面試官:生成訂單 30 分鐘未支付,則自動取消,該怎麼實現?

語言: CN / TW / HK

在開發中,往往會遇到一些關於延時任務的需求。

例如

  • 生成訂單30分鐘未支付,則自動取消
  • 生成訂單60秒後,給用户發短信

對上述的任務,我們給一個專業的名字來形容,那就是延時任務。那麼這裏就會產生一個問題,這個延時任務和定時任務的區別究竟在哪裏呢?一共有如下幾點區別

定時任務有明確的觸發時間,延時任務沒有

定時任務有執行週期,而延時任務在某事件觸發後一段時間內執行,沒有執行週期

定時任務一般執行的是批處理操作是多個任務,而延時任務一般是單個任務

下面,我們以判斷訂單是否超時為例,進行方案分析

方案分析

1、數據庫輪詢

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據庫,通過訂單時間來判斷是否有超時的訂單,然後進行update或delete等操作

實現

博主當年早期是用quartz來實現的(實習那會的事),簡單介紹一下

maven項目引入一個依賴如下所示

<dependency> <groupId>org.quartz-scheduler</groupId> <artifactId>quartz</artifactId> <version>2.2.2</version> </dependency>

調用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("要去數據庫掃描啦。。。");

}

public static void main(String[] args) throws Exception {

    // 創建任務

    JobDetail jobDetail = JobBuilder.newJob(MyJob.class)

            .withIdentity("job1", "group1").build();

    // 創建觸發器 每3秒鐘執行一次

    Trigger trigger = TriggerBuilder

            .newTrigger()

            .withIdentity("trigger1", "group3")

            .withSchedule(

                    SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule()

                            .withIntervalInSeconds(3).repeatForever())

            .build();

    Scheduler scheduler = new StdSchedulerFactory().getScheduler();

    // 將任務及其觸發器放入調度器

    scheduler.scheduleJob(jobDetail, trigger);

    // 調度器開始調度任務

    scheduler.start();

}

} ```

運行代碼,可發現每隔3秒,輸出如下

要去數據庫掃描啦。。。

優缺點

優點:簡單易行,支持集羣操作

缺點:(1)對服務器內存消耗大

(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)假設你的訂單有幾千萬條,每隔幾分鐘這樣掃描一次,數據庫損耗極大

2、JDK的延遲隊列

思路

該方案是利用JDK自帶的DelayQueue來實現,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Delayed接口的。

DelayedQueue實現工作流程如下圖所示

其中Poll():獲取並移除隊列的超時元素,沒有則返回空

take():獲取並移除隊列的超時元素,如果沒有則wait當前線程,直到有元素滿足超時條件,返回結果。

實現

定義一個類OrderDelay實現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<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 MilliSeconds

00000002編號的訂單要刪除啦。。。。

After 6006 MilliSeconds

00000003編號的訂單要刪除啦。。。。

After 9006 MilliSeconds

00000004編號的訂單要刪除啦。。。。

After 12008 MilliSeconds

00000005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

優缺點

優點:效率高,任務觸發時間延遲低。

缺點:

(1)服務器重啟後,數據全部消失,怕宕機 (2)集羣擴展相當麻煩 (3)因為內存條件限制的原因,比如下單未付款的訂單數太多,那麼很容易就出現OOM異常 (4)代碼複雜度較高

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於時鍾,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,ticksPerWheel(一輪的tick數),tickDuration(一個tick的持續時間)以及 timeUnit(時間單位),例如當ticksPerWheel=60,tickDuration=1,timeUnit=秒,這就和現實中的始終的秒針走動完全類似了。

如果當前指針指在1上面,我有一個任務需要4秒以後執行,那麼這個執行的線程回調或者消息將會被放在5上。那如果需要在20秒之後執行怎麼辦,由於這個環形結構槽數只到8,如果要20秒,指針需要多轉2圈。位置是在2圈之後的5上面(20 % 8 + 1)

實現

我們用Netty的HashedWheelTimer來實現

給Pom加上下面的依賴

```

<groupId>io.netty</groupId>

<artifactId>netty-all</artifactId>

<version>4.1.24.Final</version>

```

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("要去數據庫刪除訂單了。。。。");

         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

要去數據庫刪除訂單了。。。。

6秒過去了 ```

優缺點

優點:效率高,任務觸發時間延遲時間比delayQueue低,代碼複雜度比delayQueue低。

缺點:

(1)服務器重啟後,數據全部消失,怕宕機

(2)集羣擴展相當麻煩

(3)因為內存條件限制的原因,比如下單未付款的訂單數太多,那麼很容易就出現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)都關聯了一個score,通過score排序來取集合中的值

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 WITHSCORES

1) "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 WITHSCORES

1) "bing.com"

2) "8"

3) "baidu.com"

4) "9" ```

那麼如何實現呢?我們將訂單超時時間戳與訂單號分別設置為score和member,系統掃描第一個元素判斷是否超時,具體如下圖所示

實現一

``` 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();

}

//生產者,生成5個訂單放進去

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:訂單ID為"+"OID0000001"+i);

    }

}

//消費者,取訂單

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("當前沒有等待的任務");

            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:消費的訂單OrderId為"+orderId);

        }

    }

}

public static void main(String[] args) {

    AppTest appTest =new AppTest();

    appTest.productionDelayMessage();

    appTest.consumerDelayMessage();

}

} ```

此時對應輸出如下

可以看到,幾乎都是3秒之後,消費訂單。

然而,這一版存在一個致命的硬傷,在高併發條件下,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<threadNum;i++){

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

        cdl.countDown();

    }

}

} ```

輸出如下所示

顯然,出現了多個線程消費同一個資源的情況。

解決方案

(1)用分佈式鎖,但是用分佈式鎖,性能下降了,該方案不細説。

(2)對ZREM的返回值進行判斷,只有大於0的時候,才消費數據,於是將consumerDelayMessage()方法裏的

``` 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: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 && num>0){

    System.out.println(System.currentTimeMillis()+"ms:redis消費了一個任務:消費的訂單OrderId為"+orderId);

}

} ```

在這種修改後,重新運行ThreadTest類,發現輸出正常了

  • 思路二

該方案使用redis的Keyspace Notifications,中文翻譯就是鍵空間機制,就是利用該機制可以在key失效之後,提供一個回調,實際上是redis會給客户端發送一個消息。是需要redis版本2.8以上。

實現二

在redis.conf中,加入一條配置

notify-keyspace-events Ex

運行代碼如下

``` 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 {

    <ahref='http://www.jobbole.com/members/wx610506454'>@Override</a>

    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秒過後,訂單取消了

ps:redis的pub/sub機制存在一個硬傷,官網內容如下

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的發佈/訂閲目前是即發即棄(fire and forget)模式的,因此無法實現事件的可靠通知。也就是説,如果發佈/訂閲的客户端斷鏈之後又重連,則在客户端斷鏈期間的所有事件都丟失了。因此,方案二不是太推薦。當然,如果你對可靠性要求不高,可以使用。

優缺點

優點:(1)由於使用Redis作為消息通道,消息都存儲在Redis中。如果發送程序或者任務處理程序掛了,重啟之後,還有重新處理數據的可能性。(2)做集羣擴展相當方便 (3)時間準確度高

缺點:(1)需要額外進行redis維護

5、使用消息隊列

我們可以採用rabbitMQ的延時隊列。RabbitMQ具有以下兩個特性,可以實現延遲隊列

RabbitMQ可以針對Queue和Message設置 x-message-tt,來控制消息的生存時間,如果超時,則消息變為dead letter

lRabbitMQ的Queue可以配置x-dead-letter-exchange 和x-dead-letter-routing-key(可選)兩個參數,用來控制隊列內出現了deadletter,則按照這兩個參數重新路由。結合以上兩個特性,就可以模擬出延遲消息的功能,具體的,我改天再寫一篇文章,這裏再講下去,篇幅太長。

優缺點

優點: 高效,可以利用rabbitmq的分佈式特性輕易的進行橫向擴展,消息支持持久化增加了可靠性。

缺點:本身的易用度要依賴於rabbitMq的運維.因為要引用rabbitMq,所以複雜度和成本變高。

原文鏈接:https://blog.csdn.net/hjm4702192/article/details/80519010

版權聲明:本文為CSDN博主「hjm4702192」的原創文章,遵循CC 4.0 BY-SA版權協議,轉載請附上原文出處鏈接及本聲明。

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