现如今的互联网应用大都是采用 分布式系统架构 设计的，所以 消息队列 已经逐渐成为企业应用系统 内部通信 的核心手段，它具有 低耦合、可靠投递、广播、流量控制、最终一致性 等一系列功能。
当前使用较多的 消息队列 有 RabbitMQ、RocketMQ、ActiveMQ、Kafka、ZeroMQ、MetaMQ 等，而部分数据库 如 Redis、MySQL 以及 phxsql ，如果硬搞的话，其实也可实现消息队列的功能。
可能有人觉得，各种开源的 MQ 已经足够使用了，为什么需要用 Redis 实现 MQ 呢？
有些简单的业务场景，可能不需要重量级的 MQ 组件（相比 Redis 来说，Kafka 和 RabbitMQ 都算是重量级的消息队列）
那你有考虑过用 Redis 做消息队列吗？
这一章，我会结合消息队列的特点和 Redis 做消息队列的使用方式，以及实际项目中的使用，来和大家探讨下 Redis 消息队列的方案。
一、回顾消息队列
消息队列 是指利用 高效可靠 的 消息传递机制 进行与平台无关的 数据交流，并基于数据通信来进行分布式系统的集成。
通过提供 消息传递 和 消息排队 模型，它可以在 分布式环境 下提供 应用解耦、弹性伸缩、冗余存储、流量削峰、异步通信、数据同步 等等功能，其作为 分布式系统架构 中的一个重要组件，有着举足轻重的地位。
现在回顾下，我们使用的消息队列，一般都有什么样的特点：
三个角色：生产者、消费者、消息处理中心
异步处理模式：生产者 将消息发送到一条 虚拟的通道（消息队列）上，而无须等待响应。消费者 则 订阅 或是 监听 该通道，取出消息。两者互不干扰，甚至都不需要同时在线，也就是我们说的 松耦合
可靠性：消息要可以保证不丢失、不重复消费、有时可能还需要顺序性的保证
撇开我们常用的消息中间件不说，你觉得 Redis 的哪些数据类型可以满足 MQ 的常规需求~~
二、Redis 实现消息队列
思来想去，只有 List 和 Streams 两种数据类型，可以实现消息队列的这些需求，当然，Redis 还提供了发布、订阅(pub/sub) 模式。
我们逐一看下这 3 种方式的使用和场景。
2.1 List 实现消息队列
Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。
所以常用来做异步队列使用。将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串塞进 Redis 的列表，另一个线程从这个列表中轮询数据进行处理。
Redis 提供了好几对 List 指令，先大概看下这些命令，混个眼熟
List 常用命令
| 命令 | 用法 | 描述 |
|---|---|---|
| LPUSH | LPUSH key value [value ...] | 将一个或多个值 value 插入到列表 key 的表头如果有多个 value 值，那么各个 value 值按从左到右的顺序依次插入到表头 |
| RPUSH | RPUSH key value [value ...] | 将一个或多个值 value 插入到列表 key 的表尾(最右边) |
| LPOP | LPOP key | 移除并返回列表 key 的头元素。 |
| BLPOP | BLPOP key [key ...] timeout | 移出并获取列表的第一个元素， 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止 |
| RPOP | RPOP key | 移除并返回列表 key 的尾元素。 |
| BRPOP | BRPOP key [key ...] timeout | 移出并获取列表的最后一个元素， 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。 |
| BRPOPLPUSH | BRPOPLPUSH source destination timeout | 从列表中弹出一个值，将弹出的元素插入到另外一个列表中并返回它；如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。 |
| RPOPLPUSH | RPOPLPUSH source destinationb | 命令 RPOPLPUSH 在一个原子时间内，执行以下两个动作：将列表 source 中的最后一个元素(尾元素)弹出，并返回给客户端。将 source 弹出的元素插入到列表 destination ，作为 destination 列表的的头元素 |
| LLEN | LLEN key | 返回列表 key 的长度。如果 key 不存在，则 key 被解释为一个空列表，返回 0 .如果 key 不是列表类型，返回一个错误 |
| LRANGE | LRANGE key start stop | 返回列表 key 中指定区间内的元素，区间以偏移量 start 和 stop 指定 |
挑几个弹入、弹出的命令就可以组合出很多姿势
LPUSH、RPOP 左进右出
RPUSH、LPOP 右进左出
127.0.0.1:6379> lpush mylist a a b c d e
(integer) 6
127.0.0.1:6379> rpop mylist
"a"
127.0.0.1:6379> rpop mylist
"a"
127.0.0.1:6379> rpop mylist
"b"
127.0.0.1:6379>
即时消费问题
通过 LPUSH，RPOP 这样的方式，会存在一个性能风险点，就是消费者如果想要及时的处理数据，就要在程序中写个类似 while(true) 这样的逻辑，不停的去调用 RPOP 或 LPOP 命令，这就会给消费者程序带来些不必要的性能损失。
所以，Redis 还提供了 BLPOP、BRPOP 这种阻塞式读取的命令（带 B-Bloking的都是阻塞式），客户端在没有读到队列数据时，自动阻塞，直到有新的数据写入队列，再开始读取新数据。这种方式就节省了不必要的 CPU 开销。
LPUSH、BRPOP 左进右阻塞出
RPUSH、BLPOP 右进左阻塞出
127.0.0.1:6379> lpush yourlist a b c d
(integer) 4
127.0.0.1:6379> blpop yourlist 10
1) "yourlist"
2) "d"
127.0.0.1:6379> blpop yourlist 10
1) "yourlist"
2) "c"
127.0.0.1:6379> blpop yourlist 10
1) "yourlist"
2) "b"
127.0.0.1:6379> blpop yourlist 10
1) "yourlist"
2) "a"
127.0.0.1:6379> blpop yourlist 10
(nil)
(10.02s)
如果将超时时间设置为 0 时，即可无限等待，直到弹出消息
因为 Redis 单线程的特点，所以在消费数据时，同一个消息会不会同时被多个 consumer 消费掉，但是需要我们考虑消费不成功的情况。
可靠队列模式 | ack 机制
以上方式中， List 队列中的消息一经发送出去，便从队列里删除。如果由于网络原因消费者没有收到消息，或者消费者在处理这条消息的过程中崩溃了，就再也无法还原出这条消息。究其原因，就是缺少消息确认机制。
为了保证消息的可靠性，消息队列都会有完善的消息确认机制（Acknowledge），即消费者向队列报告消息已收到或已处理的机制。
Redis List 怎么搞一搞呢？
再看上边的表格中，有两个命令， RPOPLPUSH、BRPOPLPUSH （阻塞）从一个 list 中获取消息的同时把这条消息复制到另一个 list 里（可以当做备份），而且这个过程是原子的。
这样我们就可以在业务流程安全结束后，再删除队列元素，实现消息确认机制。
127.0.0.1:6379> rpush myqueue one
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush myqueue two
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush myqueue three
(integer) 3
127.0.0.1:6379> rpoplpush myqueue queuebak
"three"
127.0.0.1:6379> lrange myqueue 0 -1
1) "one"
2) "two"
127.0.0.1:6379> lrange queuebak 0 -1
1) "three"
之前做过的项目中就有用到这样的方式去处理数据，数据标识从一个 List 取出后放入另一个 List，业务操作安全执行完成后，再去删除 List 中的数据，如果有问题的话，很好回滚。
当然，还有更特殊的场景，可以通过 zset 来实现延时消息队列，原理就是将消息加到 zset 结构后，将要被消费的时间戳设置为对应的 score 即可，只要业务数据不会是重复数据就 OK。
2.2 订阅与发布实现消息队列
我们都知道消息模型有两种
点对点：Point-to-Point(P2P)
发布订阅：Publish/Subscribe(Pub/Sub)
List 实现方式其实就是点对点的模式，下边我们再看下 Redis 的发布订阅模式（消息多播），这才是“根正苗红”的 Redis MQ
"发布/订阅"模式同样可以实现进程间的消息传递，其原理如下:
"发布/订阅"模式包含两种角色，分别是发布者和订阅者。订阅者可以订阅一个或者多个频道(channel)，而发布者可以向指定的频道(channel)发送消息，所有订阅此频道的订阅者都会收到此消息。
Redis 通过 PUBLISH 、 SUBSCRIBE 等命令实现了订阅与发布模式， 这个功能提供两种信息机制， 分别是订阅/发布到频道和订阅/发布到模式。
这个 频道 和 模式 有什么区别呢？
频道我们可以先理解为是个 Redis 的 key 值，而模式，可以理解为是一个类似正则匹配的 Key，只是个可以匹配给定模式的频道。这样就不需要显式的去订阅多个名称了，可以通过模式订阅这种方式，一次性关注多个频道。
我们启动三个 Redis 客户端看下效果：
先启动两个客户端订阅（subscribe） 名字叫 framework 的频道，然后第三个客户端往 framework 发消息，可以看到前两个客户端都会接收到对应的消息：
我们可以看到订阅的客户端每次可以收到一个 3 个参数的消息，分别为：
消息的种类
始发频道的名称
实际的消息
再来看下订阅符合给定模式的频道，这回订阅的命令是 PSUBSCRIBE
我们往 java.framework 这个频道发送了一条消息，不止订阅了该频道的 Consumer1 和 Consumer2 可以接收到消息，订阅了模式 java.* 的 Consumer3 和 Consumer4 也可以接收到消息。
Pub/Sub 常用命令：
| 命令 | 用法 | 描述 |
|---|---|---|
| PSUBSCRIBE | PSUBSCRIBE pattern [pattern ...] | 订阅一个或多个符合给定模式的频道 |
| PUBSUB | PUBSUB subcommand [argument [argument ...]] | 查看订阅与发布系统状态 |
| PUBLISH | PUBLISH channel message | 将信息发送到指定的频道 |
| PUNSUBSCRIBE | PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern ...]] | 退订所有给定模式的频道 |
| SUBSCRIBE | SUBSCRIBE channel [channel ...] | 订阅给定的一个或多个频道的信息 |
| UNSUBSCRIBE | UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]] | 指退订给定的频道 |
2.3 Streams 实现消息队列
Redis 发布订阅 (pub/sub) 有个缺点就是消息无法持久化，如果出现网络断开、Redis 宕机等，消息就会被丢弃。而且也没有 Ack 机制来保证数据的可靠性，假设一个消费者都没有，那消息就直接被丢弃了。
后来 Redis 的父亲 Antirez，又单独开启了一个叫 Disque 的项目来完善这些问题，但是没有做起来，github 的更新也定格在了 5 年前，所以我们就不讨论了。
Redis 5.0 版本新增了一个更强大的数据结构——Stream。它提供了消息的持久化和主备复制功能，可以让任何客户端访问任何时刻的数据，并且能记住每一个客户端的访问位置，还能保证消息不丢失。
它就像是个仅追加内容的消息链表，把所有加入的消息都串起来，每个消息都有一个唯一的 ID 和对应的内容。而且消息是持久化的。
每个 Stream 都有唯一的名称，它就是 Redis 的 key，在我们首次使用 xadd 指令追加消息时自动创建。
Streams 是 Redis 专门为消息队列设计的数据类型，所以提供了丰富的消息队列操作命令。
Stream 常用命令
| 描述 | 用法 |
|---|---|
| 添加消息到末尾，保证有序，可以自动生成唯一ID | XADD key ID field value [field value ...] |
| 对流进行修剪，限制长度 | XTRIM key MAXLEN [~] count |
| 删除消息 | XDEL key ID [ID ...] |
| 获取流包含的元素数量，即消息长度 | XLEN key |
| 获取消息列表，会自动过滤已经删除的消息 | XRANGE key start end [COUNT count] |
| 以阻塞或非阻塞方式获取消息列表 | XREAD [COUNT count] [BLOCK milliseconds] STREAMS key [key ...] id [id ...] |
| 创建消费者组 | XGROUP [CREATE key groupname id-or-] [DESTROY key groupname] [DELCONSUMER key groupname consumername] |
| 读取消费者组中的消息 | XREADGROUP GROUP group consumer [COUNT count] [BLOCK milliseconds] [NOACK] STREAMS key [key ...] ID [ID ...] |
| 将消息标记为"已处理" | XACK key group ID [ID ...] |
| 为消费者组设置新的最后递送消息ID | XGROUP SETID [CREATE key groupname id-or-] [DESTROY key groupname] |
| 删除消费者 | XGROUP DELCONSUMER [CREATE key groupname id-or-] [DESTROY key groupname] |
| 删除消费者组 | XGROUP DESTROY [CREATE key groupname id-or-] [DESTROY key groupname] [DEL |
| 显示待处理消息的相关信息 | XPENDING key group [start end count] [consumer] |
| 查看流和消费者组的相关信息 | XINFO [CONSUMERS key groupname] [GROUPS key] [STREAM key] [HELP] |
| 打印流信息 | XINFO STREAM [CONSUMERS key groupname] [GROUPS key] [STREAM key] [HELP] |
CRUD 工程师上线
增删改查来一波
# * 号表示服务器自动生成 ID，后面顺序跟着一堆 key/value
127.0.0.1:6379> xadd mystream * f1 v1 f2 v2 f3 v3
"1609404470049-0" ## 生成的消息 ID，有两部分组成，毫秒时间戳-该毫秒内产生的第1条消息# 消息ID 必须要比上个 ID 大
127.0.0.1:6379> xadd mystream 123 f4 v4
(error) ERR The ID specified in XADD is equal or smaller than the target stream top item# 自定义ID
127.0.0.1:6379> xadd mystream 1609404470049-1 f4 v4
"1609404470049-1"# -表示最小值 , + 表示最大值,也可以指定最大消息ID，或最小消息ID，配合 -、+ 使用
127.0.0.1:6379> xrange mystream - +
1) 1) "1609404470049-0"2) 1) "f1"2) "v1"3) "f2"4) "v2"5) "f3"6) "v3"
2) 1) "1609404470049-1"2) 1) "f4"2) "v4"127.0.0.1:6379> xdel mystream 1609404470049-1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> xlen mystream
(integer) 1
# 删除整个 stream
127.0.0.1:6379> del mystream
(integer) 1
独立消费
xread 以阻塞或非阻塞方式获取消息列表，指定 BLOCK 选项即表示阻塞，超时时间 0 毫秒（意味着永不超时）
# 从ID是0-0的开始读前2条
127.0.0.1:6379> xread count 2 streams mystream 0
1) 1) "mystream"2) 1) 1) "1609405178536-0"2) 1) "f5"2) "v5"2) 1) "1609405198676-0"2) 1) "f1"2) "v1"3) "f2"4) "v2"# 阻塞的从尾部读取流，开启新的客户端xadd后发现这里就读到了,block 0 表示永久阻塞
127.0.0.1:6379> xread block 0 streams mystream $
1) 1) "mystream"2) 1) 1) "1609408791503-0"2) 1) "f6"2) "v6"
(42.37s)
可以看到，我并没有给流 mystream 传入一个常规的 ID，而是传入了一个特殊的 ID $这个特殊的 ID 意思是 XREAD 应该使用流 mystream 已经存储的最大 ID 作为最后一个 ID。以便我们仅接收从我们开始监听时间以后的新消息。这在某种程度上相似于 Unix 命令tail -f。
当然，也可以指定任意有效的 ID。
而且， XREAD 的阻塞形式还可以同时监听多个 Strema，只需要指定多个键名即可。
127.0.0.1:6379> xread block 0 streams mystream yourstream $ $
创建消费者组
xread 虽然可以扇形分发到 N 个客户端，然而，在某些问题中，我们想要做的不是向许多客户端提供相同的消息流，而是从同一流向许多客户端提供不同的消息子集。比如下图这样，三个消费者按轮训的方式去消费一个 Stream。
Redis Stream 借鉴了很多 Kafka 的设计。
Consumer Group：有了消费组的概念，每个消费组状态独立，互不影响，一个消费组可以有多个消费者
last_delivered_id ：每个消费组会有个游标 last_delivered_id 在数组之上往前移动，表示当前消费组已经消费到哪条消息了
pending_ids ：消费者的状态变量，作用是维护消费者的未确认的 id。pending_ids 记录了当前已经被客户端读取的消息，但是还没有 ack。如果客户端没有 ack，这个变量里面的消息 ID 会越来越多，一旦某个消息被 ack，它就开始减少。这个 pending_ids 变量在 Redis 官方被称之为
PEL，也就是Pending Entries List，这是一个很核心的数据结构，它用来确保客户端至少消费了消息一次，而不会在网络传输的中途丢失了没处理。
Stream 不像 Kafak 那样有分区的概念，如果想实现类似分区的功能，就要在客户端使用一定的策略将消息写到不同的 Stream。
xgroup create：创建消费者组xgreadgroup：读取消费组中的消息xack：ack 掉指定消息
# 创建消费者组的时候必须指定 ID, ID 为 0 表示从头开始消费，为 $ 表示只消费新的消息，也可以自己指定
127.0.0.1:6379> xgroup create mystream mygroup $
OK# 查看流和消费者组的相关信息，可以查看流、也可以单独查看流下的某个组的信息
127.0.0.1:6379> xinfo stream mystream1) "length"2) (integer) 4 # 共 4 个消息3) "radix-tree-keys"4) (integer) 15) "radix-tree-nodes"6) (integer) 27) "last-generated-id"8) "1609408943089-0"9) "groups"
10) (integer) 1 # 一个消费组
11) "first-entry" # 第一个消息
12) 1) "1609405178536-0"2) 1) "f5"2) "v5"
13) "last-entry" # 最后一个消息
14) 1) "1609408943089-0"2) 1) "f6"2) "v6"
127.0.0.1:6379>
按消费组消费
Stream 提供了 xreadgroup 指令可以进行消费组的组内消费，需要提供消费组名称、消费者名称和起始消息 ID。它同 xread 一样，也可以阻塞等待新消息。读到新消息后，对应的消息 ID 就会进入消费者的 PEL(正在处理的消息) 结构里，客户端处理完毕后使用 xack 指令通知服务器，本条消息已经处理完毕，该消息 ID 就会从 PEL 中移除。
# 消费组 mygroup1 中的 消费者 c1 从 mystream 中 消费组数据
# > 号表示从当前消费组的 last_delivered_id 后面开始读
# 每当消费者读取一条消息，last_delivered_id 变量就会前进
127.0.0.1:6379> xreadgroup group mygroup1 c1 count 1 streams mystream >
1) 1) "mystream"2) 1) 1) "1609727806627-0"2) 1) "f1"2) "v1"3) "f2"4) "v2"5) "f3"6) "v3"
127.0.0.1:6379> xreadgroup group mygroup1 c1 count 1 streams mystream >
1) 1) "mystream"2) 1) 1) "1609727818650-0"2) 1) "f4"2) "v4"
# 已经没有消息可读了
127.0.0.1:6379> xreadgroup group mygroup1 c1 count 2 streams mystream >
(nil)# 还可以阻塞式的消费
127.0.0.1:6379> xreadgroup group mygroup1 c2 block 0 streams mystream >
µ1) 1) "mystream"2) 1) 1) "1609728270632-0"2) 1) "f5"2) "v5"
(89.36s)# 观察消费组信息
127.0.0.1:6379> xinfo groups mystream
1) 1) "name"2) "mygroup1"3) "consumers"4) (integer) 2 # 2个消费者5) "pending"6) (integer) 3 # 共 3 条正在处理的信息还没有 ack7) "last-delivered-id"8) "1609728270632-0"127.0.0.1:6379> xack mystream mygroup1 1609727806627-0 # ack掉指定消息
(integer) 1
尝鲜到此结束，就不继续深入了。
个人感觉，就目前来说，Stream 还是不能当做主流的 MQ 来使用的，而且使用案例也比较少，慎用。
写在最后
当然，还有需要注意的就是，业务上避免过度复用一个 Redis。既用它做缓存、做计算，还拿它做任务队列，这样的话 Redis 会很累的。
没有绝对好的技术、只有对业务最友好的技术，共勉
以梦为马，越骑越傻。诗和远方，越走越慌。不忘初心是对的，但切记要出发，加油吧，程序员。
参考
《Redis 设计与实现》
Redis 官网
https://segmentfault.com/a/1190000012244418
https://www.cnblogs.com/williamjie/p/11201654.html
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