RabbitMQ学习(十):幂等性、优先级队列、惰性队列

本文涉及的产品
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
简介: 以支付为例,用户购买商品后支付,扣款成功,但是返回结果的时候网络异常, 此时钱已经扣了;用户再次点击按钮,此时会进行第二次扣款,返回结果成功,用户查询余额发现多扣钱 了,流水记录也变成了两条。在以前的单应用系统中,我们只需要把数据操作放入事务中即可,发生错误 立即回滚,但是再响应客户端的时候也有可能出现网络中断或者异常等。

一、幂等性



1.1 概念


用户对于同一操作发起的一次请求或者多次请求的结果是一致的,不会因为多次点击而产生了副作用。


以支付为例,用户购买商品后支付,扣款成功,但是返回结果的时候网络异常, 此时钱已经扣了;用户再次点击按钮,此时会进行第二次扣款,返回结果成功,用户查询余额发现多扣钱 了,流水记录也变成了两条。在以前的单应用系统中,我们只需要把数据操作放入事务中即可,发生错误 立即回滚,但是再响应客户端的时候也有可能出现网络中断或者异常等。


1.2 消息重复消费


消费者在消费 MQ 中的消息时,MQ 已把消息发送给消费者,消费者在给 MQ 返回 ack 时网络中断, 故 MQ 未收到确认信息,该条消息会重新发给其他的消费者,或者在网络重连后再次发送给该消费者,但 实际上该消费者已成功消费了该条消息,这就造成了消息的重复消费。


1.3 解决思路


MQ 消费者的幂等性的解决一般使用全局 ID 或者某个唯一标识比如时间戳 、UUID 或者订单消费 者消费 MQ 中的消息也可利用 MQ 的该 id 来判断,或者可按自己的规则生成一个全局唯一 id,每次消费消 息时用该 id 先判断该消息是否已消费过。


1.4 消费端的幂等性保障


在海量订单生成的业务高峰期,生产端有可能就会重复发生了消息,这时候消费端就要实现幂等性, 这意味着我们的消息永远不会被消费多次,即使我们收到了一样的消息。


业界主流的幂等性有两种操作:


唯一 ID+指纹码机制,利用数据库主键去重


利用 redis 的原子性去实现(推荐)


1.4.1 唯一 ID+指纹码机制


指纹码:我们的一些规则或者时间戳加别的服务给到的唯一信息码,它并不一定是我们系统生成的,基 本都是由我们的业务规则拼接而来,但是一定要保证唯一性,然后就利用查询语句进行判断这个 id 是否存 在于数据库中。


他的优势就是实现简单,仅仅是拼接之后查询判断是否重复即可;劣势就是在高并发时,如果是单个数 据库就会有写入性能瓶颈,当然也可以采用分库分表提升性能,但也不是我们最推荐的方式。


1.4.2 Redis 原子性


利用 redis 执行 setnx 命令,天然具有幂等性。从而实现不重复消费。


二、优先级队列



2.1 使用场景


例如,在我们系统中有一个订单催付的场景,我们的客户在天猫下订单,淘宝会及时将订单推送给我们。tmall 商家对我们来说,肯定是要区分大小客户的。比如像苹果,小米这样大商家一年能给我们创 造很大的利润,所以他们的订单必须得到优先处理,这就是订单催付的场景。


而曾经我们的后端系统是使用 redis 来存 放的定时轮询,redis 只能用 List 做一个简简单单的消息队列,并不能实现一个优先级的场景, 所以订单量大了后,我们要采用 RabbitMQ 进行改造和优化,如果发现是大客户的订单给一个相对比较高的优先级, 否则就是默认优先级。


2.2 实现


要让队列实现优先级需要做的事情有如下事情:队列需要设置为优先级队列,消息需要设置消息的优先级,消费者需要等待消息已经发送到队列中才去消费,这样才有机会对消息进行排序。


2.2.1 生产者


public class Producer {
    private static final String QUEUE_NAME="hello";
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        try (Channel channel = RabbitMqUtils.getChannel();) {
            //给消息赋予一个 priority 属性
            AMQP.BasicProperties properties = 
                        new AMQP.BasicProperties().builder().priority(5).build();
            for (int i = 1; i <11; i++) {
                String message = "info"+i;
                if(i==5){
                    channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, properties, message.getBytes());
                }else{
                    channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
                }
                System.out.println("发送消息完成:" + message);
            }
        }
    }
}


2.2.2 消费者


public class Consumer {
    private static final String QUEUE_NAME="hello";
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Channel channel = RabbitMqUtils.getChannel();
        //设置队列的最大优先级 最大可以设置到 255 官网推荐 1-10 如果设置太高比较吃内存和 CPU
        Map<String, Object> params = new HashMap();
        params.put("x-max-priority", 10);
        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, true, false, false, params);
        System.out.println("消费者启动等待消费......");
        DeliverCallback deliverCallback=(consumerTag, delivery)->{
            String receivedMessage = new String(delivery.getBody());
            System.out.println("接收到消息:"+receivedMessage);
        };
        channel.basicConsume(QUEUE_NAME,true,deliverCallback,(consumerTag)->{
            System.out.println("消费者无法消费消息时调用,如队列被删除");
        });
    }
}


三、惰性队列



3.1 使用场景


RabbitMQ 从 3.6.0 版本开始引入了惰性队列的概念。惰性队列会尽可能的将消息存入磁盘中,而在消 费者消费到相应的消息时才会被加载到内存中,它的一个重要的设计目标是能够支持更长的队列,即支持 更多的消息存储。当消费者由于各种各样的原因(比如消费者下线、宕机亦或者是由于维护而关闭等)而致 使长时间内不能消费消息造成堆积时,惰性队列就很有必要了。


默认情况下,当生产者将消息发送到 RabbitMQ 的时候,队列中的消息会尽可能的存储在内存之中, 这样可以更加快速的将消息发送给消费者。即使是持久化的消息,在被写入磁盘的同时也会在内存中驻留 一份备份。当 RabbitMQ 需要释放内存的时候,会将内存中的消息换页至磁盘中,这个操作会耗费较长的 时间,也会阻塞队列的操作,进而无法接收新的消息。虽然 RabbitMQ 的开发者们一直在升级相关的算法, 但是效果始终不太理想,尤其是在消息量特别大的时候。


3.2 声明队列为惰性队列


在队列声明的时候可以通过“x-queue-mode”参数来设置队列的模式,取值为“default”和“lazy”。下面示 例中演示了一个惰性队列的声明细节:


Map<String, Object> args = new HashMap<String, Object>();
args.put("x-queue-mode", "lazy");
channel.queueDeclare("myqueue", false, false, false, args);


3.3 内存开销对比


在发送 1 百万条消息,每条消息大概占 1KB 的情况下,普通队列占用内存是 1.2GB,而惰性队列仅仅 占用 1.5MB。因为惰性队列把大量的消息都保存在了磁盘中。


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