【黑马点评Redis——003优惠券秒杀4——消息队列Stream】

1. 目前还存在的问题

  • 设置的阻塞队列可能会超出最大长度
  • 系统重启会导致阻塞队列中的信息消失，可能会出现问题

2. 消息队列

  • 消息队列 (Message Queue)。
    • 字面意思就是存放消息的队列。最简单的消息队列模型包括3个角色消息队列:存储和管理消息，也被称为消息代理 (Message Broker)
  • 生产者
    • 发送消息到消息队列
  • 消费者
    • 从消息队列获取消息并处理消息

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  • Redis提供了三种不同的方式来实现消息队列
  • list结构：基于List结构模拟消息队列
  • PubSub：基本的点对点消息队列
  • Stream：比较完善的消息队列模型

2.1 基于List结构模拟消息队列

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优点：

  • 利用Redis存储，不受限于JVM内存上限
  • 基于Redis的持久化机制，数据安全性有保证
  • 可以满足消息有序性

缺点：

  • 无法避免消息丢失（消息拿出来后没来得及处理就挂了，导致这条消息没有处理）
  • 只支持单消费者（一个人获取了这条消息，另一个人就不能获取了）

2.2 PubSub基本的点对点消息队列

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优点

  • 采用发布订阅模型，支持多生产，多消费

缺点

  • 不支持数据持久化（服务一旦关闭就消失了）
  • 无法避免消息丢失（没人接收这条消息就丢了）
  • 消息堆积有上限，超出时消息丢失（缓存在客户端，有上限）

2.3 基于Stream的消息队列（重点）

Redis 中的 Stream 是一种在 Redis 5.0 版本引入的新数据类型，它专为实现高性能、高可靠性的消息队列和流式数据处理而设计。Stream 结构提供了一种有序、可持久化、可重复消费且支持多路写入与多消费者并行消费的消息存储模型。

写入命令XADD

XADD key [NOMKSTREAM] [MAXLEN|MINID [=|~] threshold [LIMIT count]] *|ID field value [field value ...]
  • key:消息队列的名称
  • NOMKSTREAM：如果队列不存在，是否自动创建队列。默认是自动创建
  • MAXLEN：最大长度，默认不设置上限
  • *|ID：消息的唯一id，*代表由Redis自动生成。
  • field value [field value …]：称为一个Entry，格式是多个key-value键值对
    在这里插入图片描述
    读取命令XREAD
    在这里插入图片描述

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特点：

  • 消息可回溯
  • 一个消息可以被多个消费者读取
  • 可以阻塞读取
  • 有消息漏读的风险

2.4 基于Stream的消息队列-消费者组

消费者组（Consumer Group）：将多个消费者划分到一个组中，监听同一个队列。具备以下特点：

  • 消息分流
    • 队列中的消息会分流给组内的不同消费者，而不是重复消费，从而加快消息处理的速度
  • 消息标识
    • 消费者者会维护一个标识，记录最后一个被处理的消息，哪怕消费者宕机重启，还会从标识之后读取消息，确保每一个消息都会被消费。
  • 消息确认
    • 消费者获取消息后没消息处于pending状态，并存入一个pending-list。当处理完成后需要通过XACK来确认消息，标记消息为已处理，才会从pending-list移除

2.4.1 创建消费者组

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2.4.2 从消费者组读取消息

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2.4.3 确认消息命令

将pending-list中的某个消息，标记为已处理。

XACK KEY GROUP ID

小结

  • 消息可回溯
  • 可以多消费者争抢消息，加快消息速度
  • 可以阻塞读取
  • 没有消息漏读的风险
  • 有消息确认机制，保证消息至少被消息一次

2.4.4 XPENDING

XPENDING 是 Redis 5.0 引入的一项新命令，用于管理 Redis Streams 中的待处理消息。Redis Streams 是一个用于处理实时数据流的数据结构，而 XPENDING 则允许你查看、管理待处理消息的信息。
XPENDING 命令的一般语法如下：

XPENDING stream_name group_name [start end count] [consumer]

其中：
stream_name 是待处理消息所在的流的名称。
group_name 是消费者组的名称。
start 和 end 是两个可选参数，用于指定待处理消息的范围。
count 是一个可选参数，用于指定要返回的待处理消息的数量。
consumer 是一个可选参数，用于指定特定的消费者。

2.5 Java的伪代码

消费者监听消息的基本思路

while(true){//尝试监听队列，使用阻塞模式，最长等待2000msObejct msg = redis.call("XREADGROUP GROUP g1 c1 COUNT 1 BLOCK 2000 STREAM s1 >");if(msg == null){// null说明没有消息，继续下一次continue;}try{//处理消息，完成后需要ACKhandleMessage(msg)}catch(Exception e){while(true){Object msg = redis.call("XREADGROUP GROUP g1 c1 COUNT 1 STREAM s1 0");if(msg == null){//null说明没有异常消息，所有消息都已确认，结束循环break;}try{//处理消息，完成后需要ACKhandleMessage(msg)}catch(Exception e){//再次出现异常，记录日志，继续循环continue;}}}
}

2.6 对比

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3.代码优化目标

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3.1 修改Lua脚本

-- 1.参数列表
-- 1.1. 优惠券id
local voucherId = ARGV[1]
-- 1.2. 用户id
local userId = ARGV[2]
-- 1.3. 订单id
local orderId = ARGV[3]
-- 2.数据key
-- 2.1.库存key
local stockKey = 'seckill:stock:' .. voucherId
-- 2.2.订单key
local orderKey = 'seckill:order:' .. voucherId-- 3.脚本业务
-- 3.1.判断库存是否充足
if(tonumber(redis.call('get',stockKey))<=0)then-- 3.2.库存不足，返回1return 1
end-- 3.3.判断用户是否下单 SISMEMBER orderKey userId
if(redis.call("sismember",orderKey,userId) == 1) then-- 3.4.存在，说明是重复下单return 2
end-- 3.5.扣库存 incrby stockKey -1
redis.call('incrby',stockKey,-1)
-- 3.6.下单（保存用户）sadd orderKey userId
redis.call('sadd',orderKey,userId)
-- 3.7.发送消息到队列中， XADD stream.order * K1 v1 K2 v2 ...
redis.call('xadd','stream.orders','*',"userId",userId,"voucherId",voucherId,"id",orderId)
return 0

3.2 修改Java端代码

    private class VoucherOrderHandler implements Runnable{String queueName = "stream.orders";@Overridepublic void run(){while (true){try {// 1.获取消息队列中的订单信息List<MapRecord<String, Object, Object>> list = stringRedisTemplate.opsForStream().read(Consumer.from("g1", "c1"),StreamReadOptions.empty().count(1).block(Duration.ofSeconds(2)),StreamOffset.create(queueName, ReadOffset.lastConsumed()));// 2.判断消息获取是否成功if ( list==null || list.isEmpty()){// 2.1.如果获取失败，说明没有消息，继续下一次循环continue;}// 3.解析消息中的订单信息MapRecord<String, Object, Object> record = list.get(0);VoucherOrder voucherOrder = BeanUtil.fillBeanWithMap(record.getValue(), new VoucherOrder(), true);// 4.如果获取成功，可以下单handleVoucherOrder(voucherOrder);// 5.ACK确认stringRedisTemplate.opsForStream().acknowledge(queueName,"g1",record.getId());}catch (Exception e){handlePendingList();log.error("处理订单异常：",e);}}}private void handlePendingList() {while (true){try {// 1.获取pending-list队列中的订单信息，XREADGROUP GROUP g1 c1 COUNT 1 STREAMS streams.order 0List<MapRecord<String, Object, Object>> list = stringRedisTemplate.opsForStream().read(Consumer.from("g1", "c1"),StreamReadOptions.empty().count(1),StreamOffset.create(queueName, ReadOffset.from("0")));// 2.判断消息获取是否成功if ( list==null || list.isEmpty()){// 2.1.如果获取失败，说明没有消息，结束循环break;}// 3.解析消息中的订单信息MapRecord<String, Object, Object> record = list.get(0);VoucherOrder voucherOrder = BeanUtil.fillBeanWithMap(record.getValue(), new VoucherOrder(), true);// 4.如果获取成功，可以下单handleVoucherOrder(voucherOrder);// 5.ACK确认stringRedisTemplate.opsForStream().acknowledge(queueName,"g1",record.getId());}catch (Exception e){log.error("处理订单异常：",e);try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException ex) {throw new RuntimeException(ex);}}}}}

4. 总结

目前我们已经能够使用Stream消息队列来实现一个功能较为完全的秒杀功能。

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