Redis怎么实现队列的阻塞、延时、发布和订阅

本篇文章给大家带来了关于Redis的相关知识，其中主要介绍了关于怎么实现队列的阻塞、延时、发布和订阅的相关问题，下面一起来看一下，希望对大家有帮助。

Redis不仅可作为缓存服务器，还可以用作消息队列。它的列表类型天生支持用作消息队列。如下图所示：

由于Redis的列表是使用双向链表实现的，保存了头节点和尾节点，所以在列表的头部和尾部两边插入或获取元素都是非常快的，时间复杂度为O(1)。

普通队列

可以直接使用Redis的list数据类型实现消息队列，只需简单的两个指令lpush和rpop或者rpush和lpop。

lpush+rpop：左进右出的队列

rpush+lpop：左出右进的队列

下面使用redis的命令来模拟普通队列。

使用lpush命令生产消息：

>lpushqueue:single1"1">lpushqueue:single2"2">lpushqueue:single3"3"

使用rpop命令消费消息：

>rpopqueue:single"1">rpopqueue:single"2">rpopqueue:single"3"

下面使用Java代码来实现普通队列。

生产者SingleProducer

packagecom.morris.redis.demo.queue.single;importredis.clients.jedis.Jedis;/***生产者*/publicclassSingleProducer{publicstaticfinalStringSINGLE_QUEUE_NAME="queue:single";publicstaticvoidmain(String[]args){Jedisjedis=newJedis();for(inti=0;i<100;i++){jedis.lpush(SINGLE_QUEUE_NAME,"hello"+i);}jedis.close();}}

消费者SingleConsumer：

packagecom.morris.redis.demo.queue.single;importredis.clients.jedis.Jedis;importjava.util.Objects;importjava.util.concurrent.TimeUnit;/***消费者*/publicclassSingleConsumer{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Jedisjedis=newJedis();while(true){Stringmessage=jedis.rpop(SingleProducer.SINGLE_QUEUE_NAME);if(Objects.nonNull(message)){System.out.println(message);}else{TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);}}}}

上面的代码已经基本实现了普通队列的生产与消费，但是上述的例子中消息的消费者存在两个问题：

消费者需要不停的调用rpop方法查看redis的list中是否有待处理的数据（消息）。每调用一次都会发起一次连接，有可能list中没有数据，造成大量的空轮询，导致造成不必要的浪费。也许你可以使用Thread.sleep()等方法让消费者线程隔一段时间再消费，如果睡眠时间过长，这样不能处理一些时效性要求高的消息，睡眠时间过短，也会在连接上造成比较大的开销。

如果生产者速度大于消费者消费速度，消息队列长度会一直增大，时间久了会占用大量内存空间。

阻塞队列

消费者可以使用brpop指令从redis的list中获取数据，这个指令只有在有元素时才返回，没有则会阻塞直到超时返回null，于是消费端就不需要休眠后获取数据了，这样就相当于实现了一个阻塞队列，

使用redis的brpop命令来模拟阻塞队列。

>brpopqueue:single30

可以看到命令行阻塞在了brpop这里了，30s后没数据就返回。

Java代码实现如下：

生产者与普通队列的生产者一致。

消费者BlockConsumer：

packagecom.morris.redis.demo.queue.block;importredis.clients.jedis.Jedis;importjava.util.List;/***消费者*/publicclassBlockConsumer{publicstaticvoidmain(String[]args){Jedisjedis=newJedis();while(true){//超时时间为1sList<String>messageList=jedis.brpop(1,BlockProducer.BLOCK_QUEUE_NAME);if(null!=messageList&&!messageList.isEmpty()){System.out.println(messageList);}}}}

缺点：无法实现一次生产多次消费。

发布订阅模式

Redis除了对消息队列提供支持外，还提供了一组命令用于支持发布/订阅模式。利用Redis的pub/sub模式可以实现一次生产多次消费的队列。

发布：PUBLISH指令可用于发布一条消息，格式：

PUBLISHchannelmessage

返回值表示订阅了该消息的数量。

订阅：SUBSCRIBE指令用于接收一条消息，格式：

SUBSCRIBEchannel

使用SUBSCRIBE指令后进入了订阅模式，但是不会接收到订阅之前publish发送的消息，这是因为只有在消息发出去前订阅才会接收到。在这个模式下其他指令，只能看到回复。

回复分为三种类型：

如果为subscribe，第二个值表示订阅的频道，第三个值表示是已订阅的频道的数量

如果为message(消息)，第二个值为产生该消息的频道，第三个值为消息

如果为unsubscribe，第二个值表示取消订阅的频道，第三个值表示当前客户端的订阅数量。

下面使用redis的命令来模拟发布订阅模式。

生产者：

127.0.0.1:6379>publishqueuehello(integer)1127.0.0.1:6379>publishqueuehi(integer)1

消费者：

127.0.0.1:6379>subscribequeueReadingmessages…(pressCtrl-Ctoquit)1)"subscribe"2)"queue"3)(integer)11)"message"2)"queue"3)"hello"1)"message"2)"queue"3)"hi"

Java代码实现如下：

生产者PubsubProducer：

packagecom.morris.redis.demo.queue.pubsub;importredis.clients.jedis.Jedis;/***生产者*/publicclassPubsubProducer{publicstaticfinalStringPUBSUB_QUEUE_NAME="queue:pubsub";publicstaticvoidmain(String[]args){Jedisjedis=newJedis();for(inti=0;i<100;i++){jedis.publish(PUBSUB_QUEUE_NAME,"hello"+i);}jedis.close();}}

消费者PubsubConsumer：

packagecom.morris.redis.demo.queue.pubsub;importredis.clients.jedis.Jedis;importredis.clients.jedis.JedisPubSub;/***消费者*/publicclassPubsubConsumer{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Jedisjedis=newJedis();JedisPubSubjedisPubSub=newJedisPubSub(){@OverridepublicvoidonMessage(Stringchannel,Stringmessage){System.out.println("receivemessage:"+message);if(message.indexOf("99")>-1){this.unsubscribe();}}@OverridepublicvoidonSubscribe(Stringchannel,intsubscribedChannels){System.out.println("subscribechannel:"+channel);}@OverridepublicvoidonUnsubscribe(Stringchannel,intsubscribedChannels){System.out.println("unsubscribechannel"+channel);}};jedis.subscribe(jedisPubSub,PubsubProducer.PUBSUB_QUEUE_NAME);}}

消费者可以启动多个，每个消费者都能收到所有的消息。

可以使用指令UNSUBSCRIBE退订，如果不加参数，则会退订所有由SUBSCRIBE指令订阅的频道。

Redis还支持基于通配符的消息订阅，使用指令PSUBSCRIBE (pattern subscribe)，例如：

psubscribechannel.*

用PSUBSCRIBE指令订阅的频道也要使用指令PUNSUBSCRIBE指令退订，该指令无法退订SUBSCRIBE订阅的频道，同理UNSUBSCRIBE也不能退订PSUBSCRIBE指令订阅的频道。

同时PUNSUBSCRIBE指令通配符不会展开。例如：PUNSUBSCRIBE \*不会匹配到channel.\*，所以要取消订阅channel.\*就要这样写PUBSUBSCRIBE channel.\*。

Redis的pub/sub也有其缺点，那就是如果消费者下线，生产者的消息会丢失。

延时队列和优先级队列

Redis中有个数据类型叫Zset，其本质就是在数据类型Set的基础上加了个排序的功能而已，除了保存原始的数据value之外，还提供另一个属性score，这一属性在添加修改元素时候可以进行指定，每次指定后，Zset会自动重新按新的score值进行排序。

如果score字段设置为消息的优先级，优先级最高的消息排在第一位，这样就能实现一个优先级队列。

如果score字段代表的是消息想要执行时间的时间戳，将它插入Zset集合中，便会按照时间戳大小进行排序，也就是对执行时间先后进行排序，集合中最先要执行的消息就会排在第一位，这样的话，只需要起一个死循环线程不断获取集合中的第一个元素，如果当前时间戳大于等于该元素的score就将它取出来进行消费删除，就可以达到延时执行的目的，注意不需要遍历整个Zset集合，以免造成性能浪费。

下面使用redis的zset来模拟延时队列。

生产者：

127.0.0.1:6379>zaddqueue:delay1order12order23order3(integer)0

消费者：

127.0.0.1:6379>zrangequeue:delay00withscores1)"order1"2)"1"127.0.0.1:6379>zremqueue:delayorder1(integer)1

Java代码如下：

生产者DelayProducer：

packagecom.morris.redis.demo.queue.delay;importredis.clients.jedis.Jedis;importjava.util.Date;importjava.util.Random;/***生产者*/publicclassDelayProducer{publicstaticfinalStringDELAY_QUEUE_NAME="queue:delay";publicstaticvoidmain(String[]args){Jedisjedis=newJedis();longnow=newDate().getTime();Randomrandom=newRandom();for(inti=0;i<10;i++){intsecond=random.nextInt(30);//随机订单失效时间jedis.zadd(DELAY_QUEUE_NAME,now+second*1000,"order"+i);}jedis.close();}}

消费者：

packagecom.morris.redis.demo.queue.delay;importredis.clients.jedis.Jedis;importredis.clients.jedis.Tuple;importjava.util.Date;importjava.util.List;importjava.util.Set;importjava.util.concurrent.TimeUnit;/***消费者*/publicclassDelayConsumer{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Jedisjedis=newJedis();while(true){longnow=newDate().getTime();Set<Tuple>tupleSet=jedis.zrangeWithScores(DelayProducer.DELAY_QUEUE_NAME,0,0);if(tupleSet.isEmpty()){TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);}else{for(Tupletuple:tupleSet){Doublescore=tuple.getScore();longtime=score.longValue();if(time<now){jedis.zrem(DelayProducer.DELAY_QUEUE_NAME,tuple.getElement());System.out.println("order["+tuple.getElement()+"]istimeoutat"+time);}else{TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);}break;}}}}}

应用场景

延时队列可用于订单超时失效的场景

二级缓存（local+redis）中，当有缓存需要更新时，可以使用发布订阅模式通知其他服务器使得本地缓存失效。