訂單超時未支付自動取消5種實現(xiàn)方案
在開發(fā)中，往往會遇到一些關(guān)于延時任務(wù)的需求。比如最近大家都在忙搶回家的火車票，當你下了一個訂單沒有支付時，會有一個倒計時，提示你半小時之內(nèi)支付，否則會自動取消。這樣的場景是如何實現(xiàn)的呢？
例如
- 生成訂單 30 分鐘未支付，則自動取消
- 生成訂單 60 秒后,給用戶發(fā)短信
對上述的任務(wù)，我們給一個專業(yè)的名字來形容，那就是延時任務(wù)。那么這里就會產(chǎn)生一個問題，這個延時任務(wù)和定時任務(wù)的區(qū)別究竟在哪里呢？一共有如下幾點區(qū)別
- 定時任務(wù)有明確的觸發(fā)時間，延時任務(wù)沒有
- 定時任務(wù)有執(zhí)行周期，而延時任務(wù)在某事件觸發(fā)后一段時間內(nèi)執(zhí)行，沒有執(zhí)行周期
- 定時任務(wù)一般執(zhí)行的是批處理操作是多個任務(wù)，而延時任務(wù)一般是單個任務(wù)
下面，我們以判斷訂單是否超時為例，進行方案分析
方案 1：數(shù)據(jù)庫輪詢
思路
該方案通常是在小型項目中使用，即通過一個線程定時的去掃描數(shù)據(jù)庫，通過訂單時間來判斷是否有超時的訂單，然后進行 update 或 delete 等操作
實現(xiàn)
可以用 quartz 來實現(xiàn)的，簡單介紹一下 maven 項目引入一個依賴如下所示
<dependency>
????<groupId>org.quartz-scheduler</groupId>
????<artifactId>quartz</artifactId>
????<version>2.2.2</version>
</dependency>
調(diào)用 Demo 類 MyJob 如下所示
package?com.rjzheng.delay1;
import?org.quartz.*;
import?org.quartz.impl.StdSchedulerFactory;
public?class?MyJob?implements?Job?{
????public?void?execute(JobExecutionContext?context)?throws?JobExecutionException?{
????????System.out.println("要去數(shù)據(jù)庫掃描啦。。。");
????}
????public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
????????//?創(chuàng)建任務(wù)
????????JobDetail?jobDetail?=?JobBuilder.newJob(MyJob.class)
????????????????.withIdentity("job1",?"group1").build();
????????//?創(chuàng)建觸發(fā)器?每3秒鐘執(zhí)行一次
????????Trigger?trigger?=?TriggerBuilder
????????????????.newTrigger()
????????????????.withIdentity("trigger1",?"group3")
????????????????.withSchedule(
????????????????????????SimpleScheduleBuilder
????????????????????????????????.simpleSchedule()
????????????????????????????????.withIntervalInSeconds(3).
????????????????????????????????repeatForever())
????????????????.build();
????????Scheduler?scheduler?=?new?StdSchedulerFactory().getScheduler();
????????//?將任務(wù)及其觸發(fā)器放入調(diào)度器
????????scheduler.scheduleJob(jobDetail,?trigger);
????????//?調(diào)度器開始調(diào)度任務(wù)
????????scheduler.start();
????}
}
運行代碼，可發(fā)現(xiàn)每隔 3 秒，輸出如下
要去數(shù)據(jù)庫掃描啦。。。
優(yōu)點
- 簡單易行，支持集群操作
缺點
- 對服務(wù)器內(nèi)存消耗大
- 存在延遲，比如你每隔 3 分鐘掃描一次，那最壞的延遲時間就是 3 分鐘
- 假設(shè)你的訂單有幾千萬條，每隔幾分鐘這樣掃描一次，數(shù)據(jù)庫損耗極大
方案 2：JDK 的延遲隊列
思路
該方案是利用 JDK 自帶的 DelayQueue 來實現(xiàn)，這是一個無界阻塞隊列，該隊列只有在延遲期滿的時候才能從中獲取元素，放入 DelayQueue 中的對象，是必須實現(xiàn) Delayed 接口的。DelayedQueue 實現(xiàn)工作流程如下圖所示
- Poll():獲取并移除隊列的超時元素，沒有則返回空
- take():獲取并移除隊列的超時元素，如果沒有則 wait 當前線程，直到有元素滿足超時條件，返回結(jié)果。
實現(xiàn)
定義一個類 OrderDelay 實現(xiàn) Delayed，代碼如下
package?com.rjzheng.delay2;
import?java.util.concurrent.Delayed;
import?java.util.concurrent.TimeUnit;
public?class?OrderDelay?implements?Delayed?{
????private?String?orderId;
????private?long?timeout;
????OrderDelay(String?orderId,?long?timeout)?{
????????this.orderId?=?orderId;
????????this.timeout?=?timeout?+?System.nanoTime();
????}
????public?int?compareTo(Delayed?other)?{
????????if?(other?==?this)?{
????????????return?0;
????????}
????????OrderDelay?t?=?(OrderDelay)?other;
????????long?d?=?(getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS)?-?t.getDelay(TimeUnit.NANOSECONDS));
????????return?(d?==?0)???0?:?((d?<?0)???-1?:?1);
????}
????//?返回距離你自定義的超時時間還有多少
????public?long?getDelay(TimeUnit?unit)?{
????????return?unit.convert(timeout?-?System.nanoTime(),?TimeUnit.NANOSECONDS);
????}
????void?print()?{
????????System.out.println(orderId?+?"編號的訂單要刪除啦。。。。");
????}
}
運行的測試 Demo 為，我們設(shè)定延遲時間為 3 秒
package?com.rjzheng.delay2;
import?java.util.ArrayList;
import?java.util.List;
import?java.util.concurrent.DelayQueue;
import?java.util.concurrent.TimeUnit;
public?class?DelayQueueDemo?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????List<String>?list?=?new?ArrayList<String>();
????????list.add("00000001");
????????list.add("00000002");
????????list.add("00000003");
????????list.add("00000004");
????????list.add("00000005");
????????DelayQueue<OrderDelay>?queue?=?newDelayQueue?<?OrderDelay?>?();
????????long?start?=?System.currentTimeMillis();
????????for?(int?i?=?0;?i?<?5;?i++)?{
????????????//延遲三秒取出
????????????queue.put(new?OrderDelay(list.get(i),?TimeUnit.NANOSECONDS.convert(3,?TimeUnit.SECONDS)));
????????????try?{
????????????????queue.take().print();
????????????????System.out.println("After?"?+?(System.currentTimeMillis()?-?start)?+?"?MilliSeconds");
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????}
????}
}
輸出如下
00000001編號的訂單要刪除啦。。。。
After?3003?MilliSeconds
00000002編號的訂單要刪除啦。。。。
After?6006?MilliSeconds
00000003編號的訂單要刪除啦。。。。
After?9006?MilliSeconds
00000004編號的訂單要刪除啦。。。。
After?12008?MilliSeconds
00000005編號的訂單要刪除啦。。。。
After?15009?MilliSeconds
可以看到都是延遲 3 秒，訂單被刪除
優(yōu)點
- 效率高,任務(wù)觸發(fā)時間延遲低。
缺點
- 服務(wù)器重啟后，數(shù)據(jù)全部消失，怕宕機
- 集群擴展相當麻煩
- 因為內(nèi)存條件限制的原因，比如下單未付款的訂單數(shù)太多，那么很容易就出現(xiàn) OOM 異常
- 代碼復雜度較高
方案 3：時間輪算法
思路
先上一張時間輪的圖(這圖到處都是啦)
時間輪算法可以類比于時鐘，如上圖箭頭（指針）按某一個方向按固定頻率輪動，每一次跳動稱為一個 tick。這樣可以看出定時輪由個 3 個重要的屬性參數(shù)，ticksPerWheel（一輪的 tick 數(shù)），tickDuration（一個 tick 的持續(xù)時間）以及 timeUnit（時間單位），例如當 ticksPerWheel=60，tickDuration=1，timeUnit=秒，這就和現(xiàn)實中的始終的秒針走動完全類似了。
如果當前指針指在 1 上面，我有一個任務(wù)需要 4 秒以后執(zhí)行，那么這個執(zhí)行的線程回調(diào)或者消息將會被放在 5 上。那如果需要在 20 秒之后執(zhí)行怎么辦，由于這個環(huán)形結(jié)構(gòu)槽數(shù)只到 8，如果要 20 秒，指針需要多轉(zhuǎn) 2 圈。位置是在 2 圈之后的 5 上面（20 % 8 + 1）
實現(xiàn)
我們用 Netty 的 HashedWheelTimer 來實現(xiàn) 給 Pom 加上下面的依賴
<dependency>
????<groupId>io.netty</groupId>
????<artifactId>netty-all</artifactId>
????<version>4.1.24.Final</version>
</dependency>
測試代碼 HashedWheelTimerTest 如下所示
package?com.rjzheng.delay3;
import?io.netty.util.HashedWheelTimer;
import?io.netty.util.Timeout;
import?io.netty.util.Timer;
import?io.netty.util.TimerTask;
import?java.util.concurrent.TimeUnit;
public?class?HashedWheelTimerTest?{
????static?class?MyTimerTask?implements?TimerTask?{
????????boolean?flag;
????????public?MyTimerTask(boolean?flag)?{
????????????this.flag?=?flag;
????????}
????????public?void?run(Timeout?timeout)?throws?Exception?{
????????????System.out.println("要去數(shù)據(jù)庫刪除訂單了。。。。");
????????????this.flag?=?false;
????????}
????}
????public?static?void?main(String[]?argv)?{
????????MyTimerTask?timerTask?=?new?MyTimerTask(true);
????????Timer?timer?=?new?HashedWheelTimer();
????????timer.newTimeout(timerTask,?5,?TimeUnit.SECONDS);
????????int?i?=?1;
????????while?(timerTask.flag)?{
????????????try?{
????????????????Thread.sleep(1000);
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????????System.out.println(i?+?"秒過去了");
????????????i++;
????????}
????}
}
輸出如下
1秒過去了
2秒過去了
3秒過去了
4秒過去了
5秒過去了
要去數(shù)據(jù)庫刪除訂單了。。。。
6秒過去了
優(yōu)點
- 效率高,任務(wù)觸發(fā)時間延遲時間比 delayQueue 低，代碼復雜度比 delayQueue 低。
缺點
- 服務(wù)器重啟后，數(shù)據(jù)全部消失，怕宕機
- 集群擴展相當麻煩
- 因為內(nèi)存條件限制的原因，比如下單未付款的訂單數(shù)太多，那么很容易就出現(xiàn) OOM 異常
方案 4：redis 緩存
思路一
利用 redis 的 zset,zset 是一個有序集合，每一個元素(member)都關(guān)聯(lián)了一個 score,通過 score 排序來取集合中的值
添加元素:ZADD key score member [score member …]
按順序查詢元素:ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
查詢元素 score:ZSCORE key member
移除元素:ZREM key member [member …]
測試如下
添加單個元素
redis>?ZADD?page_rank?10?google.com
(integer)?1
添加多個元素
redis>?ZADD?page_rank?9?baidu.com?8?bing.com
(integer)?2
redis>?ZRANGE?page_rank?0?-1?WITHSCORES
1)?"bing.com"
2)?"8"
3)?"baidu.com"
4)?"9"
5)?"google.com"
6)?"10"
查詢元素的score值
redis>?ZSCORE?page_rank?bing.com
"8"
移除單個元素
redis>?ZREM?page_rank?google.com
(integer)?1
redis>?ZRANGE?page_rank?0?-1?WITHSCORES
1)?"bing.com"
2)?"8"
3)?"baidu.com"
4)?"9"
那么如何實現(xiàn)呢？我們將訂單超時時間戳與訂單號分別設(shè)置為 score 和 member,系統(tǒng)掃描第一個元素判斷是否超時，具體如下圖所示
實現(xiàn)一
package?com.rjzheng.delay4;
import?redis.clients.jedis.Jedis;
import?redis.clients.jedis.JedisPool;
import?redis.clients.jedis.Tuple;
import?java.util.Calendar;
import?java.util.Set;
public?class?AppTest?{
????private?static?final?String?ADDR?=?"127.0.0.1";
????private?static?final?int?PORT?=?6379;
????private?static?JedisPool?jedisPool?=?new?JedisPool(ADDR,?PORT);
????public?static?Jedis?getJedis()?{
????????return?jedisPool.getResource();
????}
????//生產(chǎn)者,生成5個訂單放進去
????public?void?productionDelayMessage()?{
????????for?(int?i?=?0;?i?<?5;?i++)?{
????????????//延遲3秒
????????????Calendar?cal1?=?Calendar.getInstance();
????????????cal1.add(Calendar.SECOND,?3);
????????????int?second3later?=?(int)?(cal1.getTimeInMillis()?/?1000);
????????????AppTest.getJedis().zadd("OrderId",?second3later,?"OID0000001"?+?i);
????????????System.out.println(System.currentTimeMillis()?+?"ms:redis生成了一個訂單任務(wù)：訂單ID為"?+?"OID0000001"?+?i);
????????}
????}
????//消費者，取訂單
????public?void?consumerDelayMessage()?{
????????Jedis?jedis?=?AppTest.getJedis();
????????while?(true)?{
????????????Set<Tuple>?items?=?jedis.zrangeWithScores("OrderId",?0,?1);
????????????if?(items?==?null?||?items.isEmpty())?{
????????????????System.out.println("當前沒有等待的任務(wù)");
????????????????try?{
????????????????????Thread.sleep(500);
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????????continue;
????????????}
????????????int?score?=?(int)?((Tuple)?items.toArray()[0]).getScore();
????????????Calendar?cal?=?Calendar.getInstance();
????????????int?nowSecond?=?(int)?(cal.getTimeInMillis()?/?1000);
????????????if?(nowSecond?>=?score)?{
????????????????String?orderId?=?((Tuple)?items.toArray()[0]).getElement();
????????????????jedis.zrem("OrderId",?orderId);
????????????????System.out.println(System.currentTimeMillis()?+?"ms:redis消費了一個任務(wù)：消費的訂單OrderId為"?+?orderId);
????????????}
????????}
????}
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????AppTest?appTest?=?new?AppTest();
????????appTest.productionDelayMessage();
????????appTest.consumerDelayMessage();
????}
}
此時對應輸出如下
可以看到，幾乎都是 3 秒之后，消費訂單。然而，這一版存在一個致命的硬傷，在高并發(fā)條件下，多消費者會取到同一個訂單號，我們上測試代碼 ThreadTest
package?com.rjzheng.delay4;
import?java.util.concurrent.CountDownLatch;
public?class?ThreadTest?{
????private?static?final?int?threadNum?=?10;
????private?static?CountDownLatch?cdl?=?newCountDownLatch(threadNum);
????static?class?DelayMessage?implements?Runnable?{
????????public?void?run()?{
????????????try?{
????????????????cdl.await();
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????????AppTest?appTest?=?new?AppTest();
????????????appTest.consumerDelayMessage();
????????}
????}
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????AppTest?appTest?=?new?AppTest();
????????appTest.productionDelayMessage();
????????for?(int?i?=?0;?i?<?threadNum;?i++)?{
????????????new?Thread(new?DelayMessage()).start();
????????????cdl.countDown();
????????}
????}
}
輸出如下所示
顯然，出現(xiàn)了多個線程消費同一個資源的情況。
解決方案
- (1)用分布式鎖，但是用分布式鎖，性能下降了，該方案不細說。
- (2)對 ZREM 的返回值進行判斷，只有大于 0 的時候，才消費數(shù)據(jù)，于是將 consumerDelayMessage()方法里的
if(nowSecond?>=?score){
????String?orderId?=?((Tuple)items.toArray()[0]).getElement();
????jedis.zrem("OrderId",?orderId);
????System.out.println(System.currentTimeMillis()+"ms:redis消費了一個任務(wù)：消費的訂單OrderId為"+orderId);
}
修改為
if?(nowSecond?>=?score)?{
????String?orderId?=?((Tuple)?items.toArray()[0]).getElement();
????Long?num?=?jedis.zrem("OrderId",?orderId);
????if?(num?!=?null?&&?num?>?0)?{
????????System.out.println(System.currentTimeMillis()?+?"ms:redis消費了一個任務(wù)：消費的訂單OrderId為"?+?orderId);
????}
}
在這種修改后，重新運行 ThreadTest 類，發(fā)現(xiàn)輸出正常了
思路二
該方案使用 redis 的 Keyspace Notifications，中文翻譯就是鍵空間機制，就是利用該機制可以在 key 失效之后，提供一個回調(diào)，實際上是 redis 會給客戶端發(fā)送一個消息。是需要 redis 版本 2.8 以上。
實現(xiàn)二
在 redis.conf 中，加入一條配置
notify-keyspace-events?Ex
運行代碼如下
package?com.rjzheng.delay5;
import?redis.clients.jedis.JedisPool;
import?redis.clients.jedis.JedisPubSub;
public?class?RedisTest?{
????private?static?final?String?ADDR?=?"127.0.0.1";
????private?static?final?int?PORT?=?6379;
????private?static?JedisPool?jedis?=?new?JedisPool(ADDR,?PORT);
????private?static?RedisSub?sub?=?new?RedisSub();
????public?static?void?init()?{
????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????public?void?run()?{
????????????????jedis.getResource().subscribe(sub,?"__keyevent@0__:expired");
????????????}
????????}).start();
????}
????public?static?void?main(String[]?args)?throws?InterruptedException?{
????????init();
????????for?(int?i?=?0;?i?<?10;?i++)?{
????????????String?orderId?=?"OID000000"?+?i;
????????????jedis.getResource().setex(orderId,?3,?orderId);
????????????System.out.println(System.currentTimeMillis()?+?"ms:"?+?orderId?+?"訂單生成");
????????}
????}
????static?class?RedisSub?extends?JedisPubSub?{
????????@Override
????????public?void?onMessage(String?channel,?String?message)?{
????????????System.out.println(System.currentTimeMillis()?+?"ms:"?+?message?+?"訂單取消");
????????}
????}
}
輸出如下
可以明顯看到 3 秒過后，訂單取消了
ps:redis 的 pub/sub 機制存在一個硬傷，官網(wǎng)內(nèi)容如下 原:Because Redis Pub/Sub is fire and forget currently there is no way to use this feature if your application demands reliable notification of events, that is, if your Pub/Sub client disconnects, and reconnects later, all the events delivered during the time the client was disconnected are lost. 翻: Redis 的發(fā)布/訂閱目前是即發(fā)即棄(fire and forget)模式的，因此無法實現(xiàn)事件的可靠通知。也就是說，如果發(fā)布/訂閱的客戶端斷鏈之后又重連，則在客戶端斷鏈期間的所有事件都丟失了。因此，方案二不是太推薦。當然，如果你對可靠性要求不高，可以使用。
優(yōu)點
- (1) 由于使用 Redis 作為消息通道，消息都存儲在 Redis 中。如果發(fā)送程序或者任務(wù)處理程序掛了，重啟之后，還有重新處理數(shù)據(jù)的可能性。
- (2) 做集群擴展相當方便
- (3) 時間準確度高
缺點
- 需要額外進行 redis 維護
方案 5：使用消息隊列
思路
我們可以采用 rabbitMQ 的延時隊列。RabbitMQ 具有以下兩個特性，可以實現(xiàn)延遲隊列
- RabbitMQ 可以針對 Queue 和 Message 設(shè)置 x-message-tt，來控制消息的生存時間，如果超時，則消息變?yōu)?dead letter
- RabbitMQ 的 Queue 可以配置 x-dead-letter-exchange 和 x-dead-letter-routing-key（可選）兩個參數(shù)，用來控制隊列內(nèi)出現(xiàn)了 deadletter，則按照這兩個參數(shù)重新路由。結(jié)合以上兩個特性，就可以模擬出延遲消息的功能,具體的，我改天再寫一篇文章，這里再講下去，篇幅太長。
優(yōu)點
- 高效,可以利用 rabbitmq 的分布式特性輕易的進行橫向擴展,消息支持持久化增加了可靠性。
缺點
- 本身的易用度要依賴于 rabbitMq 的運維.因為要引用 rabbitMq,所以復雜度和成本變高。
原文：https://juejin.cn/post/7181297729979547705
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除了 xxl-job 之外，另一款更強大的分布式任務(wù)調(diào)度框架來了！