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：
>lpush queue:single 1
"1"
>lpush queue:single 2
"2"
>lpush queue:single 3
"3"
使用rpop命令消费消息：
>rpop queue:single
"1"
>rpop queue:single
"2"
>rpop queue:single
"3"
下面使用Java代码来实现普通队列。
生产者SingleProducer
package com.morris.redis.demo.queue.single;
import redis.clients.jedis.Jedis;
/**
* 生产者
*/
public class SingleProducer {
public static final String SINGLE_QUEUE_NAME = "queue:single";
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
jedis.lpush(SINGLE_QUEUE_NAME, "hello " + i);
}
jedis.close();
}
}
消费者SingleConsumer：
package com.morris.redis.demo.queue.single;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.Objects;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 消费者
*/
public class SingleConsumer {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Jedis jedis = new Jedis();
while (true) {
String message = 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。
>brpop queue:single 30
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：
package com.morris.redis.demo.queue.block;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.List;
/**
* 消费者
*/
public class BlockConsumer {
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis();
while (true) {
// 超时时间为1s
List<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：
PUBLISH channel message
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：
SUBSCRIBE channel
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> publish queue hello
(integer) 1
127.0.0.1:6379> publish queue hi
(integer) 1
消费者：
127.0.0.1:6379> subscribe queue
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "queue"
3) (integer) 1
1) "message"
2) "queue"
3) "hello"
1) "message"
2) "queue"
3) "hi"
Java代码实现如下：
生产者PubsubProducer：
package com.morris.redis.demo.queue.pubsub;
import redis.clients.jedis.Jedis;
/**
* 生产者
*/
public class PubsubProducer {
public static final String PUBSUB_QUEUE_NAME = "queue:pubsub";
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
jedis.publish(PUBSUB_QUEUE_NAME, "hello " + i);
}
jedis.close();
}
}
消费者PubsubConsumer：
package com.morris.redis.demo.queue.pubsub;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPubSub;
/**
* 消费者
*/
public class PubsubConsumer {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Jedis jedis = new Jedis();
JedisPubSub jedisPubSub = new JedisPubSub() {
@Override
public void onMessage(String channel, String message) {
System.out.println("receive message: " + message);
if(message.indexOf("99") > -1) {
this.unsubscribe();
}
}
@Override
public void onSubscribe(String channel, int subscribedChannels) {
System.out.println("subscribe channel: " + channel);
}
@Override
public void onUnsubscribe(String channel, int subscribedChannels) {
System.out.println("unsubscribe channel " + 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：
psubscribe channel.*
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> zadd queue:delay 1 order1 2 order2 3 order3
(integer) 0
消费者：
127.0.0.1:6379> zrange queue:delay 0 0 withscores
1) "order1"
2) "1"
127.0.0.1:6379> zrem queue:delay order1
(integer) 1
Java代码如下：
生产者DelayProducer：
package com.morris.redis.demo.queue.delay;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.Date;
import java.util.Random;
/**
* 生产者
*/
public class DelayProducer {
public static final String DELAY_QUEUE_NAME = "queue:delay";
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis();
long now = new Date().getTime();
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
int second = 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：
package com.morris.redis.demo.queue.delay;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.Tuple;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 消费者
*/
public class DelayConsumer {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Jedis jedis = new Jedis();
while (true) {
long now = new Date().getTime();
Set<Tuple> tupleSet = jedis.zrangeWithScores(DelayProducer.DELAY_QUEUE_NAME, 0, 0);
if(tupleSet.isEmpty()) {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
} else {
for (Tuple tuple : tupleSet) {
Double score = tuple.getScore();
long time = score.longValue();
if(time < now) {
jedis.zrem(DelayProducer.DELAY_QUEUE_NAME, tuple.getElement());
System.out.println("order[" + tuple.getElement() +"] is timeout at " + 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。
