顧名思義，延遲隊列就是進入該隊列的消息會被延遲消費的隊列。而一般的隊列，消息一旦入隊了之後就會被消費者馬上消費。
延遲隊列能做什麼？
延遲隊列多用於需要延遲工作的場景。最常見的是以下兩種場景：
延遲消費。比如：
用戶生成訂單之後，需要過一段時間校驗訂單的支付狀態，如果訂單仍未支付則需要及時地關閉訂單。
用戶註冊成功之後，需要過一段時間比如一周後校驗用戶的使用情況，如果發現用戶活躍度較低，則發送郵件或者簡訊來提醒用戶使用。
延遲重試。比如消費者從隊列裡消費消息時失敗了，但是想要延遲一段時間後自動重試。
如果不使用延遲隊列，那麼我們只能通過一個輪詢掃描程序去完成。這種方案既不優雅，也不方便做成統一的服務便於開發人員使用。但是使用延遲隊列的話，我們就可以輕而易舉地完成。
如何實現？
別急，在下文中，我們將詳細介紹如何利用 Spring Boot 加 RabbitMQ 來實現延遲隊列。
實現思路
在介紹具體的實現思路之前，我們先來介紹一下RabbitMQ的兩個特性，一個是Time-To-Live Extensions，另一個是Dead Letter Exchanges。
Time-To-Live Extensions
RabbitMQ允許我們為消息或者隊列設置TTL（time to live），也就是過期時間。TTL表明了一條消息可在隊列中存活的最大時間，單位為毫秒。也就是說，當某條消息被設置了TTL或者當某條消息進入了設置了TTL的隊列時，這條消息會在經過TTL秒後「死亡」，成為Dead Letter。如果既配置了消息的TTL，又配置了隊列的TTL，那麼較小的那個值會被取用。更多資料請查閱 官方文檔 。
Dead Letter Exchange
剛才提到了，被設置了TTL的消息在過期後會成為Dead Letter。其實在RabbitMQ中，一共有三種消息的「死亡」形式：
消息被拒絕。通過調用basic.reject或者basic.nack並且設置的requeue參數為false。
消息因為設置了TTL而過期。
消息進入了一條已經達到最大長度的隊列。
如果隊列設置了Dead Letter Exchange（DLX），那麼這些Dead Letter就會被重新publish到Dead Letter Exchange，通過Dead Letter Exchange路由到其他隊列。更多資料請查閱 官方文檔 。
流程圖
聰明的你肯定已經想到了，如何將RabbitMQ的TTL和DLX特性結合在一起，實現一個延遲隊列。
針對於上述的延遲隊列的兩個場景，我們分別有以下兩種流程圖：
延遲消費
延遲消費是延遲隊列最為常用的使用模式。如下圖所示，生產者產生的消息首先會進入緩衝隊列（圖中紅色隊列）。通過RabbitMQ提供的TTL擴展，這些消息會被設置過期時間，也就是延遲消費的時間。等消息過期之後，這些消息會通過配置好的DLX轉發到實際消費隊列（圖中藍色隊列），以此達到延遲消費的效果。
延遲重試
延遲重試本質上也是延遲消費的一種，但是這種模式的結構與普通的延遲消費的流程圖較為不同，所以單獨拎出來介紹。
如下圖所示，消費者發現該消息處理出現了異常，比如是因為網絡波動引起的異常。那麼如果不等待一段時間，直接就重試的話，很可能會導致在這期間內一直無法成功，造成一定的資源浪費。那麼我們可以將其先放在緩衝隊列中（圖中紅色隊列），等消息經過一段的延遲時間後再次進入實際消費隊列中（圖中藍色隊列），此時由於已經過了「較長」的時間了，異常的一些波動通常已經恢復，這些消息可以被正常地消費。
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代碼實現
接下來我們將介紹如何在Spring Boot中實現基於RabbitMQ的延遲隊列。我們假設讀者已經擁有了Spring Boot與RabbitMQ的基本知識。如果想快速了解Spring Boot的相關基礎知識，可以參考我之前寫的一篇文章。
初始化工程
首先我們在Intellij中創建一個Spring Boot工程，並且添加 spring-boot-starter-amqp 擴展。
配置隊列
從上述的流程圖中我們可以看到，一個延遲隊列的實現，需要一個緩衝隊列以及一個實際的消費隊列。又由於在RabbitMQ中，我們擁有兩種消息過期的配置方式，所以在代碼中，我們一共配置了三條隊列：
delay_queue_per_message_ttl：TTL配置在消息上的緩衝隊列。
delay_queue_per_queue_ttl：TTL配置在隊列上的緩衝隊列。
delay_process_queue：實際消費隊列。
我們通過Java Config的方式將上述的隊列配置為Bean。由於我們添加了 spring-boot-starter-amqp 擴展，Spring Boot在啟動時會根據我們的配置自動創建這些隊列。為了方便接下來的測試，我們將delay_queue_per_message_ttl以及delay_queue_per_queue_ttl的DLX配置為同一個，且過期的消息都會通過DLX轉發到delay_process_queue。
delay_queue_per_message_ttl
首先介紹delay_queue_per_message_ttl的配置代碼：
@Bean QueuedelayQueuePerMessageTTL(){ return QueueBuilder.durable(DELAY_QUEUE_PER_MESSAGE_TTL_NAME) .withArgument("x-dead-letter-exchange", DELAY_EXCHANGE_NAME) // DLX，dead letter發送到的exchange .withArgument("x-dead-letter-routing-key", DELAY_PROCESS_QUEUE_NAME) // dead letter攜帶的routing key .build(); }
其中， x-dead-letter-exchange 聲明了隊列裡的死信轉發到的DLX名稱， x-dead-letter-routing-key 聲明了這些死信在轉發時攜帶的routing-key名稱。
delay_queue_per_queue_ttl
類似地，delay_queue_per_queue_ttl的配置代碼：
@Bean QueuedelayQueuePerQueueTTL(){ return QueueBuilder.durable(DELAY_QUEUE_PER_QUEUE_TTL_NAME) .withArgument("x-dead-letter-exchange", DELAY_EXCHANGE_NAME) // DLX .withArgument("x-dead-letter-routing-key", DELAY_PROCESS_QUEUE_NAME) // dead letter攜帶的routing key .withArgument("x-message-ttl", QUEUE_EXPIRATION) // 設置隊列的過期時間 .build(); }
delay_queue_per_queue_ttl隊列的配置比delay_queue_per_message_ttl隊列的配置多了一個 x-message-ttl ，該配置用來設置隊列的過期時間。
delay_process_queue
delay_process_queue的配置最為簡單：
@Bean QueuedelayProcessQueue(){ return QueueBuilder.durable(DELAY_PROCESS_QUEUE_NAME) .build(); }
配置Exchange
配置DLX
首先，我們需要配置DLX，代碼如下：
@Bean DirectExchangedelayExchange(){ return new DirectExchange(DELAY_EXCHANGE_NAME); }
然後再將該DLX綁定到實際消費隊列即delay_process_queue上。這樣所有的死信都會通過DLX被轉發到delay_process_queue：
@Bean BindingdlxBinding(Queue delayProcessQueue, DirectExchange delayExchange){ return BindingBuilder.bind(delayProcessQueue) .to(delayExchange) .with(DELAY_PROCESS_QUEUE_NAME); }
配置延遲重試所需的Exchange
從延遲重試的流程圖中我們可以看到，消息處理失敗之後，我們需要將消息轉發到緩衝隊列，所以緩衝隊列也需要綁定一個Exchange。 在本例中，我們將delay_process_per_queue_ttl作為延遲重試裡的緩衝隊列 。具體代碼是如何配置的，這裡就不贅述了，大家可以查閱我 Github 中的代碼。
定義消費者
我們創建一個最簡單的消費者ProcessReceiver，這個消費者監聽delay_process_queue隊列，對於接受到的消息，他會：
如果消息裡的消息體不等於FAIL_MESSAGE，那麼他會輸出消息體。
如果消息裡的消息體恰好是FAIL_MESSAGE，那麼他會模擬拋出異常，然後將該消息重定向到緩衝隊列（對應延遲重試場景）。
另外，我們還需要新建一個監聽容器用於存放消費者，代碼如下：
@Bean SimpleMessageListenerContainerprocessContainer(ConnectionFactory connectionFactory, ProcessReceiver processReceiver){ SimpleMessageListenerContainer container = new SimpleMessageListenerContainer(); container.setConnectionFactory(connectionFactory); container.setQueueNames(DELAY_PROCESS_QUEUE_NAME); // 監聽delay_process_queue container.setMessageListener(new MessageListenerAdapter(processReceiver)); return container; }
至此，我們前置的配置代碼已經全部編寫完成，接下來我們需要編寫測試用例來測試我們的延遲隊列。
編寫測試用例
延遲消費場景
首先我們編寫用於測試TTL設置在消息上的測試代碼。
我們藉助 spring-rabbit 包下提供的RabbitTemplate類來發送消息。由於我們添加了 spring-boot-starter-amqp 擴展，Spring Boot會在初始化時自動地將RabbitTemplate當成bean加載到容器中。
解決了消息的發送問題，那麼又該如何為每個消息設置TTL呢？這裡我們需要藉助MessagePostProcessor。MessagePostProcessor通常用來設置消息的Header以及消息的屬性。我們新建一個ExpirationMessagePostProcessor類來負責設置消息的TTL屬性：
/** * 設置消息的失效時間 */ public class ExpirationMessagePostProcessorimplements MessagePostProcessor{ private final Long ttl; // 毫秒 public ExpirationMessagePostProcessor(Long ttl){ this.ttl = ttl; } @Override public Message postProcessMessage(Message message)throws AmqpException { message.getMessageProperties() .setExpiration(ttl.toString()); // 設置per-message的失效時間 return message; } }
然後在調用RabbitTemplate的convertAndSend方法時，傳入ExpirationMessagePostPorcessor即可。我們向緩衝隊列中發送3條消息，過期時間依次為1秒，2秒和3秒。具體的代碼如下所示：
@Test public void testDelayQueuePerMessageTTL()throws InterruptedException { ProcessReceiver.latch = new CountDownLatch(3); for (int i = 1; i <= 3; i++) { long expiration = i * 1000; rabbitTemplate.convertAndSend(QueueConfig.DELAY_QUEUE_PER_MESSAGE_TTL_NAME, (Object) ("Message From delay_queue_per_message_ttl with expiration " + expiration), new ExpirationMessagePostProcessor(expiration)); } ProcessReceiver.latch.await(); }
細心的朋友一定會問，為什麼要在代碼中加一個CountDownLatch呢？這是因為如果沒有latch阻塞住測試方法的話，測試用例會直接結束，程序退出，我們就看不到消息被延遲消費的表現了。
那麼類似地，測試TTL設置在隊列上的代碼如下：
@Test public void testDelayQueuePerQueueTTL()throws InterruptedException { ProcessReceiver.latch = new CountDownLatch(3); for (int i = 1; i <= 3; i++) { rabbitTemplate.convertAndSend(QueueConfig.DELAY_QUEUE_PER_QUEUE_TTL_NAME, "Message From delay_queue_per_queue_ttl with expiration " + QueueConfig.QUEUE_EXPIRATION); } ProcessReceiver.latch.await(); }
我們向緩衝隊列中發送3條消息。理論上這3條消息會在4秒後同時過期。
延遲重試場景
我們同樣還需測試延遲重試場景。
@Test public void testFailMessage()throws InterruptedException { ProcessReceiver.latch = new CountDownLatch(6); for (int i = 1; i <= 3; i++) { rabbitTemplate.convertAndSend(QueueConfig.DELAY_PROCESS_QUEUE_NAME, ProcessReceiver.FAIL_MESSAGE); } ProcessReceiver.latch.await(); }
我們向delay_process_queue發送3條會觸發FAIL的消息，理論上這3條消息會在4秒後自動重試。
查看測試結果
延遲消費的場景測試我們分為了TTL設置在消息上和TTL設置在隊列上兩種。首先，我們先看一下TTL設置在消息上的測試結果：
從上圖中我們可以看到，ProcessReceiver分別經過1秒、2秒、3秒收到消息。測試結果表明消息不僅被延遲消費了，而且每條消息的延遲時間是可以被個性化設置的。TTL設置在消息上的延遲消費場景測試成功。
然後，TTL設置在隊列上的測試結果如下圖：
從上圖中我們可以看到，ProcessReceiver經過了4秒的延遲之後，同時收到了3條消息。測試結果表明消息不僅被延遲消費了，同時也證明了當TTL設置在隊列上的時候，消息的過期時間是固定的。TTL設置在隊列上的延遲消費場景測試成功。
接下來，我們再來看一下延遲重試的測試結果：
ProcessReceiver首先收到了3條會觸發FAIL的消息，然後將其移動到緩衝隊列之後，過了4秒，又收到了剛才的那3條消息。延遲重試場景測試成功。