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SpringBoot | 第三十八章：基于RabbitMQ实现消息延迟队列方案

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前言

前段时间在编写通用的消息通知服务时，由于需要实现类似通知失败时，需要延后几分钟再次进行发送，进行多次尝试后，进入定时发送机制。此机制，在原先对接银联支付时，银联的异步通知也是类似的，在第一次通知失败后，支付标准服务会重发，最多发送五次，每次的间隔时间为1、4、8、16分钟等。本文就简单讲解下使用RabbitMQ实现延时消息队列功能。

前言
一点知识
- 延时队列使用场景
- RabbitMQ实现延时队列
  - [存活时间（Time-To-Live 简称 TTL）](#存活时间（Time-To-Live 简称 TTL）)
  - [死信交换（Dead Letter Exchanges 简称 DLX）](#死信交换（Dead Letter Exchanges 简称 DLX）)
SpringBoot集成RabbitMQ实现延时队列实战
一些最佳实践
参考资料
总结
最后
老生常谈

一点知识

在此之前，简单说明下基于RabbitMQ实现延时队列的相关知识及说明下延时队列的使用场景。

延时队列使用场景

在很多的业务场景中，延时队列可以实现很多功能，此类业务中，一般上是非实时的，需要延迟处理的，需要进行重试补偿的。

订单超时关闭：在支付场景中，一般上订单在创建后30分钟或1小时内未支付的，会自动取消订单。
短信或者邮件通知：在一些注册或者下单业务时，需要在1分钟或者特定时间后进行短信或者邮件发送相关资料的。本身此类业务于主业务是无关联性的，一般上的做法是进行异步发送。
重试场景：比如消息通知，在第一次通知出现异常时，会在隔几分钟之后进行再次重试发送。

RabbitMQ实现延时队列

本身在RabbitMQ中是未直接提供延时队列功能的，但可以使用TTL(Time-To-Live，存活时间)和DLX(Dead-Letter-Exchange，死信队列交换机)的特性实现延时队列的功能。

存活时间（Time-To-Live 简称 TTL）

RabbitMQ中可以对队列和消息分别设置TTL，TTL表明了一条消息可在队列中存活的最大时间。当某条消息被设置了TTL或者当某条消息进入了设置了TTL的队列时，这条消息会在TTL时间后**死亡成为Dead Letter**。如果既配置了消息的TTL，又配置了队列的TTL，那么较小的那个值会被取用。

死信交换（Dead Letter Exchanges 简称 DLX）

上个知识点也提到了，设置了TTL的消息或队列最终会成为Dead Letter，当消息在一个队列中变成死信之后，它能被重新发送到另一个交换机中，这个交换机就是DLX，绑定此DLX的队列就是死信队列。

一个消息变成死信一般上是由于以下几种情况;

消息被拒绝
消息过期
队列达到了最大长度。

所以，通过TTL和DLX的特性可以模拟实现延时队列的功能。当队列中的消息超时成为死信后，会把消息死信重新发送到配置好的交换机中，然后分发到真实的消费队列。故简单来说，我们可以创建2个队列，一个队列用于发送消息，一个队列用于消息过期后的转发的目标队列。

SpringBoot集成RabbitMQ实现延时队列实战

以下使用SpringBoot集成RabbitMQ进行实战说明，在进行http消息通知时，若通知失败（地址不可用或者连接超时）时，将此消息转入延时队列中，待特定时间后进行重新发送。

0.引入pom依赖

    <!-- rabbit -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
    </dependency>
    <!-- 简化http操作 -->
    <dependency>
        <groupId>cn.hutool</groupId>
        <artifactId>hutool-http</artifactId>
        <version>4.5.16</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>cn.hutool</groupId>
        <artifactId>hutool-json</artifactId>
        <version>4.5.16</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

1.编写rabbitmq配置文件（关键配置）
RabbitConfig.java

/** 
*
* @ClassName   类名：RabbitConfig 
* @Description 功能说明：
* <p>
* TODO
*</p>
************************************************************************
* @date        创建日期：2019年7月17日
* @author      创建人：oKong
* @version     版本号：V1.0
*<p>
***************************修订记录*************************************
* 
*   2019年7月17日   oKong   创建该类功能。
*
***********************************************************************
*</p>
*/
@Configuration
public class RabbitConfig {
    
    @Autowired
    ConnectionFactory connectionFactory;
    
    /**
     * 消费者线程数 设置大点 大概率是能通知到的
     */
    @Value("${http.notify.concurrency:50}")
    int concurrency;
    
    /**
     * 延迟队列的消费者线程数 可设置小点
     */
    @Value("${http.notify.delay.concurrency:20}")
    int delayConcurrency;
    
    @Bean
    public RabbitAdmin rabbitAdmin() {
        return new RabbitAdmin(connectionFactory);
    }
    
    @Bean
    public DirectExchange httpMessageNotifyDirectExchange(RabbitAdmin rabbitAdmin) {
        //durable 是否持久化
        //autoDelete 是否自动删除，即服务端或者客服端下线后 交换机自动删除
        DirectExchange directExchange = new DirectExchange(ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_EXCHANGE,true,false);
        directExchange.setAdminsThatShouldDeclare(rabbitAdmin);
        return directExchange;
    }
    
    //设置消息队列
    @Bean
    public Queue httpMessageStartQueue(RabbitAdmin rabbitAdmin) {
         
       /*
                       创建接收队列，4个参数
         name - 队列名称
         durable - false，不进行持有化
         exclusive - true，独占性
         autoDelete - true，自动删除*/
        Queue queue = new Queue(ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_START_QUEUE_NAME, true, false, false);
        queue.setAdminsThatShouldDeclare(rabbitAdmin);
        return queue;
    }
    
    //队列绑定交换机
    @Bean
    public Binding bindingStartQuene(RabbitAdmin rabbitAdmin,DirectExchange httpMessageNotifyDirectExchange, Queue httpMessageStartQueue) {
        Binding binding = BindingBuilder.bind(httpMessageStartQueue).to(httpMessageNotifyDirectExchange).with(ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_START_RK);
        binding.setAdminsThatShouldDeclare(rabbitAdmin);
        return binding;
    }
    
    @Bean
    public Queue httpMessageOneQueue(RabbitAdmin rabbitAdmin) {
        Queue queue = new Queue(ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_ONE_QUEUE_NAME, true, false, false);
        queue.setAdminsThatShouldDeclare(rabbitAdmin);
        return queue;
    }
    
    @Bean
    public Binding bindingOneQuene(RabbitAdmin rabbitAdmin,DirectExchange httpMessageNotifyDirectExchange, Queue httpMessageOneQueue) {
        Binding binding = BindingBuilder.bind(httpMessageOneQueue).to(httpMessageNotifyDirectExchange).with(ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_ONE_RK);
        binding.setAdminsThatShouldDeclare(rabbitAdmin);
        return binding;
    }
    
    //-------------设置延迟队列--开始--------------------
    @Bean
    public Queue httpDelayOneQueue() {
        //name - 队列名称
        //durable - true
        //exclusive - false
        //autoDelete - false
        return QueueBuilder.durable("http.message.dlx.one")
                //以下是重点：当变成死信队列时，会转发至 路由为x-dead-letter-exchange及x-dead-letter-routing-key的队列中
                .withArgument("x-dead-letter-exchange", ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_EXCHANGE)
                .withArgument("x-dead-letter-routing-key", ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_ONE_RK)
                .withArgument("x-message-ttl", 1*60*1000)//1分钟 过期时间（单位：毫秒），当过期后 会变成死信队列，之后进行转发
                .build();
    }
    //绑定到交换机上
    @Bean
    public Binding bindingDelayOneQuene(RabbitAdmin rabbitAdmin, DirectExchange httpMessageNotifyDirectExchange, Queue httpDelayOneQueue) {
        Binding binding = BindingBuilder.bind(httpDelayOneQueue).to(httpMessageNotifyDirectExchange).with("delay.one");
        binding.setAdminsThatShouldDeclare(rabbitAdmin);
        return binding;
    }
    //-------------设置延迟队列--结束--------------------

    //建议将正常的队列和延迟处理的队列分开
    //设置监听容器
    @Bean("notifyListenerContainer")
    public SimpleRabbitListenerContainerFactory httpNotifyListenerContainer() {
        SimpleRabbitListenerContainerFactory factory = new SimpleRabbitListenerContainerFactory();
        factory.setAcknowledgeMode(AcknowledgeMode.MANUAL);// 手动ack
        factory.setConnectionFactory(connectionFactory);
        factory.setPrefetchCount(1);
        factory.setConcurrentConsumers(concurrency);
        return factory;
    }

    // 设置监听容器
    @Bean("delayNotifyListenerContainer")
    public SimpleRabbitListenerContainerFactory httpDelayNotifyListenerContainer() {
        SimpleRabbitListenerContainerFactory factory = new SimpleRabbitListenerContainerFactory();
        factory.setAcknowledgeMode(AcknowledgeMode.MANUAL);// 手动ack
        factory.setConnectionFactory(connectionFactory);
        factory.setPrefetchCount(1);
        factory.setConcurrentConsumers(delayConcurrency);
        return factory;
    }
}

ApplicationConstant.java

public class ApplicationConstant {
    
    /**
     * 发送http通知的 exchange 队列
     */
    public static final String HTTP_MESSAGE_EXCHANGE = "http.message.exchange";
    
    /**
     * 配置消息队列和路由key值
     */
    public static final String HTTP_MESSAGE_START_QUEUE_NAME = "http.message.start";
    public static final String HTTP_MESSAGE_START_RK = "rk.start";
    
    public static final String HTTP_MESSAGE_ONE_QUEUE_NAME = "http.message.one";
    public static final String HTTP_MESSAGE_ONE_RK = "rk.one";
    
    /**
     * 通知队列对应的延迟队列关系，即过期队列之后发送到下一个的队列信息,可以根据实际情况添加，当然也可以根据一定规则自动生成
     */
    public static final Map<String,String> delayRefMap = new HashMap<String, String>() {
        /**
         * 
         */
        private static final long serialVersionUID = -779823216035682493L;

        {
            put(HTTP_MESSAGE_START_QUEUE_NAME, "delay.one");
        }
    };    
}

简单来说，就是创建一个正常消息发送队列，用于接收http消息请求的参数，同时进行http请求。同时，创建一个延时队列，设置其x-dead-letter-exchange、x-dead-letter-routing-key和x-message-ttl值，将其转发到正常的队列中。使用一个map对象维护一个关系，当正常消息异常时，需要发送的延时队列的队列名称，当然时间场景汇总，根据需要可以进行动态配置或者根据一定规则进行动态映射。

2.创建监听类，用于消息的消费操作，此处使用@RabbitListener来消费消息（当然也可以使用SimpleMessageListenerContainer进行消息配置的），创建了一个正常消息监听和延时队列监听，由于一般上异常通知是低概率事件，可根据不同的监听容器进行差异化配置。

/** 
*
* @ClassName   类名：HttpMessagerLister 
* @Description 功能说明：http通知消费监听接口
* <p>
* TODO
*</p>
************************************************************************
* @date        创建日期：2019年7月17日
* @author      创建人：oKong
* @version     版本号：V1.0
*<p>
***************************修订记录*************************************
* 
*   2019年7月17日   oKong   创建该类功能。
*
***********************************************************************
*</p>
*/
@Component
@Slf4j
public class HttpMessagerLister {
    
    @Autowired
    HttpMessagerService messagerService;
    
    @RabbitListener(id = "httpMessageNotifyConsumer", queues = {ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_START_QUEUE_NAME}, containerFactory = "notifyListenerContainer")
    public void httpMessageNotifyConsumer(Message message, Channel channel) throws Exception {
        doHandler(message, channel);
    }
    
    @RabbitListener(id= "httpDelayMessageNotifyConsumer", queues = {
            ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_ONE_QUEUE_NAME,}, containerFactory = "delayNotifyListenerContainer")
    public void httpDelayMessageNotifyConsumer(Message message, Channel channel) throws Exception {
        doHandler(message, channel);
    }
    
    private void doHandler(Message message, Channel channel) throws Exception {
        String body = new String(message.getBody(),"utf-8");
        String queue = message.getMessageProperties().getConsumerQueue();
        log.info("接收到通知请求：{}，队列名：{}",body, queue);
        //消息对象转换
        try {
            HttpEntity httpNotifyDto = JSONUtil.toBean(body, HttpEntity.class);
            channel.basicAck(message.getMessageProperties().getDeliveryTag(), false);
            //发送通知
            messagerService.notify(queue, httpNotifyDto);
        } catch(Exception e) {
            log.error(e.getMessage());
            //ack
            channel.basicAck(message.getMessageProperties().getDeliveryTag(), false);
        }
    }
}

HttpMessagerService.java：消息真正处理的类，此类是关键，这里未进行日志记录，真实场景中，强烈建议进行消息通知的日志存储，防止日后信息的查看，同时也能通过发送状态，在重试次数都失败后，进行定时再次发送功能，同时也有据可查。

@Component
@Slf4j
public class HttpMessagerService {
    
    @Autowired
    AmqpTemplate mqTemplate;    
    
    public void notify(String queue,HttpEntity httpEntity) {
        //发起请求
        log.info("开始发起http请求:{}", httpEntity);
        try {
            switch(httpEntity.getMethod().toLowerCase()) {
            case "POST":
                  HttpUtil.post(httpEntity.getUrl(), httpEntity.getParams());
                  break;
            case "GET":
            default:
                HttpUtil.get(httpEntity.getUrl(), httpEntity.getParams());
            }
        } catch (Exception e) {
            //发生异常，放入延迟队列中
            String nextRk = ApplicationConstant.delayRefMap.get(queue);
            if(ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_ONE_QUEUE_NAME.equals(queue)) {
                //若已经是最后一个延迟队列的消息队列了，则后续可直接放入数据库中 待后续定时策略进行再次发送
                log.warn("http通知已经通知N次失败，进入定时进行发起通知,url={}", httpEntity.getUrl());
            } else {
               log.warn("http重新发送通知：{}, 通知队列rk为：{}, 原队列：{}", httpEntity.getUrl(), nextRk, queue);
               mqTemplate.convertAndSend(ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_EXCHANGE, nextRk, cn.hutool.json.JSONUtil.toJsonStr(httpEntity));
            }
        }
    }
}

3.创建控制层服务（真实场景中，如SpringCloud微服务中，一般上是创建个api接口，供其他服务进行调用）

@Slf4j
@RestController
@Api(tags = "http测试接口")
public class HttpDemoController {

    @Autowired
    AmqpTemplate mqTemplate;
    
    @PostMapping("/send")
    @ApiOperation(value="send",notes = "发送http测试")
    public String sendHttp(@RequestBody HttpEntity httpEntity) {
        //发送http请求
        log.info("开始发起http请求，发布异步消息：{}", httpEntity);
        mqTemplate.convertAndSend(ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_EXCHANGE, ApplicationConstant.HTTP_MESSAGE_START_RK, cn.hutool.json.JSONUtil.toJsonStr(httpEntity));
        return "发送成功：url=" + httpEntity.getUrl();        
    }
}

4.配置文件添加RabbitMQ相关配置信息

spring.rabbitmq.host=127.0.0.1
spring.rabbitmq.port=5672
spring.rabbitmq.username=guest
spring.rabbitmq.password=guest
spring.rabbitmq.virtual-host=/

# 通知-消费者线程数 设置大点 大概率是能通知到的
http.notify.concurrency=150
# 延迟队列的消费者线程数 可设置小点 
http.notify.delay.concurrency=10

5.编写启动类。

@SpringBootApplication
@Slf4j
public class DelayQueueApplication {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SpringApplication.run(DelayQueueApplication.class, args);
        log.info("spring-boot-rabbitmq-delay-queue-chapter38服务启动!");
    }
}

6.启动服务。使用swagger进行简单调用测试。

正常通知：

2019-07-20 23:52:23.792  INFO 65216 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.HttpDemoController  : 开始发起http请求，发布异步消息：HttpEntity(url=www.baidu.com, params={a=1}, method=get)
2019-07-20 23:52:23.794  INFO 65216 --- [TaskExecutor-97] c.l.l.s.chapter38.mq.HttpMessagerLister  : 接收到通知请求：{"method":"get","params":{"a":1},"url":"www.baidu.com"}，队列名：http.message.start
2019-07-20 23:52:23.794  INFO 65216 --- [TaskExecutor-97] c.l.l.s.c.service.HttpMessagerService    : 开始发起http请求:HttpEntity(url=www.baidu.com, params={a=1}, method=get)

异常通知：访问一个不存在的地址

2019-07-20 23:53:14.699  INFO 65216 --- [nio-8080-exec-4] c.l.l.s.c.controller.HttpDemoController  : 开始发起http请求，发布异步消息：HttpEntity(url=www.baidu.com1, params={a=1}, method=get)
2019-07-20 23:53:14.705  INFO 65216 --- [TaskExecutor-84] c.l.l.s.chapter38.mq.HttpMessagerLister  : 接收到通知请求：{"method":"get","params":{"a":1},"url":"www.baidu.com1"}，队列名：http.message.start
2019-07-20 23:53:14.705  INFO 65216 --- [TaskExecutor-84] c.l.l.s.c.service.HttpMessagerService    : 开始发起http请求:HttpEntity(url=www.baidu.com1, params={a=1}, method=get)
2019-07-20 23:53:14.706  WARN 65216 --- [TaskExecutor-84] c.l.l.s.c.service.HttpMessagerService    : http重新发送通知：www.baidu.com1, 通知队列rk为：delay.one, 原队列：http.message.start

在RabbitMQ后台中，可以看见http.message.dlx.one队列中存在这需要延时处理的消息，在一分钟后会转发至http.message.one队列中。

在一分钟后，可以看见消息本再次消费了。

2019-07-20 23:54:14.722  INFO 65216 --- [TaskExecutor-16] c.l.l.s.chapter38.mq.HttpMessagerLister  : 接收到通知请求：{"method":"get","params":{"a":1},"url":"www.baidu.com1"}，队列名：http.message.one
2019-07-20 23:54:14.723  INFO 65216 --- [TaskExecutor-16] c.l.l.s.c.service.HttpMessagerService    : 开始发起http请求:HttpEntity(url=www.baidu.com1, params={a=1}, method=get)
2019-07-20 23:54:14.723  WARN 65216 --- [TaskExecutor-16] c.l.l.s.c.service.HttpMessagerService    : http通知已经通知N次失败，进入定时进行发起通知,url=www.baidu.com1

一些最佳实践

在正式场景中，一般上补偿或者重试机制大概率是不会发送的，倘若发生时，一般上是第三方业务系统出现了问题，故一般上在进行补充时，应该在非高峰期进行操作，故应该对延时监听器，应该在高峰期时停止消费，在非高峰期时进行消费。同时，还可以根据不同的通知类型，放入不一样的延时队列中，保障业务的正常。这里简单说明下，动态停止或者启动演示监听器的方式。一般上是使用RabbitListenerEndpointRegistry对象获取延时监听器，之后进行动态停止或者启用。可设置@RabbitListener的id属性，直接进行获取，当然也可以直接获取所有的监听器，进行自定义判断了。

    @Autowired
    RabbitListenerEndpointRegistry registry;
    
   @GetMapping("/set")
    @ApiOperation(value = "set", notes = "设置消息监听器的状态")
    public String setSimpleMessageListenerContainer(String status) {
        if("1".equals(status)) {
            registry.getListenerContainer("httpDelayMessageNotifyConsumer").start();
        } else {
            registry.getListenerContainer("httpDelayMessageNotifyConsumer").stop();
        }
        return status;
    }

这里，只是简单进行演示说明，在真实场景下，可以使用定时器，判断当前是否为高峰期，进而进行动态设置监听器的状态。

参考资料

总结

本文主要简单介绍了基于RabbitMQ实现延时队列的功能。对于需要实现更加灵活的配置及功能时，如可自定义配置通知次数等，大家可根据自己的需求进行添加，可以使用动态创建队列的方式。当然使用延时队列的方式还有很多，比如可以使用redis的key值过期回调机制使用，也可以使用定时机制。另，发现好久没有写文章了，感觉写的有点乱，还望见谅呀~