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高并发的核心技术-消息中间件(MQ)

MQ简介

  • 什么是MQ
    跨进程的消息队列,主要角色包括生产者与消费者。
    生产者只负责生产信息,无法感知消费者是谁,消息怎么处理,处理结果是什么。
    消费者负责接收及处理消息,无法感知生产者是谁,怎么产生的。

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  • Mq能做什么?
    MQ 特性一般有异步,吞吐量大 ,延时低;
    适合做:

    1. 投递异步通知。
    2. 限流,削峰谷。
    3. 可靠事件,处理数据一致性。
    4. 利用一些特性,可以做定时任务。
      等….

由于MQ是异步处理消息的,所以MQ不适合做同步处理操作,如果需要及时的返回处理结果请不要用MQ;

  • MQ 个系统带来了什么?

    缺点:增加了系统的复杂性,除了代码组件接入以外还需要考虑,高可用,集群,消息的可靠性等问题!

    生产者:消息发送怎么保证可靠性,怎么保证不重复!

    消费者:怎么保证幂等性,接收到重复消息怎么处理!

    还有会带来的处理延时等问题!

优点: 解耦,利用MQ我们可以很好的给我们系统解耦,特别是分布式/微服系统!
原来的同步操作,可以用异步处理,也可以带来更快的响应速度;

  • 哪些场景可以使用MQ

场景 (1)
系统解耦,用户系统或者其他系统需要发送短信可以通过 MQ 执行;很好的将 用户系统 和 短信系统进行解耦;

高并发的核心技术 - 消息中间件(MQ)

场景(2)

顺序执行的任务场景,假设 A B C 三个任务,B需要等待 A完成才去执行,C需要等待B完成才去执行;

我见过一些同学的做法是 ,用 三个定时器 错开时间去执行的,假设 A定时器 9 点执行, B 定时器 10 点执行 , C 11 点执行 , 类似这样子;

这样做其实是 不安全的, 因为 后一个任务 无法知道 前一个任务是否 真的执行了! 假设 A 宕机了, 到 10 点 B 定时去 执行,这时候 数据就会产生异常!

当我们 引入 MQ 后 可以这么做, A执行完了 发送 消息给 B ,B收到消息后 执行,C 类似,收到 B消息后执行;

场景(3)

支付网关的通知,我们的系统常常需要接入支付功能,微信或者支付宝通常会以回调的形式通知我们系统支付结果。

我们可以将我们的支付网关独立出来,通过MQ通知我们业务系统进行处理,这样处理有利于系统的解耦和扩展!

假设我们还有一个积分系统,用户支付成功,给用户添加积分。只需要积分系统监听这个消息,并处理积分就好,无需去修改再去修改网关层代码!

如果没有使用MQ ,我是不是还得去修改网关系统的代码,远程调用增加积分的接口?

这就是使用了MQ的好处,解耦和扩展!

当然我们的转发规则也要保证每个感兴趣的队列能获取到消息!

高并发的核心技术 - 消息中间件(MQ)

场景(4)

微服/分布式系统,分布式事务 - 最终一致性 处理方案!

详情: 分布式事务处理方案,微服事务处理方案

场景(5)

  • 消息延时队列,可做些定时任务,不固定时间执行的定时任务。
  • 例如:用户下单后如果24小时未支付订单取消;
  • 确认收货后2天后没有评价自动好评;
    等...

我们以前的做法是 通常启用一个定时器,每分钟或者每小时,去跑一次取出需要处理的订单或其他数据进行处理。
这种做法一个是 效率比较低,如果数据量大的话,每次都要扫库,非常要命!
再者时效性不是很高,最差的时候可能需要等待一轮时长!
还有可能出现重复执行的结果,时效和轮询的频率难以平衡!

利用MQ(Rabbitmq),DLX (Dead Letter Exchanges)和 消息的 TTL (Time-To-Live Extensions)特性。我们可以高效的完成这个任务场景!不需要扫库,时效性更好!

DLX:http://www.rabbitmq.com/dlx.html,
TTL:http://www.rabbitmq.com/ttl.html#per-message-ttl

原理:
发送到队列的消息,可以设置一个存活时间 TTL,在存活时间内没有被消费,可以设置这个消息转发到其他队列里面去;然后我们从这个其他队列里面消费执行我们的任务,这样就可以达到一个消息延时的效果!

高并发的核心技术 - 消息中间件(MQ)

设置过期时间:
过期时间可以统一设置到消息队列里面,也可以单独设置到某个消息!

PS 如果消息设置了过期时间,发生到了设置有过期时间的队列,已队列设置的过期时间为准!

已 SpringBoot 为例:

配置转发队列和被转发队列:

@Component
@Configuration
public class RabbitMqConfig {
    @Bean
    public Queue curQueue() {
        Map args = new HashMap();
        //超时后的转发器 过期转发到 delay_queue_exchange
        args.put("x-dead-letter-exchange", "delay_queue_exchange");
        //routingKey 转发规则
        args.put("x-dead-letter-routing-key", "user.#");
        //过期时间 20 秒
        args.put("x-message-ttl", 20000);
        return new Queue("cur_queue", false, false, false, args);
    }
    @Bean
    public Queue delayQueue() {
        return new Queue("delay_queue");
    }
    @Bean
    TopicExchange exchange() {
        //当前队列
        return new TopicExchange("cur_queue_exchange");
    }
    @Bean
    TopicExchange exchange2() {
        //被转发的队列
        return new TopicExchange("delay_queue_exchange");
    }
    @Bean
    Binding bindingHelloQueue(Queue curQueue, TopicExchange exchange) {
         //绑定队列到转发器
        return BindingBuilder.bind(curQueue).to(exchange).with("user.#");
    }
    @Bean
    Binding bindingHelloQueue2(Queue delayQueue, TopicExchange exchange2) {
        return BindingBuilder.bind(delayQueue).to(exchange2).with("user.#");
    }
}

发生消息:

@Component
public class MqEventSender {
    Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MqEventSender.class);
    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;
    /**
     * 消息没有设置 时间
     *  发生到队列 cur_queue_exchange
     * @param msg
     */
    public void sendMsg(String msg) {
        logger.info("发送消息: " + msg);
        rabbitTemplate.convertAndSend("cur_queue_exchange", "user.ss", msg);
    }
    /**
     * 消息设置时间
     *  发生到队列 cur_queue_exchange
     * @param msg
     */
    public void sendMsgWithTime(String msg) {
        logger.info("发送消息: " + msg);
        MessageProperties messageProperties = new MessageProperties();
        //过期时间设置 10 秒
        messageProperties.setExpiration("10000");
        Message message = rabbitTemplate.getMessageConverter().toMessage(msg, messageProperties);
        rabbitTemplate.convertAndSend("cur_queue_exchange", "user.ss", message);
    }
}

消息监听:

监听 的队列是 delay_queue 而不是 cur_queue;

PS cur_queue 不应该有监听者,否则消息被消费达不到想要的延时消息效果!

/**
 * Created by linli on 2017/8/21.
 * 监听 被丢到 超时队列内容
 */
@Component
@RabbitListener(queues = "delay_queue")
public class DelayQueueListener {
    public static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AddCommentsEventListener.class);
    @RabbitHandler
    public void process(@Payload String msg) {
        logger.info("收到消息 "+msg);
    }
}

测试:

/**
 * Created by linli on 2017/8/21.
 */
@RestController
@RequestMapping("/test")
public class TestContorller {
    @Autowired
    MqEventSender sender;
    @RequestMapping("/mq/delay")
    public String test() {
        sender.sendMsg("队列延时消息!");
        sender.sendMsgWithTime("消息延时消息!");
        return "";
    }
}

结果:

高并发的核心技术 - 消息中间件(MQ)

观察结果发现:发送时间 和 收到时间 间隔 20秒 ;

我们给消息设置的 10 秒 TTL 时间没有生效!验证了 : 如果消息设置了过期时间,发生到了设置有过期时间的队列,已队列设置的过期时间为准!

如果希望每个消息都要自己的存活时间,发送到队列 不要设置

args.put(“x-message-ttl”, 20000);

消息的过期时间 设置在队列还是消息,根据自己的业务场景去定!

  • 总结

MQ 是一个跨进程的消息队列,我们可以很好的利用他进行系统的解耦;
引入MQ会给系统带来一定的复杂度,需要评估!
MQ 适合做异步任务,不适合做同步任务!


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