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RabbitMQ的死信队列和延时队列

RabbitMQ死信队列和延时队列

​ RabbitMQ本身是具有死信队列和死信交换机属性的，延时队列 可以通过死信队列和死信交换机来实现。在电商行业中，通常都会有一个需求：订单超时未支付，自动取消该订单。那么通过RabbitMQ实现的延时队列就是实现该需求的一种方式。

1、死信队列

​ 死信顾名思义，就是死掉的信息，英文是Dead Letter。死信交换机（Dead-Letter-Exchange）和普通交换机没有区别，都是可以接受信息并转发到与之绑定并能路由到的队列，区别在于死信交换机是转发死信的，而和该死信交换机绑定的队列就是死信队列。说的再通俗一点，死信交换机和死信队列其实都只是普通的交换机和队列，只不过接受、转发的信息是死信，其他操作并没有区别。

1.1 死信的条件

​ 称为死信的信息，需要如下几个条件：

  • 消息被消费者拒绝（通过basic.reject 或者 back.nack），并且设置 requeue=false。
  • 消息过期，因为队列设置了TTL（Time To Live）时间。
  • 消息被丢弃，因为超过了队列的长度限制。

这时以上几个条件的方式基本上都有2种：1）rabbitmqctl命令行设置policy（策略）参数； 2）硬编码，也就是在代码中设置。

1.2 消费者拒绝

1.2.1 编码方式

​ 硬编码就是在代码中编写业务队列声明时对应的参数：

  • x-dead-letter-exchange：死信交换机，必须
  • x-dead-letter-routing-key：死信交换机转发到死信队列的路由键，可选

Producer:

// producer
public class RejectProducer {
	// 定义业务交换机
    public static final String ORDER_X = "order.exchange";
	// main方法
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 获取连接
        Connection connection = RabbitMQUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = RabbitMQUtil.getChannel(connection);
        // 发消息，路由键分别为：d.order.123、d.other.123、d
        // 1）d.order.123：业务consumer会收到消息，order死信队列也会收到消息
        // 2）d.other.123：业务consumer会收到消息，other死信队列也会收到消息
        // 3）d：只有业务consumer会收到消息
        channel.basicPublish(ORDER_X, "d.order.123", null, "hello my friend".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        // 关闭资源
        RabbitMQUtil.close(channel, connection);
    }
}

Consumer:

/**
 * 死信队列条件：消费者拒绝
 * 1）basic.reject(tag, requeue) 表示拒绝接受消息，第二个参数表示是否重新入队，如果为true，可能造成死循环，需要注意
 * 2）basic.nack(tag, multi, requeue) multi可以同时拒绝多条，requeue和reject相同。nack表示未ack的数据，会有单独的标识
 */
public class RejectConsumer {

    public static final String DEAD_LETTER_X = "dead.letter.exchange";
    public static final String DEAD_LETTER_Q_1 = "dead.letter.queue.order";
    public static final String DEAD_LETTER_Q_2 = "dead.letter.queue.other";
    public static final String ORDER_X = "order.exchange";
    public static final String ORDER_Q = "order.queue";

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // reject和nack方式
        rejectAndNack();
    }

    public static void rejectAndNack() throws IOException {
        // 获取连接
        Connection connection = RabbitMQUtil.getConnection();
        // 获取通道
        Channel channel = RabbitMQUtil.getChannel(connection);
        // 声明死信队列和死信交换机
        declareOrderDLX(channel);
        declareOtherDLX(channel);
        
        // 声明业务交换机
        channel.exchangeDeclare(ORDER_X, "topic", false, true, null);
        // 设置业务参数
        Map<String, Object> arguments = new HashMap<>();
        // 设置死信交换机，一个死信交换机绑定了两个死信队列，根据路由键来区分消息的转发
        arguments.put("x-dead-letter-exchange", DEAD_LETTER_X);
        // 设置死信队列路由key：
        // 如果这里设置了路由键，则publish过来的消息再转发到死信交换机时，以该路由键转发到死信队列，
        // 如果未设置该参数，则按照publish时的路由键转发到死信队列
//        arguments.put("x-dead-letter-routing-key", "d.other");
        // 声明业务队列
        channel.queueDeclare(ORDER_Q, false, false, true, arguments);
        // 绑定业务队列和业务交换机
        channel.queueBind(ORDER_Q, ORDER_X, "#");
        // 监听业务队列消息
        channel.basicConsume(ORDER_Q, false, new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                System.out.println("order consumer: " + new String(body, StandardCharsets.UTF_8));
                // 拒绝
                channel.basicReject(envelope.getDeliveryTag(), false);
                System.out.println("order properties: " + envelope.toString());
            }
        });
    }

    // 声明order死信队列
    public static void declareOrderDLX(Channel channel) throws IOException {
        // 声明交换机，只是为了模拟，设置的duriable=false，autodelete=true
        channel.exchangeDeclare(DEAD_LETTER_X, "topic", false, true, null);
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(DEAD_LETTER_Q_1, false, false, true, null);
        // 绑定交换机和队列，只接受 *.order.# 规则的消息
        channel.queueBind(DEAD_LETTER_Q_1, DEAD_LETTER_X, "*.order.#");
        // 监听消息
        channel.basicConsume(DEAD_LETTER_Q_1, true, new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                System.out.println("dead letter consumer 【order】: " + new String(body, StandardCharsets.UTF_8));
                System.out.println("dead letter properties 【order】:" + envelope.toString());
            }
        });
    }

    // 声明other死信队列
    public static void declareOtherDLX(Channel channel) throws IOException {
        // 声明交换机
        channel.exchangeDeclare(DEAD_LETTER_X, "topic", false, true, null);
        // 声明队列
        channel.queueDeclare(DEAD_LETTER_Q_2, false, false, true, null);
        // 绑定交换机和队列，只接受 *.other.# 规则的消息
        channel.queueBind(DEAD_LETTER_Q_2, DEAD_LETTER_X, "*.other.#");
        // 监听消息
        channel.basicConsume(DEAD_LETTER_Q_2, true, new DefaultConsumer(channel) {
            @Override
            public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
                System.out.println("dead letter consumer 【other】: " + new String(body, StandardCharsets.UTF_8));
                System.out.println("dead letter properties 【other】:" + envelope.toString());
            }
        });
    }
}

总结：

1） consumer方使用basic.reject或者basic.nack都会将消息转发到匹配的死信队列（requeue=false），区别在于basic.reject相比basic.nack少一个参数mutil，表示是否批量back。而且nack的数量可以再web端看到。

2） 使用x-letter-dead-exchange设置死信交换机，这个是必须设置的。x-letter-dead-routing-key设置死信交换机转发到死信队列的路由键，相当于重新定义了publish的路由键，该参数可选，可以根据具体业务判断是否需要设置。

1.1.2 策略方式

策略方式需要在rabbitmq的服务器上执行如下命令：

rabbitmqctl set_policy {策略名称} ".*" '{"dead-letter-exchange":"my-dlx"}' --apply-to queues

例如：

rabbitmqctl set_policy dlx "dead.*" '{"dead-letter-exchange":"test-dead-letter-exchange"}' --apply-to queues

表示给所有的 以dead.开头 的队列设置死信交换机 test-dead-letter-exchange ，策略名字为 dlx。然后我们在rabbitmq的web界面新建一个名字为test-dead-letter-exchange的exchange，并且新建名为dead.order.queue和dead.other.queue的queue，绑定test-dead-letter-exchange，路由键分别为：order.#和other.#。

死信交换机绑定死信队列

说明：由于我们要模拟的死信转发到死信队列的情况，所以这两个新建的queue都设置了ttl为10000ms，也就是10s。

死信队列

我们看到消息在10s之后成功到了dead.order.queue，说明我们的配置生效。这里我将这个过程画个图：

绑定死信队列

1.3 设置过期时间

文档：https://www.rabbitmq.com/ttl.html

​ 我们可以给 队列 或者 消息 设置过期时间。队列 的过期时间，类似于 autoDelete 参数，表示队列在指定时长内如果没有使用的话会被删除，队列没有使用者，队列最近未重新声明（重新声明续订租约），以及basic.get至少在过期期间未被调用，例如，这可以用于RPC样式的回复队列，其中可以创建许多可能永远不会被耗尽的队列。消息 的过期时间我们可以在发消息时设置在消息体，也可以给这个队列设置一个消息过期时间，其实就是两种方式，一种设置在队列上，另一种是设置在消息上。

1.3.1 编码方式

1）设置消息体过期时间

// 设置消息属性
AMQP.BasicProperties properties = new AMQP.BasicProperties.Builder()
    .expiration("2000") // 设置消息过期时间，2s，既是所在队列没有过期时间也可以
    .build();
// 发消息
channel.basicPublish("hello", "order.123", properties, "hello my friend".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

2）设置队列的消息过期时间

// 设置参数
Map<String, Object> arguments = new HashMap<>();
// 设置队列的过期时间，5s
arguments.put("x-message-ttl", 5000);
// 设置死信队列
arguments.put("x-dead-letter-exchange", DEAD_LETTER_X);
// 声明队列
channel.queueDeclare(ORDER_Q, false, false, true, arguments);

我们可以看到，创建好队列之后会有个TTL标识，x-message-ttl标识该队列设置的消息过期时间为5s。

队列的消息过期时间

3）设置队列的过期时间

// 设置队列参数
Map<String, Object> arguments = new HashMap<>();
// 设置队列中消息的过期时间，5s
arguments.put("x-message-ttl", 5000);
// 设置队列的过期时间，10s如果队列未使用（未操作），则删除队列
arguments.put("x-expires", 10000);
// 声明队列
channel.queueDeclare(ORDER_Q, true, false, false, arguments);

注意：无论队列中是否存在消息，如果没有操作队列，就会被自动删除。

1.3.2 策略方式

1）设置队列的消息过期时间

rabbitmqctl set_policy --vhost /adu TTL ".*" '{"message-ttl":60000}' --apply-to queues

表示在 /adu虚拟主机下增加一个名称为 TTL 策略，设所有队列 message-ttl消息过期时间60s。

2）设置队列的过期时间

rabbitmqctl set_policy --vhost /adu expiry ".*" '{"expires":1800000}' --apply-to queues

表示在/adu虚拟主机下增加一个名称为 expiry 的策略，设置所有的队列过期时间为180s。

1.4 超过队列长度

​ 默认情况下，队列没有长度限制（但是总归是有硬盘和内存的限制的）。我们可以显示的设置队列的长度，可以是消息的数量限制，也可以是队列总消息内容的占用内存长度，或者两种都设置。一个队列的最大长度，可以使用 策略 或者 编码 的方式进行设置，或者在创建队列时web界面设置。如果 策略 方式和 编码 方式都设置了，则 值更小的 会生效。

​ 如果队列设置了队列长度限制，那么当队列中的消息达到最大长度时，默认的 溢出 规则为 丢弃最老的消息（队列头部）。我们可以改变这个规则，使用 overflow 参数来配置。overflow 可选值为 x-reject-publish或者x-reject-publish-dls ，两者都表示拒绝接受新消息，区别在于 reject-publish-dlx 也会导致死信拒绝消息1。

此处有个疑问：reject-publish-dlx和reject-publish的区别问题。针对官网的翻译，我觉得 reject-publish-dlx 是与之绑定的死信队列不会收到消息， reject-publish 相反会收到消息。但是做实验的时候刚好和我理解的相反？熟悉的铁子们回复说一下哈呀。

1.4.1 编码方式

​ 使用x-max-length和x-max-length-bytes参数设置。

// 设置参数
Map<String, Object> arguments = new HashMap<>();
// 设置队列最大长度，5条消息
arguments.put("x-max-length", 5);
// 队列溢出的策略：drop-head（默认）、reject-publish、reject-publish-dlx
//        arguments.put("x-overflow", "reject-publish-dlx");
arguments.put("x-overflow", "reject-publish");
// 设置死信队列
arguments.put("x-dead-letter-exchange", DEAD_LETTER_X);
// 声明队列
channel.queueDeclare(ORDER_Q, false, false, true, arguments);
1.4.2 策略方式
rabbitmqctl set_policy --vhost /adu limit "^five_msg" '{"dead-letter-exchange":"test-dead-letter-exchange","max-length":5,"overflow":"reject-publish-dlx"}' --apply-to queues

表示在 /adu虚拟主机下增加一个名称为 limit 策略，设所有以 five_msg 开头的队列 消息最多为5个、消息溢出策略为拒绝、设置死信交换机 。

设置 max-length-bytes 也是同样的方式。

2、延时队列

​ 延时队列，顾名思义就是存放延时消息的队列，也就是说消费者在一定的延时后才会收到消息。典型的应用场景就是如上所述的订单超时未支付自动取消。

2.1 借助死信队列实现

​ 其实在介绍完 死信队列 之后，就能大概看出来如何使用 死信队列 来实现延时队列了。就是使用消息的TTL 属性，将过期的消息转发到死信队列中，业务监听死信队列的消息就行了。这种情况适合给队列设置消息过期时间的情况，就是队列中所有的消息都是同一个过期时间，到期按照顺序转发到死信队列中，不会有问题。

​ 如果消息的过期时间是在发消息的时候设置在消息体上的，可能会出问题。比如按顺序发送msg1和msg2两条消息，msg1的过期时间为5s，msg2的过期时间为2s。正常理解下，结果肯定是msg2先到死信队列被消费，但是结果却是两条消息都在5s时转发到死信队列被消费。其实比较好理解，因为队列的特性就是 先进先出 ，即使msg2先到了过期时间，但是msg1在它之前阻塞，只有msg1被消费了，msg2才能到队头被消费。 我们画个图：

死信队列实现延时队列问题

2.2 借助RabbitMQ插件实现

​ rabbitmq提供了一个插件 rabbitmq_delayed_message_exchange 让我们能够实现 延迟队列 的效果，同时能够解决 通过死信队列实现延迟队列 出现的消息阻塞问题。该插件从RabbitMQ的3.6.12开始支持，要确认当前自己的rabbitmq版本是否支持该插件。

2.2.1 下载插件

下载地址：https://github.com/rabbitmq/rabbitmq-delayed-message-exchange/releases

​ 下载该插件后，将 rabbitmq_delayed_message_exchange-3.9.0.ez 包放到 RabbitMQ安装目录的plugins 目录下：

插件位置

2.2.2 启用插件

执行控制台命令，重启rabbitmq服务：

# 1.列出所有插件
rabbitmq-plugins list
# 2.启用rabbitmq_delayed_message_exchange
rabbitmq-plubins enable rabbitmq_delayed_message_exchange
# 3.重启服务（好像可以不用重启）
systemctl restart rabbitmq-server.service

​ 在此之后，web界面的 exchanges 便可以创建type为 x-delayed-message 的交换机，或者在代码中声明该类型的交换机。要是用其延时功能，需要在发消息的时候加一个 header ：x-delay=xxx ，表示延时xxx毫秒。

// 声明延时交换机，type=x-delayed-message，x-delayed-type=direct|fanout|topic
Map<String, Object> args = new HashMap<>();
args.put("x-delayed-type", "topic"); // 相当于之前exchange的type
channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, "x-delayed-message", false, true, args);

// 发送消息，x-delay，值为过期时间
Map<String, Object> headers = new HashMap<>();
headers.put("x-delay", 5000); // 5s
AMQP.BasicProperties props = new AMQP.BasicProperties().builder()
    .headers(headers)
    .build();
// 发送消息
channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, "other.save", props, "i am 5s message".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

添加延时交换机

3、总结

​ 上面我们提到了使用RabbitMQ实现延时队列功的方案：1）借助本事的死信队列实现，监听死信队列；2）借助插件实现。优缺点如下：

  • 死信队列实现方式，需要在队列上设置消息过期时间，不灵活；需要再多用一个死信队列，占用空间；rabbitmq本事自带死信队列，实现方便。
  • 插件实现方式，需要下载安装插件，要考虑版本兼容性；代码逻辑简单，容易上手。

​ 回到我们开头的需求：订单支付超时自动取消。这个功能主要就是需要一个延时队列，那通过rabbitmq实现延时队列只是一种方式，还可以通过其他方式实现，比如Java的 DelayQueue 、Quartz定时任务、Redis的zset、时间轮 等都可以实现，具体方案还是要结合项目和具体方式的优缺点来选择。比如项目中使用到了RabbitMQ，那使用RabbitMQ实现延迟队列就是比较好的方式，那具体选择插件方式还是死信队列方式，还需要看项目中对该功能的灵活程度来选择。

参考：

  1. https://www.rabbitmq.com/dlx.html
  2. https://www.cnblogs.com/williamwsj/p/8108970.html
  3. https://www.jianshu.com/p/256d2eaf1786
  4. https://www.rabbitmq.com/community-plugins.html
  5. https://blog.csdn.net/zhenghongcs/article/details/106700446

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最后：因小的才疏学浅，如有问题，请不吝指出，感谢感谢～

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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