次以及未被正确处理的消息不会被丢弃。另外，通过 RabbitMQ 集群的特性，可以很好的解决单点故障问题，不会因为单个节点挂掉导致延时队列不可用或者消息丢失。
当然，延时队列还有很多其它选择，比如利用 Java 的 DelayQueue，利用 Redis 的 zset，利用 Quartz
或者利用 kafka 的时间轮，这些方式各有特点,看需要适用的场景

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