面試官：Redis如何實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)？
延遲任務(wù)（Delayed Task）是指在未來的某個時間點(diǎn)，執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。也就是說，延遲任務(wù)是一種計(jì)劃任務(wù)，它被安排在特定的時間后執(zhí)行，而不是立即執(zhí)行。
延遲任務(wù)的常見使用場景有以下幾個：
- 定時發(fā)送通知或消息：
發(fā)送定時短信、郵件或應(yīng)用內(nèi)消息，如注冊確認(rèn)、訂單狀態(tài)更新、促銷活動通知等。
定時推送新聞、天氣預(yù)報(bào)、股票價格等實(shí)時信息。
- 異步處理和后臺任務(wù)：
將耗時的操作安排為延遲任務(wù)，避免阻塞主線程或用戶界面，提高系統(tǒng)的響應(yīng)性能。
執(zhí)行批量數(shù)據(jù)處理，如日志分析、數(shù)據(jù)報(bào)表生成等。
緩存管理和過期處理：
定時清理過期的緩存數(shù)據(jù)，釋放存儲空間。
更新緩存中的數(shù)據(jù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)的時效性和準(zhǔn)確性。
計(jì)劃任務(wù)和定時調(diào)度：
在特定時間執(zhí)行系統(tǒng)維護(hù)任務(wù)，如數(shù)據(jù)庫備份、系統(tǒng)更新等。
定時啟動或關(guān)閉服務(wù)，以節(jié)約資源或滿足業(yè)務(wù)需求。
訂單和支付處理：
在用戶下單后的一段時間內(nèi)，如果用戶未支付，則自動取消訂單。
定時檢查訂單的支付狀態(tài)，并更新相應(yīng)的訂單信息。
重試和失敗恢復(fù)機(jī)制：
當(dāng)某個操作失敗時，可以在延遲一段時間后自動重試，以提高成功率。
實(shí)現(xiàn)分布式鎖的超時釋放，避免死鎖情況。
提醒和日程管理：
設(shè)置日程提醒，如會議、生日、紀(jì)念日等。
定時提醒用戶完成任務(wù)或進(jìn)行某項(xiàng)活動。
定時數(shù)據(jù)采集和上報(bào)：
定期從傳感器、設(shè)備或外部系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)。
定時上報(bào)應(yīng)用的使用情況、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或用戶行為分析。
Redis如何實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)？
Redis 本身并沒有直接提供延遲任務(wù)的功能，但可以通過一些策略和手段，在 Redis 中手動實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)。
使用 Redis 實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)的主要手段有以下幾個：
- 使用過期鍵的事件通知執(zhí)行延時任務(wù)：開啟過期鍵通知，當(dāng) Redis 中鍵值過期時觸發(fā)時間，在事件中實(shí)現(xiàn)延遲代碼，但因?yàn)?Redis 的 Key 過期時不會被及時刪除，所以這個過期事件也不保證可以立即觸發(fā)，所以此方式很少用來實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)（因?yàn)闃O其不穩(wěn)定）。
- 使用 ZSet 執(zhí)行延時任務(wù)：在 ZSet 中插入延遲執(zhí)行時間和任務(wù) ID，如下命令所示：
ZADD delay_tasks <timestamp> <task_id>然后，啟動一個后臺線程或者定時任務(wù)，定期通過 ZRANGEBYSCORE 命令從有序集合中獲取已到達(dá)執(zhí)行時間的任務(wù)，即分?jǐn)?shù)小于或等于當(dāng)前時間的任務(wù)，進(jìn)行執(zhí)行即可實(shí)現(xiàn)延時任務(wù)。
- 使用 Redisson 執(zhí)行延遲任務(wù)：在 Redisson 框架中，提供了一個 RDelayedQueue 用于實(shí)現(xiàn)延遲隊(duì)列，使用簡單方便，推薦使用。
具體實(shí)現(xiàn)如下。
1.過期鍵通知事件實(shí)現(xiàn)
Redis 提供了鍵空間通知功能，當(dāng)某個鍵發(fā)生變化（過期）時，可以發(fā)送通知。你可以結(jié)合 EXPIRE 過期命令和鍵空間通知來實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)。
當(dāng)為某個鍵設(shè)置過期時間時，一旦該鍵過期，Redis 會發(fā)送一個通知。你可以訂閱這個通知，并在接收到通知時執(zhí)行任務(wù)。但這種方法可能不夠精確，且依賴于 Redis 的內(nèi)部機(jī)制。
它的實(shí)現(xiàn)步驟是：
- 設(shè)置開啟 Redis 過期鍵通知事件，可以通過執(zhí)行“CONFIG SET notify-keyspace-events KEA”命令來動態(tài)開啟鍵空間通知功能，而無需重啟 Redis 服務(wù)器。
- 設(shè)置過期鍵，可以通過命令“SET mykey "myvalue" EX 3”設(shè)置某個 key 3 秒后過期（3s 后執(zhí)行）。
- 編寫一個監(jiān)聽程序來訂閱 Redis 的鍵空間通知。這可以通過使用 Redis 的發(fā)布/訂閱功能來實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下（以 Jedis 框架使用為例）：
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPubSub;
public class RedisKeyspaceNotifier {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建Jedis實(shí)例
Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);
// 配置鍵空間通知（通常這一步在Redis配置文件中完成，但也可以在運(yùn)行時配置）
jedis.configSet("notify-keyspace-events", "KEA");
// 訂閱鍵空間通知
jedis.subscribe(new KeyspaceNotificationSubscriber(), "__keyevent@0__:expired");
}
static class KeyspaceNotificationSubscriber extends JedisPubSub {
@Override
public void onMessage(String channel, String message) {
System.out.println("Received message from channel: " + channel + ", message: " + message);
// 在這里處理接收到的鍵空間通知
// 例如，如果message是一個需要處理的任務(wù)ID，你可以在這里觸發(fā)相應(yīng)的任務(wù)處理邏輯
}
@Override
public void onSubscribe(String channel, int subscribedChannels) {
System.out.println("Subscribed to channel: " + channel);
}
@Override
public void onUnsubscribe(String channel, int subscribedChannels) {
System.out.println("Unsubscribed from channel: " + channel);
}
}
}但因?yàn)?Redis 的 Key 過期時不會被及時刪除，Redis 采用的是惰性刪除和定期刪除，所以這個過期事件也不保證可以立即觸發(fā)，所以此方式很少用來實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)（因?yàn)闃O其不穩(wěn)定）。
2.使用ZSet實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)
可以將任務(wù)及其執(zhí)行時間作為成員和分?jǐn)?shù)存儲在 ZSET 中，然后，使用一個后臺任務(wù)（如定時任務(wù)或守護(hù)進(jìn)程）定期檢查 ZSET，查找分?jǐn)?shù)（即執(zhí)行時間）小于或等于當(dāng)前時間的成員，并執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。執(zhí)行后，從 ZSET 中刪除該成員，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.Set;
public class RedisDelayedTaskDemo {
private static final String ZSET_KEY = "delayed_tasks";
private static final String REDIS_HOST = "localhost";
private static final int REDIS_PORT = 6379;
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis(REDIS_HOST, REDIS_PORT);
// 添加延遲任務(wù)
addDelayedTask(jedis, "task1", System.currentTimeMillis() / 1000 + 5); // 5秒后執(zhí)行
addDelayedTask(jedis, "task2", System.currentTimeMillis() / 1000 + 10); // 10秒后執(zhí)行
// 模擬定時任務(wù)檢查器
new Thread(() -> {
while (true) {
try {
// 檢查并執(zhí)行到期的任務(wù)
checkAndExecuteTasks(jedis);
Thread.sleep(1000); // 每秒檢查一次
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
private static void addDelayedTask(Jedis jedis, String task, long executeTime) {
jedis.zadd(ZSET_KEY, executeTime, task);
System.out.println("Added task: " + task + " with execution time: " + executeTime);
}
private static void checkAndExecuteTasks(Jedis jedis) {
long currentTime = System.currentTimeMillis() / 1000;
Set<String> tasks = jedis.zrangeByScore(ZSET_KEY, 0, currentTime);
for (String task : tasks) {
jedis.zrem(ZSET_KEY, task); // 從有序集合中移除任務(wù)
executeTask(task); // 執(zhí)行任務(wù)
}
}
private static void executeTask(String task) {
System.out.println("Executing task: " + task);
// 在這里添加實(shí)際的任務(wù)執(zhí)行邏輯
}
}在這個示例中，我們首先使用 addDelayedTask 方法向 Redis 的有序集合中添加任務(wù)，并設(shè)置它們的執(zhí)行時間。然后，我們啟動一個線程來模擬定時任務(wù)檢查器，它會每秒檢查一次是否有任務(wù)到期，并執(zhí)行到期的任務(wù)。
3.使用Redisson執(zhí)行定時任務(wù)
在 Redisson 框架中，提供了一個 RDelayedQueue 用于實(shí)現(xiàn)延遲隊(duì)列，使用簡單方便，推薦使用，它的具體實(shí)現(xiàn)如下：
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RDelayedQueue;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class RDelayedQueueDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 創(chuàng)建 Redisson 客戶端
Config config = new Config();
config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
RedissonClient redisson = Redisson.create(config);
// 獲取延遲隊(duì)列
RDelayedQueue<String> delayedQueue =
redisson.getDelayedQueue("delayedQueue");
// 添加延遲任務(wù)
delayedQueue.offer("task1", 5, TimeUnit.SECONDS);
// 監(jiān)聽并處理延遲任務(wù)
Thread listenerThread = new Thread(() -> {
while (true) {
try {
// 通過 take 方法等待并獲取到期的任務(wù)
String task = delayedQueue.take();
System.out.println("Handle task: " + task);
} catch (InterruptedException e) {
break;
}
}
});
listenerThread.start();
}
}在上述示例中，我們首先創(chuàng)建了一個 Redisson 客戶端，通過配置文件指定了使用單節(jié)點(diǎn) Redis 服務(wù)器。然后，我們獲取一個延遲隊(duì)列 RDelayedQueue，并添加一個延遲任務(wù)，延遲時間為 5 秒，接著，我們通過線程監(jiān)聽并處理延遲隊(duì)列中的任務(wù)。
4.Redis實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)優(yōu)缺點(diǎn)分析
優(yōu)點(diǎn)：
- 輕量級與高性能：Redis 是一個內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)，因此讀寫速度非?？臁⑷蝿?wù)信息存儲在 Redis 中可以迅速地進(jìn)行存取操作。
- 簡單易用：Redis 的 API 簡潔明了，易于集成到現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)中。
缺點(diǎn)：
- 精度有限：Redis 的延遲任務(wù)依賴于系統(tǒng)的定時檢查機(jī)制，而不是精確的定時器。這意味著任務(wù)的執(zhí)行可能會有一定的延遲，特別是在系統(tǒng)負(fù)載較高或檢查間隔較長的情況下。
- 功能有限：與專業(yè)的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)相比，Redis 提供的延遲任務(wù)功能可能相對簡單。對于復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度需求，如任務(wù)依賴、任務(wù)優(yōu)先級等，可能需要額外的邏輯來實(shí)現(xiàn)。
- 穩(wěn)定性較差：使用 Redis 實(shí)現(xiàn)延遲任務(wù)沒有重試機(jī)制和 ACK 確認(rèn)機(jī)制，所以穩(wěn)定性比較差。
- 單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)：如果沒有正確配置 Redis 集群或主從復(fù)制，那么單個 Redis 實(shí)例的故障可能導(dǎo)致整個延遲任務(wù)系統(tǒng)的癱瘓。
