面試官問(wèn)：生成訂單30分鐘未支付，則自動(dòng)取消，該怎么實(shí)現(xiàn)？

在開(kāi)發(fā)中，往往會(huì)遇到一些關(guān)于延時(shí)任務(wù)的需求。例如

• 生成訂單30分鐘未支付，則自動(dòng)取消
• 生成訂單60秒后,給用戶發(fā)短信

對(duì)上述的任務(wù)，我們給一個(gè)專(zhuān)業(yè)的名字來(lái)形容，那就是延時(shí)任務(wù)。那么這里就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，這個(gè)延時(shí)任務(wù)和定時(shí)任務(wù)的區(qū)別究竟在哪里呢？一共有如下幾點(diǎn)區(qū)別

定時(shí)任務(wù)有明確的觸發(fā)時(shí)間，延時(shí)任務(wù)沒(méi)有

定時(shí)任務(wù)有執(zhí)行周期，而延時(shí)任務(wù)在某事件觸發(fā)后一段時(shí)間內(nèi)執(zhí)行，沒(méi)有執(zhí)行周期

定時(shí)任務(wù)一般執(zhí)行的是批處理操作是多個(gè)任務(wù)，而延時(shí)任務(wù)一般是單個(gè)任務(wù)

下面，我們以判斷訂單是否超時(shí)為例，進(jìn)行方案分析

方案分析

(1)數(shù)據(jù)庫(kù)輪詢(xún)

思路

該方案通常是在小型項(xiàng)目中使用，即通過(guò)一個(gè)線程定時(shí)的去掃描數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)訂單時(shí)間來(lái)判斷是否有超時(shí)的訂單，然后進(jìn)行update或delete等操作

實(shí)現(xiàn)

博主當(dāng)年早期是用quartz來(lái)實(shí)現(xiàn)的(實(shí)習(xí)那會(huì)的事)，簡(jiǎn)單介紹一下

maven項(xiàng)目引入一個(gè)依賴(lài)如下所示

????org.quartz-scheduler
????quartz
????2.2.2

調(diào)用Demo類(lèi)MyJob如下所示

package?com.rjzheng.delay1;

import?org.quartz.JobBuilder;

import?org.quartz.JobDetail;

import?org.quartz.Scheduler;

import?org.quartz.SchedulerException;

import?org.quartz.SchedulerFactory;

import?org.quartz.SimpleScheduleBuilder;

import?org.quartz.Trigger;

import?org.quartz.TriggerBuilder;

import?org.quartz.impl.StdSchedulerFactory;

import?org.quartz.Job;

import?org.quartz.JobExecutionContext;

import?org.quartz.JobExecutionException;

public?class?MyJob?implements?Job?{

????public?void?execute(JobExecutionContext?context)

????????????throws?JobExecutionException?{

????????System.out.println("要去數(shù)據(jù)庫(kù)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(kāi)始調(diào)度任務(wù)

????????scheduler.start();

????}

}

運(yùn)行代碼，可發(fā)現(xiàn)每隔3秒，輸出如下

要去數(shù)據(jù)庫(kù)掃描啦。。。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單易行，支持集群操作

缺點(diǎn):(1)對(duì)服務(wù)器內(nèi)存消耗大

(2)存在延遲，比如你每隔3分鐘掃描一次，那最壞的延遲時(shí)間就是3分鐘

(3)假設(shè)你的訂單有幾千萬(wàn)條，每隔幾分鐘這樣掃描一次，數(shù)據(jù)庫(kù)損耗極大

(2)JDK的延遲隊(duì)列

思路

該方案是利用JDK自帶的DelayQueue來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是一個(gè)無(wú)界阻塞隊(duì)列，該隊(duì)列只有在延遲期滿的時(shí)候才能從中獲取元素，放入DelayQueue中的對(duì)象，是必須實(shí)現(xiàn)Delayed接口的。

DelayedQueue實(shí)現(xiàn)工作流程如下圖所示

其中Poll():獲取并移除隊(duì)列的超時(shí)元素，沒(méi)有則返回空

take():獲取并移除隊(duì)列的超時(shí)元素，如果沒(méi)有則wait當(dāng)前線程，直到有元素滿足超時(shí)條件，返回結(jié)果。

實(shí)現(xiàn)

定義一個(gè)類(lèi)OrderDelay實(shí)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?
????}

????//?返回距離你自定義的超時(shí)時(shí)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(hào)的訂單要?jiǎng)h除啦。。。。");

????}

}

運(yùn)行的測(cè)試Demo為，我們?cè)O(shè)定延遲時(shí)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)?{??

????????????//?TODO?Auto-generated?method?stub??

????????????List?list?=?new?ArrayList();??

????????????list.add("00000001");??

????????????list.add("00000002");??

????????????list.add("00000003");??

????????????list.add("00000004");??

????????????list.add("00000005");??

????????????DelayQueue?queue?=?newDelayQueue();??

????????????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)?{??

????????????????????//?TODO?Auto-generated?catch?block??

????????????????????e.printStackTrace();??

????????????????}??

????????????}??

????????}??

}

輸出如下

00000001編號(hào)的訂單要?jiǎng)h除啦。。。。

After?3003?MilliSeconds

00000002編號(hào)的訂單要?jiǎng)h除啦。。。。

After?6006?MilliSeconds

00000003編號(hào)的訂單要?jiǎng)h除啦。。。。

After?9006?MilliSeconds

00000004編號(hào)的訂單要?jiǎng)h除啦。。。。

After?12008?MilliSeconds

00000005編號(hào)的訂單要?jiǎng)h除啦。。。。

After?15009?MilliSeconds

可以看到都是延遲3秒，訂單被刪除

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):效率高,任務(wù)觸發(fā)時(shí)間延遲低。

缺點(diǎn):

(1)服務(wù)器重啟后，數(shù)據(jù)全部消失，怕宕機(jī) (2)集群擴(kuò)展相當(dāng)麻煩 (3)因?yàn)閮?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 (4)代碼復(fù)雜度較高

(3)時(shí)間輪算法

思路

先上一張時(shí)間輪的圖(這圖到處都是啦)

時(shí)間輪算法可以類(lèi)比于時(shí)鐘，如上圖箭頭（指針）按某一個(gè)方向按固定頻率輪動(dòng)，每一次跳動(dòng)稱(chēng)為一個(gè) tick。這樣可以看出定時(shí)輪由個(gè)3個(gè)重要的屬性參數(shù)，ticksPerWheel（一輪的tick數(shù)），tickDuration（一個(gè)tick的持續(xù)時(shí)間）以及 timeUnit（時(shí)間單位），例如當(dāng)ticksPerWheel=60，tickDuration=1，timeUnit=秒，這就和現(xiàn)實(shí)中的始終的秒針走動(dòng)完全類(lèi)似了。

如果當(dāng)前指針指在1上面，我有一個(gè)任務(wù)需要4秒以后執(zhí)行，那么這個(gè)執(zhí)行的線程回調(diào)或者消息將會(huì)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(gè)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(shí)現(xiàn)

我們用Netty的HashedWheelTimer來(lái)實(shí)現(xiàn)

給Pom加上下面的依賴(lài)

????io.netty

????netty-all

????4.1.24.Final

測(cè)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?{

????????????//?TODO?Auto-generated?method?stub

?????????????System.out.println("要去數(shù)據(jù)庫(kù)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)?{

????????????????//?TODO?Auto-generated?catch?block

????????????????e.printStackTrace();

????????????}

????????????System.out.println(i+"秒過(guò)去了");

????????????i++;

????????}

????}

}

輸出如下

1秒過(guò)去了

2秒過(guò)去了

3秒過(guò)去了

4秒過(guò)去了

5秒過(guò)去了

要去數(shù)據(jù)庫(kù)刪除訂單了。。。。

6秒過(guò)去了

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):效率高,任務(wù)觸發(fā)時(shí)間延遲時(shí)間比delayQueue低，代碼復(fù)雜度比delayQueue低。

缺點(diǎn):

(1)服務(wù)器重啟后，數(shù)據(jù)全部消失，怕宕機(jī)

(2)集群擴(kuò)展相當(dāng)麻煩

(3)因?yàn)閮?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

(4)redis緩存

• 思路一

利用redis的zset,zset是一個(gè)有序集合，每一個(gè)元素(member)都關(guān)聯(lián)了一個(gè)score,通過(guò)score排序來(lái)取集合中的值

添加元素:ZADD key score member [[score member] [score member] …]

按順序查詢(xún)?cè)?ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

查詢(xún)?cè)豷core:ZSCORE key member

移除元素:ZREM key member [member …]

測(cè)試如下

添加單個(gè)元素

redis>?ZADD?page_rank?10?google.com

(integer)?1

添加多個(gè)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(xún)?cè)氐膕core值

redis>?ZSCORE?page_rank?bing.com

"8"

移除單個(gè)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(shí)現(xiàn)呢？我們將訂單超時(shí)時(shí)間戳與訂單號(hào)分別設(shè)置為score和member,系統(tǒng)掃描第一個(gè)元素判斷是否超時(shí)，具體如下圖所示

實(shí)現(xiàn)一

package?com.rjzheng.delay4;

import?java.util.Calendar;

import?java.util.Set;

import?redis.clients.jedis.Jedis;

import?redis.clients.jedis.JedisPool;

import?redis.clients.jedis.Tuple;

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(gè)訂單放進(jìn)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(gè)訂單任務(wù)：訂單ID為"+"OID0000001"+i);

????????}

????}

????//消費(fèi)者，取訂單

????public?void?consumerDelayMessage(){

????????Jedis?jedis?=?AppTest.getJedis();

????????while(true){

????????????Set?items?=?jedis.zrangeWithScores("OrderId",?0,?1);

????????????if(items?==?null?||?items.isEmpty()){

????????????????System.out.println("當(dāng)前沒(méi)有等待的任務(wù)");

????????????????try?{

????????????????????Thread.sleep(500);

????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{

????????????????????//?TODO?Auto-generated?catch?block

????????????????????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(fèi)了一個(gè)任務(wù)：消費(fèi)的訂單OrderId為"+orderId);

????????????}

????????}

????}

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????AppTest?appTest?=new?AppTest();

????????appTest.productionDelayMessage();

????????appTest.consumerDelayMessage();

????}

}

此時(shí)對(duì)應(yīng)輸出如下

可以看到，幾乎都是3秒之后，消費(fèi)訂單。

然而，這一版存在一個(gè)致命的硬傷，在高并發(fā)條件下，多消費(fèi)者會(huì)取到同一個(gè)訂單號(hào)，我們上測(cè)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)?{

????????????????//?TODO?Auto-generated?catch?block

????????????????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
????????????new?Thread(new?DelayMessage()).start();

????????????cdl.countDown();

????????}

????}

}

輸出如下所示

顯然，出現(xiàn)了多個(gè)線程消費(fèi)同一個(gè)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(xì)說(shuō)。

(2)對(duì)ZREM的返回值進(jìn)行判斷，只有大于0的時(shí)候，才消費(fèi)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(fèi)了一個(gè)任務(wù)：消費(fèi)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(fèi)了一個(gè)任務(wù)：消費(fèi)的訂單OrderId為"+orderId);

????}

}

在這種修改后，重新運(yùn)行ThreadTest類(lèi)，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(jī)制，就是利用該機(jī)制可以在key失效之后，提供一個(gè)回調(diào)，實(shí)際上是redis會(huì)給客戶端發(fā)送一個(gè)消息。是需要redis版本2.8以上。

實(shí)現(xiàn)二

在redis.conf中，加入一條配置

notify-keyspace-events Ex

運(yùn)行代碼如下

package?com.rjzheng.delay5;

import?redis.clients.jedis.Jedis;

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?{

????????'http://www.jobbole.com/members/wx610506454'>@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(guò)后，訂單取消了

ps:redis的pub/sub機(jī)制存在一個(gè)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(wú)法實(shí)現(xiàn)事件的可靠通知。也就是說(shuō)，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(dāng)然，如果你對(duì)可靠性要求不高，可以使用。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):(1)由于使用Redis作為消息通道，消息都存儲(chǔ)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(kuò)展相當(dāng)方便 (3)時(shí)間準(zhǔn)確度高

缺點(diǎn):(1)需要額外進(jìn)行redis維護(hù)

(5)使用消息隊(duì)列

我們可以采用rabbitMQ的延時(shí)隊(duì)列。RabbitMQ具有以下兩個(gè)特性，可以實(shí)現(xiàn)延遲隊(duì)列

RabbitMQ可以針對(duì)Queue和Message設(shè)置 x-message-tt，來(lái)控制消息的生存時(shí)間，如果超時(shí)，則消息變?yōu)閐ead letter

lRabbitMQ的Queue可以配置x-dead-letter-exchange 和x-dead-letter-routing-key（可選）兩個(gè)參數(shù)，用來(lái)控制隊(duì)列內(nèi)出現(xiàn)了deadletter，則按照這兩個(gè)參數(shù)重新路由。結(jié)合以上兩個(gè)特性，就可以模擬出延遲消息的功能,具體的，我改天再寫(xiě)一篇文章，這里再講下去，篇幅太長(zhǎng)。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn): 高效,可以利用rabbitmq的分布式特性輕易的進(jìn)行橫向擴(kuò)展,消息支持持久化增加了可靠性。

缺點(diǎn)：本身的易用度要依賴(lài)于rabbitMq的運(yùn)維.因?yàn)橐胷abbitMq,所以復(fù)雜度和成本變高

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