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一、消息队列含义
消息队列(Message Queue),字面意思就是存放消息的队列.。最简单的消息队列包括三个角色:
- 消息队列:存储和管理消息,也被称为消息代理(Message Broker)
- 生产者:发送消息到消息队列
- 消费者:从消息队列中获取并处理消息
实现异步秒杀时,生产者进行秒杀时间和库存校验,然后发送优惠卷的id和用户的id到消息队列
消费者去消息队列接收消息,实现数据库的交互
达到 削峰 异步 解耦 的目的
Redis提供了三种不同的方法来实现消息队列:
- List:基于List结构模拟消息队列
- PubSub:基本的点对点消息模型
- Stream:比较完善的消息模型
这里先附上官方文档:Commands | Docs
二、Redis实现消息队列
1、基于List的结构模拟实现消息队列
消息队列(Message Queue),字面意思就是存放消息的队列。而Redis的list数据结构是一个双向链表,很容易模拟出队列效果。
队列是入口和出口不在一处,我们可以通过:LPUSH和RPOP,或者LPOP结合RPUSH来实现
不过要注意的是,当队列中没有消息时RPOP或LPOP操作会返回null,并不像JVM的阻塞队列那样会阻塞并等待消息。
因此这里应该使用BRPOP或者BLPOP来实现阻塞效果。
这里通过左侧出右侧进的方式实现的阻塞式消息队列,左侧生产者有元素就取,没有元素就等待
这样可以简单的实现一个消息队列
让我们来看看基于LIst的消息队列的优缺点:
优点:
- 利用Redis存储,不受限于JVM内存上限
- 基于Redis的持久化机制,数据安全性有保证
- 可以满足消息有序性
缺点:
- 无法避免消息丢失:如果消费者拿走的消息,但是服务异常无法正常执行,那么这条消息就会丢失
- 只支持单消费者:一条消息只能被一个消费者拿走
2、基于PubSub的消息队列
Pubsub(发布订阅也就是publish和subscribe)是Redis2.0版本引入的消息传递模型。顾名思义,消费者可以订阅一个或多个channel,生产者向对应channel发送消息后,所有订阅者都能收到相关消息。
实现的基本命令有:
- SUBSCRIBE channel [channel]:订阅一个或多个频道
- PUBLISH channel msg:向一个频道发送消息
- PSUBSCRIBE pattern [pattern]:订阅与pattern格式匹配的所有频道,可以通过通配符实现
详细命令用法可以通过访问官方文档:Commands | Docs
这样通过发布订阅实现的功能基本与List类似,但是不同点在于发布者发布的消息可以被多个消费者订阅,而且消费者可以通过PSUBSCRIBE命令实现通配符订阅消费,功能更加强大
这里让两个消费者分别订阅频道,左边的订阅order.q1右侧的通过通配符订阅order.*
然后生产者依次向order.q1和order.q2发送消息
可以看到左侧接收到了order.q1的消息,右侧接受到了order.q1和order.q2的消息
那这就实现了一个可以多生产多消费的消息队列啦
那我们看看基于pubsub的消息队列有哪些优缺点呢:
优点:
- 采用发布订阅模型,支持多生产、多消费
缺点:
- 不支持数据持久化:发送的消息并不会在redis中保存,不支持持久化
- 无法避免消息丢失:数据无法保存也就更没法解决消息丢失
- 消息堆积有上限,超出时数据丢失:消费者缓存空间有上限,如何处理不完,就会超出丢失
3、基于Stream的消息队列
Stream 是 Redis 5.0 引入的一种新数据类型,可以实现一个功能非常完善的消息队列。
发送消息的命令:XADD
例如:
读取消息的命令之一:XREAD
例如:
XREAD COUNT 1 STREAMS s1 0
代表每次被读取的消息最大1,队列名是1,起始id为0代表从第一个消息读(如果想获取最新消息就是$符)
这里演示下发送接收消息
Stream可以将生产者发布的消息持久化存储,并且消费者可以重复接受消息。
注意:当我们指定起始ID为S时,代表读取最新的消息,如果我们处理一条消息的过程中,又有超过1条以上的消息到达队列,则下次获取时也只能获取到最新的一条,会出现漏读消息的问题。
STREAM类型消息队列的XREAD命令特点:
- 消息可回溯
- 一个消息可以被多个消费者读取
- 可以阻塞读取
- 有消息漏读的风险
为了解决漏读消息的问题,引入了消费者组的问题
4、基于Stream的消息队列- 消费者组
消费者组(Consumer Group):将多个消费者划分到一个组中,监听同一个队列。具备下列特点:
- 消息分流:队列中的消息会分流给组内的不同消费者,而不是重复消费,从而加快消息处理的速度
- 消息标示:消费者组会维护一个标示,记录最后一个被处理的消息哪怕消费者宕机重启,还会从标示之后读取消息。确保每一个消息都会被消费
- 消息确认:消费者获取消息后,消息处于pending状态,并存入一个pending-list。当处理完成后需要通过XACK来确认消息,标记消息为已处理,才会从pending-list移除,防止消费者拿到消息不消费
创建消费者组:
XGROUP CREATE key groupName ID [MKSTREAM]
- key:队列名称
- groupName:消费者组名称
- ID:起始ID标示,$代表队列中最后一个消息,0则代表队列中第一个消息
- MKSTREAM:队列不存在时自动创建队列
#删除指定的消费者组
XGROUP DESTORY key groupName
#给指定的消费者组添加消费者
XGROUP CREATECONSUMER key groupname consumername
#删除消费者组中的指定消费者
XGROUP DELCONSUMER key groupname consumername
从消费者组读取消息:
通过XREADGROUP命令获取pendinglist中的消息(还未确认的)
通过XACK命令可以将对应消息确认消费,从pending-list移出
在java中的伪代码如下:
这里对比一下几种实现模式
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