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[導(dǎo)讀]來源：https://blog.csdn.net/hjm4702192/article/details/80519010#引言?在開發(fā)中，往往會遇到一些關(guān)于延時任務(wù)的需求。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...

來源：https://blog.csdn.net/hjm4702192/article/details/80519010

# 引言

在開發(fā)中，往往會遇到一些關(guān)于延時任務(wù)的需求。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(jìn)行方案分析

# 方案分析

(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(jìn)行update或delete等操作

實現(xiàn)

博主當(dāng)年早期是用quartz來實現(xiàn)的(實習(xí)那會的事)，簡單介紹一下

maven項目引入一個依賴如下所示

org.quartz-scheduler quartz 2.2.2

調(diào)用Demo類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)缺點

優(yōu)點:簡單易行，支持集群操作

缺點:

(1)對服務(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，那最壞的延遲時間就是3分鐘

(3)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

(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

其中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(dāng)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) { // 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編號的訂單要刪除啦。。。。After 3003 MilliSeconds00000002編號的訂單要刪除啦。。。。After 6006 MilliSeconds00000003編號的訂單要刪除啦。。。。After 9006 MilliSeconds00000004編號的訂單要刪除啦。。。。After 12008 MilliSeconds00000005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)缺點

優(yōu)點:效率高,任務(wù)觸發(fā)時間延遲低。

缺點:

(1)服務(wù)器重啟后，數(shù)據(jù)全部消失，怕宕機

(2)集群擴展相當(dāng)麻煩

(3)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

(4)代碼復(fù)雜度較高

?

(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(dāng)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(dāng)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

io.netty netty-all 4.1.24.Final

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 { // TODO Auto-generated method stub 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) { // TODO Auto-generated catch block 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)缺點

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

缺點:

(1)服務(wù)器重啟后，數(shù)據(jù)全部消失，怕宕機

(2)集群擴展相當(dāng)麻煩

(3)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

(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

?zset常用命令

添加元素:ZADD key score member [[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 WITHSCORES1) "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 WITHSCORES1) "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 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 items = jedis.zrangeWithScores("OrderId", 0, 1); if(items == null || items.isEmpty()){ System.out.println("當(dāng)前沒有等待的任務(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(yīng)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) { // 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(xì)說。

(2)對ZREM的返回值進(jìn)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


                
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思路

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?

實現(xiàn)一

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優(yōu)缺點

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(3)時間輪算法

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?

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