介紹

延遲隊列是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于處理需要在未來某個特定時間執(zhí)行的任務(wù)。這些任務(wù)被添加到隊列中，并且指定了一個執(zhí)行時間，只有到達指定的時間點時才能從隊列中取出并執(zhí)行。

在實際應(yīng)用中，延遲隊列可以用于處理各種需要延遲處理的任務(wù)，例如發(fā)送郵件提醒、訂單自動取消、對超時任務(wù)的處理等。由于任務(wù)的執(zhí)行是在未來的某個時間點，因此這些任務(wù)不會立即執(zhí)行，而是存儲在隊列中，直到它的預定執(zhí)行時間才會被執(zhí)行。

Simple

在 Go 語言中，我們可以使用 time 包提供的計時器功能，通過使用 Go 中的 slice 存儲延遲處理的任務(wù)，實現(xiàn)一個簡單的延遲隊列的功能。

示例代碼：

type Task struct {
 ExecuteTime time.Time
 Job         func()
}

首先，我們定義一個結(jié)構(gòu)體 Task，它包含一個可以執(zhí)行任務(wù)的函數(shù) Job，和一個執(zhí)行時間 ExecuteTime，這是期望執(zhí)行該函數(shù)的時間。

示例代碼：

type DelayQueue struct {
 TaskQueue []Task
}

接下來，我們定義一個 DelayQueue 結(jié)構(gòu)體，它擁有一個 TaskQueue，這是一個 Task 類型的切片，用于保存待執(zhí)行任務(wù)的列表。

示例代碼：

// 添加任務(wù)
func (d *DelayQueue) AddTask(t Task) {
 d.TaskQueue = append(d.TaskQueue, t)
}

// 移除任務(wù)
func (d *DelayQueue) RemoveTask() {
 d.TaskQueue = d.TaskQueue[1:]
}

// 執(zhí)行任務(wù)
func (d *DelayQueue) ExecuteTasks() {
 for len(d.TaskQueue) > 0 {
  // 獲取隊列最頂部的任務(wù)
  currentTask := d.TaskQueue[0]
  // 如果執(zhí)行時間還沒到，等待
  if time.Now().Before(currentTask.ExecuteTime) {
   time.Sleep(currentTask.ExecuteTime.Sub(time.Now()))
  }
  // 執(zhí)行任務(wù)
  currentTask.Job()
  // 移除已執(zhí)行的任務(wù)
  d.RemoveTask()
 }
}

DelayQueue 包含三個方法：

• 第一個方法是 AddTask(t Task)。此方法將提供的任務(wù) t 添加到 TaskQueue 的末尾。
• 第二個方法是 RemoveTask()。此方法從 TaskQueue 中移除第一個任務(wù)。
• 第三個方法是 ExecuteTasks()。此方法將執(zhí)行 TaskQueue 中的所有任務(wù)。如果隊列頂部任務(wù)的執(zhí)行時間還未到，該方法將等待。一旦時間到了，它將會執(zhí)行 Job 并從 TaskQueue 中移除該任務(wù)。

示例代碼：

func main() {
 fmt.Println("Start DelayQueue")
 queue := DelayQueue{}
 firstTask := Task{
  ExecuteTime: time.Now().Add(4 * time.Second),
  Job: func() {
   fmt.Println("Executed task 1 after delay")
  },
 }
 queue.AddTask(firstTask)

 secondTask := Task{
  ExecuteTime: time.Now().Add(10 * time.Second),
  Job: func() {
   fmt.Println("Executed task 2 after delay")
  },
 }
 queue.AddTask(secondTask)

 queue.ExecuteTasks()
 fmt.Println("Done!")
}

輸出結(jié)果：

Start DelayQueue
Executed task 1 after delay
Executed task 2 after delay
Done!

在示例代碼中，我們創(chuàng)建了一個延時隊列，將任務(wù)添加到隊列中，并在指定的延時后執(zhí)行它們。

通過使用這些結(jié)構(gòu)體和方法，我們可以在 Go 中實現(xiàn)簡單的延遲執(zhí)行任務(wù)的功能。

但是，當 Go 程序重啟時，存儲在 slice 中的延遲處理的任務(wù)將全部丟失。

Complex

在 Go 程序中，如果想在重啟后保留數(shù)據(jù)，我們可以將數(shù)據(jù)持久化到 Redis，可以使用 go-redis/redis 庫[1]與 Redis 交互。而對于延遲隊列的需求，則可以使用 Redis 的 ZSET（有序集合）特性來實現(xiàn)。

示例代碼：

// 定義一個全局的redisdb變量
var redisdb *redis.Client

// 初始化連接
func initClient() (err error) {
 redisdb = redis.NewClient(&redis.Options{
  Addr:     "localhost:6379",
  Password: "", // no password set
  DB:       0,  // use default DB
 })

 _, err = redisdb.Ping().Result()
 if err != nil {
  return err
 }
 return nil
}

全局變量 redisdb 是 redis.Client 類型的指針，用來保存到 Redis 客戶端的引用。

initClient 函數(shù)初始化連接到 Redis 服務(wù)器，該服務(wù)器在本地主機的 6379 端口運行。它將一個新的 Redis 客戶端分配給 redisdb 變量。如果連接成功，它就會 ping Redis 服務(wù)器以測試連接。

示例代碼：

// 向隊列中添加任務(wù)
func addTaskToQueue(task string, executeTime int64) {
 err := redisdb.ZAdd("delay-queue", redis.Z{
  Score:  float64(executeTime),
  Member: task,
 }).Err()

 if err != nil {
  panic(err)
 }
}

addTaskToQueue 函數(shù)將具有執(zhí)行時間的任務(wù)添加到 Redis 等待排序的集合 "delay-queue"。執(zhí)行時間是一個 UNIX 時間戳，作為排序集合中的項目的 score，允許 Redis 按照他們應(yīng)該執(zhí)行的時間來排序項目。

示例代碼：

// 從隊列中獲取并處理任務(wù)
func getAndExecuteTasks() {
 for {
  // 使用 ZRANGEBYSCORE 命令獲取分數(shù)（時間戳）<= 當前時間的任務(wù)
  tasks, err := redisdb.ZRangeByScore("delay-queue", redis.ZRangeBy{
   Min: "-inf",
   Max: fmt.Sprintf("%d", time.Now().Unix()),
  }).Result()

  if err != nil {
   time.Sleep(1 * time.Second)
   continue
  }

  // 處理任務(wù)
  for _, task := range tasks {
   fmt.Println("Executing task: ", task)
   // 執(zhí)行完任務(wù)后，用 ZREM 移除該任務(wù)
   redisdb.ZRem("delay-queue", task)
  }

  // 暫停一秒
  time.Sleep(1 * time.Second)
 }
}

getAndExecuteTasks 函數(shù)不斷檢查 "delay-queue"。它提取隊列中 score 小于或等于當前時間戳的任務(wù)，意味著這些任務(wù)現(xiàn)在應(yīng)該執(zhí)行或者他們應(yīng)該在過去就已經(jīng)執(zhí)行。獲取任務(wù)后，它打印任務(wù)（模擬執(zhí)行）并從隊列中刪除任務(wù)。

示例代碼：

func main() {
 err := initClient()
 if err != nil {
  fmt.Println("redis connect error:", err)
  return
 }

 // 添加一些測試任務(wù)
 addTaskToQueue("task1", time.Now().Add(10*time.Second).Unix())
 addTaskToQueue("task2", time.Now().Add(20*time.Second).Unix())

 // 執(zhí)行延遲隊列中的任務(wù)
 getAndExecuteTasks()
}

輸出結(jié)果：

Executing task:  task1
Executing task:  task2

main 函數(shù)調(diào)用這些函數(shù)。首先，它初始化 Redis 客戶端。如果初始化和連接成功，它將一些測試任務(wù)添加到隊列中，并啟動任務(wù)執(zhí)行循環(huán)。

總結(jié)一下，這段 Go 代碼使用 Redis 的 Sorted Set 數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建了一個延時隊列系統(tǒng)，其中的任務(wù)按照他們的執(zhí)行時間進行排序，一個任務(wù)工作者循環(huán)獲取并執(zhí)行隊列中的任務(wù)。這是一個簡單而高效地實現(xiàn)作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)的方法。

總結(jié)

本文我們分別實現(xiàn)簡單版和復雜版的延遲隊列，其中簡單版延遲隊列，只使用 Go 實現(xiàn)，復雜版延遲隊列，使用 Go 和 Redis 實現(xiàn)。

(1) 只使用 Go 實現(xiàn)延遲隊列：

優(yōu)點：

• 不需要外部依賴：只使用 Go 實現(xiàn)延遲隊列，你不需要安裝和維護外部的 Redis 服務(wù)器。

缺點：

• 健壯性和持久性：如果程序崩潰或重新啟動，延遲隊列的數(shù)據(jù)可能會丟失。
• 并發(fā)控制：使用 Go 內(nèi)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如 channels 或 slices）在多個 goroutines 之間共享狀態(tài)變量可能需要精細的并發(fā)控制，比如使用 mutexes 或者 channels。

(2) 使用 Go + Redis 實現(xiàn)延遲隊列：

優(yōu)點：

• 數(shù)據(jù)持久性：Redis 提供了數(shù)據(jù)持久性，即使在程序重啟或崩潰后，隊列中的數(shù)據(jù)依然可以恢復。
• 簡化并發(fā)：Redis 提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如 sorted set）是原子操作，可以簡化并發(fā)控制。
• 功能強大：使用 Redis，你可以利用其提供的一些內(nèi)建功能，如超時、TTL、持久化等。

缺點：

• 需要額外的組件：使用 Redis 意味著需要安裝和運行 Redis 服務(wù)器，這可能增加系統(tǒng)的復雜性和運維成本。
• 網(wǎng)絡(luò)延遲：如果 Go 程序和 Redis 服務(wù)器不在同一臺機器上，網(wǎng)絡(luò)延遲可能會影響延遲的準確性。

總的來說，如果我們對延遲隊列的持久性、準確性和并發(fā)性有高要求，那么 Go + Redis 的方案可能會更適合。如果我們想要一個更簡單的解決方案，并且可以容忍在程序崩潰時部分數(shù)據(jù)丟失，那么只使用 Go 實現(xiàn)可能會更合適。