在开发中,往往会遇到一些关于延时任务的需求。例如
生成订单30分钟未支付,则自动取消
生成订单60秒后,给用户发短信
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。那么这里就会产生一个问题,这个延时任务和定时任务的区别究竟在哪里呢?一共有如下几点区别
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操作是多个任务,而延时任务一般是单个任务
下面,我们以判断订单是否超时为例,进行方案分析
方案分析
(1)数据库轮询
思路
该方案通常是在小型项目中使用,即通过一个线程定时的去扫描数据库,通过订单时间来判断是否有超时的订单,然后进行update或delete等操作
实现
博主当年早期是用quartz来实现的(实习那会的事),简单介绍一下
maven项目引入一个依赖如下所示
《dependency》
《groupid》org.quartz-scheduler《/groupid》
《artifactid》quartz《/artifactid》
《version》2.2.2《/version》《/dependency》
调用demo类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(“要去数据库扫描啦。。。”);
}
public static void main(string[] args) throws exception {
// 创建任务
jobdetail jobdetail = jobbuilder.newjob(myjob.class)
.withidentity(“job1”, “group1”).build();
// 创建触发器 每3秒钟执行一次
trigger trigger = triggerbuilder
.newtrigger()
.withidentity(“trigger1”, “group3”)
.withschedule(
simpleschedulebuilder.simpleschedule()
.withintervalinseconds(3).repeatforever())
.build();
scheduler scheduler = new stdschedulerfactory().getscheduler();
// 将任务及其触发器放入调度器
scheduler.schedulejob(jobdetail, trigger);
// 调度器开始调度任务
scheduler.start();
}
}
运行代码,可发现每隔3秒,输出如下
要去数据库扫描啦。。。
优缺点
优点:简单易行,支持集群操作
缺点:(1)对服务器内存消耗大
(2)存在延迟,比如你每隔3分钟扫描一次,那最坏的延迟时间就是3分钟
(3)假设你的订单有几千万条,每隔几分钟这样扫描一次,数据库损耗极大
(2)jdk的延迟队列
思路
该方案是利用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中的对象,是必须实现delayed接口的。
其中poll():获取并移除队列的超时元素,没有则返回空
take():获取并移除队列的超时元素,如果没有则wait当前线程,直到有元素满足超时条件,返回结果。
实现
定义一个类orderdelay实现delayed,代码如下
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);
}
// 返回距离你自定义的超时时间还有多少
public long getdelay(timeunit unit) {
return unit.convert(timeout - system.nanotime(),timeunit.nanoseconds);
}
void print() {
system.out.println(orderid+“编号的订单要删除啦。。。。”);
}
}
运行的测试demo为,我们设定延迟时间为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《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++){
//延迟三秒取出
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();
}
}
}
}
输出如下
00000001编号的订单要删除啦。。。。
after 3003 milliseconds
00000002编号的订单要删除啦。。。。
after 6006 milliseconds
00000003编号的订单要删除啦。。。。
after 9006 milliseconds
00000004编号的订单要删除啦。。。。
after 12008 milliseconds
00000005编号的订单要删除啦。。。。
after 15009 milliseconds
可以看到都是延迟3秒,订单被删除
优缺点
优点:效率高,任务触发时间延迟低。
缺点:
(1)服务器重启后,数据全部消失,怕宕机 (2)集群扩展相当麻烦 (3)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 (4)代码复杂度较高
(3)时间轮算法
思路
先上一张时间轮的图(这图到处都是啦)
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个重要的属性参数,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)
实现
我们用netty的hashedwheeltimer来实现
给pom加上下面的依赖
《dependency》
《groupid》io.netty《/groupid》
《artifactid》netty-all《/artifactid》
《version》4.1.24.final《/version》
《/dependency》
测试代码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(“要去数据库删除订单了。。。。”);
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+“秒过去了”);
i++;
}
}
}
输出如下
1秒过去了
2秒过去了
3秒过去了
4秒过去了
5秒过去了
要去数据库删除订单了。。。。
6秒过去了
优缺点
优点:效率高,任务触发时间延迟时间比delayqueue低,代码复杂度比delayqueue低。
缺点:
(1)服务器重启后,数据全部消失,怕宕机
(2)集群扩展相当麻烦
(3)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
(4)redis缓存
思路一
利用redis的zset,zset是一个有序集合,每一个元素(member)都关联了一个score,通过score排序来取集合中的值
添加元素:zadd key score member [[score member] [score member] …]
按顺序查询元素:zrange key start stop [withscores]
查询元素score:zscore key member
移除元素:zrem key member [member …]
测试如下
添加单个元素
redis》 zadd page_rank 10 google.com
(integer) 1
添加多个元素
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”
查询元素的score值
redis》 zscore page_rank bing.com
“8”
移除单个元素
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”
那么如何实现呢?我们将订单超时时间戳与订单号分别设置为score和member,系统扫描第一个元素判断是否超时,具体如下图所示
实现一
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();
}
//生产者,生成5个订单放进去
public void productiondelaymessage(){
for(int i=0;i《5;i++){
//延迟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生成了一个订单任务:订单id为”+“oid0000001”+i);
}
}
//消费者,取订单
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(“当前没有等待的任务”);
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消费了一个任务:消费的订单orderid为”+orderid);
}
}
}
public static void main(string[] args) {
apptest apptest =new apptest();
apptest.productiondelaymessage();
apptest.consumerdelaymessage();
}
}
此时对应输出如下
可以看到,几乎都是3秒之后,消费订单。
然而,这一版存在一个致命的硬伤,在高并发条件下,多消费者会取到同一个订单号,我们上测试代码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《threadnum;i++){
new thread(new delaymessage()).start();
cdl.countdown();
}
}
}
输出如下所示
显然,出现了多个线程消费同一个资源的情况。
解决方案
(1)用分布式锁,但是用分布式锁,性能下降了,该方案不细说。
(2)对zrem的返回值进行判断,只有大于0的时候,才消费数据,于是将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消费了一个任务:消费的订单orderid为”+orderid);
}
修改为
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消费了一个任务:消费的订单orderid为”+orderid);
}
}
在这种修改后,重新运行threadtest类,发现输出正常了
思路二
该方案使用redis的keyspace notifications,中文翻译就是键空间机制,就是利用该机制可以在key失效之后,提供一个回调,实际上是redis会给客户端发送一个消息。是需要redis版本2.8以上。
实现二
在redis.conf中,加入一条配置
notify-keyspace-events ex
运行代码如下
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+“订单生成”);
}
}
static class redissub extends jedispubsub {
《ahref=‘http://www.jobbole.com/members/wx610506454’》@override《/a》
public void onmessage(string channel, string message) {
system.out.println(system.currenttimemillis()+“ms:”+message+“订单取消”);
}
}
}
输出如下
可以明显看到3秒过后,订单取消了
ps:redis的pub/sub机制存在一个硬伤,官网内容如下
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的发布/订阅目前是即发即弃(fire and forget)模式的,因此无法实现事件的可靠通知。也就是说,如果发布/订阅的客户端断链之后又重连,则在客户端断链期间的所有事件都丢失了。因此,方案二不是太推荐。当然,如果你对可靠性要求不高,可以使用。
优缺点优点:(1)由于使用redis作为消息通道,消息都存储在redis中。如果发送程序或者任务处理程序挂了,重启之后,还有重新处理数据的可能性。(2)做集群扩展相当方便 (3)时间准确度高
缺点:(1)需要额外进行redis维护
(5)使用消息队列
我们可以采用rabbitmq的延时队列。rabbitmq具有以下两个特性,可以实现延迟队列
rabbitmq可以针对queue和message设置 x-message-tt,来控制消息的生存时间,如果超时,则消息变为dead letter
lrabbitmq的queue可以配置x-dead-letter-exchange 和x-dead-letter-routing-key(可选)两个参数,用来控制队列内出现了deadletter,则按照这两个参数重新路由。结合以上两个特性,就可以模拟出延迟消息的功能,具体的,我改天再写一篇文章,这里再讲下去,篇幅太长。
优缺点优点: 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: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
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