手写一个消息队列以及延迟消息队列

一、什么是消息队列？

消息队列（Message Queue），是分布式系统中重要的组件，其通用的使用场景可以简单地描述为：
当不需要立即获得结果，但是并发量又需要进行控制的时候，差不多就是需要使用消息队列的时候

二、消息队列有什么用？

1. 提高响应速度

异步处理，串行化的功能变成并行化，从而提升系统性能，缩短响应时间
常用于秒杀、发送短信通知等，需要立即返回结果的场景

2. 流量控制

在高并发的情况，为了避免大量的请求冲击后端服务，可以使用消息队列暂存请求，后端服务按照自己的重能力，从队列中消费，例如秒杀、埋点场景。
这样可以随时增加服务的实例数量水平扩容，而不用对系统的其他部分做修改

3.系统解耦

例如一个下单的信息需要同步多个子系统，每个子系统都需要保存订单的数据的一部分，如果光靠订单服务的团队去维护所有的子系统数据同步，代价太大
解决方法是，通过发布订阅模型，订单服务在订单变化时发送一条消息到一个主题中，所有的下游子系统都订单主题，这样可以每个子系统都可以获得一份完整的订单数据
即使是增加、减少子系统，也不会对订单服务造成影响

三、消息队列有什么缺点？

1. 同步消息改成了异步，增加了系统的调用链，增加了系统的复杂度
2. 降低了数据一致性，如果要保持一致性，需要高代价的补偿（如分布式事务、对账）
3. 引入了消息队列带来的延迟问题

四、如何自定义一个消息队列？

我们可使用 Queue 来实现消息队列，Queue 大体可分为以下三类：

双端队列（Deque）是 Queue 的子类也是 Queue 的补充类，头部和尾部都支持元素插入和获取；
阻塞队列指的是在元素操作时（添加或删除），如果没有成功，会阻塞等待执行，比如当添加元素时，如果队列元素已满，队列则会阻塞等待直到有空位时再插入；
非阻塞队列，和阻塞队列相反，它会直接返回操作的结果，而非阻塞等待操作，双端队列也属于非阻塞队列。

自定义消息队列的实现代码如下：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

/**
 * @author james
 * @version 1.0.0
 * @Description 自定义实现消息队列
 * @createTime 2020年08月15日 16:34:00
 */
public class CustomQueue {

    /**
     * 定义消息队列
     */
    private static Queue<String> queue = new LinkedList<>();

    public static void main(String[] args) {
        producer();  // 调用生产者
        consumer();  // 调用消费者
    }

    public static void consumer() {
        while (!queue.isEmpty()){
            System.out.println(queue.poll());
        }
    }

    public static void  producer(){
        queue.add("hello,");
        queue.add("queue");
        queue.add("!");
    }
}

以上程序的执行结果为

hello,
queue
!

可以看出消息是以先进先出顺序进行消费的。

实现自定义延迟队列需要实现 Delayed 接口，重写 getDelay() 方法，延迟队列完整实现代码如下：

import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author james
 * @version 1.0.0
 * @Description 延时消息队列
 * @createTime 2020年08月16日 10:27:00
 */
public class MyDelay implements Delayed {

    /**
     * 延迟截止时间(毫秒)
     */
    long delayTime = System.currentTimeMillis();


    private String msg;

    public String getMsg() {
        return msg;
    }

    public void setMsg(String msg) {
        this.msg = msg;
    }


    public MyDelay(long delayTime, String msg) {
        this.delayTime = this.delayTime + delayTime;
        this.msg = msg;
    }

    /**
     * 获取剩余时间
     *
     * @param unit
     * @return
     */
    @Override
    public long getDelay(TimeUnit unit) {
        return unit.convert(delayTime - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    @Override
    public int compareTo(Delayed o) {
        if (this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) > o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)) {
            return 1;
        } else if (this.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS) < o.getDelay(TimeUnit.MILLISECONDS)) {
            return -1;
        } else {
            return 0;
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.msg;
    }
}

import java.text.DateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.DelayQueue;


/**
 * @author james
 * @version 1.0.0
 * @Description TODO
 * @createTime 2020年08月16日 10:45:00
 */
public class CustomDelayQueue {

    public static final DelayQueue delayQueue = new DelayQueue();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        producer();  // 调用生产者
        consumer();  // 调用消费者
    }

    public static void consumer() throws InterruptedException {
        System.out.println("开始执行时间：" +
                DateFormat.getDateTimeInstance().format(new Date()));
        while (!delayQueue.isEmpty()) {
            System.out.println(delayQueue.take());
        }
        System.out.println("结束执行时间：" +
                DateFormat.getDateTimeInstance().format(new Date()));
    }

    public static void producer() {
        // 添加消息
        delayQueue.put(new MyDelay(1000, "hello,"));
        delayQueue.put(new MyDelay(60000, "delayQueue"));
    }
}

同样，一个简易版的延迟消息队列就这样完成了！

关注我的技术公众号，每天都有优质技术文章推送。
微信扫一扫下方二维码即可关注：