利用Redis实现异步消息队列优化系统性能（Redis高级应用）

柔情只为你懂 2022-05-16 04:13 226阅读 0赞

# 写在前面 #

今天把之前在项目中使用 Redis 做异步消息队列的使用经验总结一下。首先明确使用目的，因为项目中，我们进行某个操作后可能后续会有一系列的其他耗时操作，但是我们不希望将主线程阻塞在此过程中，这时便可将其他操作异步化。举个栗子，当你给这篇博客点赞或评论的时候，博客系统会保存你的点赞评论信息，同时将此操作封装为事件发给异步消息队列，处理过程中会给我发个私信告诉我谁评论了我，或谁给我点了赞，这个发私信通知我的环节即为异步操作过程。

# 具体实现思路 #

主要分为如下几个部分：

1.  EventProducer：事件生产者，面向client，用户进行操作后如果会有后续异步操作，则会将用户此次操作的事件加入消息队列，fire/push 意思是点燃这个事件，至于它啥时候爆炸（被另一线程 handler 处理）主线程就不管了，主线程只关心 fire/push 操作。
2.  EventModel：事件模型，下图中的每个颜色小块代表一种事件模型，里面可以定义事件所属的种类、与该事件相关的对象id、具体内容等信息。即事件是由谁产生的、将要影响到谁、影响的内容是什么等...
3.  消息队列：具体存放消息事件的数据结构，可以是Redis list，也可以是Java BlockingQueue等。这里选择Redis list实现。
4.  EentConsumer：另开线程对消息队列中的事件进行处理，我们需要在系统初始化后将所有的Handler注册进来（建立事件类型与Handler的映射），之后根据相应的事件找到对应的Handler进行处理。
5.  EventHandler：具体处理事件的接口，我们可以实现不同的事件处理业务的具体Handler。

具体过程图示如下：

![70][]

# 代码实现 #

### 1、定义模型 ###

// 文章
    public class Article {
        private int id;
        private String articleName;
        private int ownerID;
        private int likeCount;
        private String content;
        // getter、setter
        ...
    }
    
    // 评论
    public class Comment {
        private int id;
        private int commentUserID;
        private int articleID;
        private String content;
        // getter、setter
        ...
    }
    
    // 私信类
    public class MessageLetter {
        private int id;
        private int fromUserID;
        private int toUserID;
        private String content;
        // getter、setter
        ...
    }
    
    // 用户
    public class User {
        private int id;
        private String userName;
        private String passWord;
        // getter、setter
        ...
    }

###  2、定义事件类型、事件模型 ###

首先定义事件类型，评论事件、上传文件事件、发送邮件事件等，这里以评论事件为例。

public enum  EventType {
        // 这里以评论事件类型作为演示
        COMMENT,
        LIKE,
        UPLOAD_FILE,
        MAIL
    }

package com.bowen.BWQASystem.async;
    
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    
    // 事件模型
    public class EventModel {
        /*
         * 事件类型，不同的事件类型会触发调用不同的Handler，
         * 一种事件类型可以注册多个Handler，对应于消息队列中
         * 每个事件可能触发多个Handler异步去做其他事情。
         **/
        private EventType eventType;
        // 触发事件用户ID
        private int triggerID;
        // 事件影响的用户ID
        private int receiverID;
    
        // 额外信息
        private Map<String,String> extraInfo = new HashMap<String,String>();
    
        // 构造方法
        public EventModel(EventType eventType) {
            this.eventType = eventType;
        }
    
        public EventType getEventType() {
            return eventType;
        }
    
        // 所有set方法，均返回当前调用此方法的对象，用于链式设置属性
        public EventModel setEventType(EventType eventType) {
            this.eventType = eventType;
            return this;
        }
    
        public int getTriggerID() {
            return triggerID;
        }
    
        // 其他setter、getter略
        ...
    }

### 3、定义处理各类事件接口（EventHandler） ###

public interface EventHandler {
        // 各个具体Handler处理事件过程
        void doHandle(EventModel eventModel);
    
        /* 一个Handler可以处理多种事件，如评论CommentHandler
         * 可以处理基本的评论事件，
         * 此方法用于注册handler到对应的事件类型上的时候用
         **/
        List<EventType> getSupportedEvents();
    }

### 4、根据业务需求实现处理事件的Handler ###

这里我们需要实现一个Handler，它能够对用户在某篇文章评论区下评论或点赞的事件进行处理，此Handler会以私信的形式通知对方。告诉他，他的文章被评论（或点赞了）。

注意：我们每个Handler都需要用@Component注解标注，因为后面在注册环节会利用 Spring context 在 IOC 容器里来寻找继承自 EventHandler 的每一个真实 Handler。

/*
    * 对评论、点赞事件执行发私信操作
    * */
    @Component
    public class CommentAndLikeHandler implements EventHandler {
    
        @Autowired
        MessageLetterService messageLetterService;
        @Autowired
        UserService userService;
    
        @Override
        public void doHandle(EventModel eventModel) {
    
            // 1、自动生成一私信
            MessageLetter messageLetter = new MessageLetter();
            // 触发此事件的用户id（即评论者id）
            messageLetter.setFromUserID(eventModel.getTriggerID());
            messageLetter.setToUserID(eventModel.getReceiverID());
    
            //messageLetter.setContent(eventModel.getExtraInfo().get("msgContent"));
            // 评论COMMENT事件
            // 自动发的私信中含有的文章题目、具体评论类容等信息存在extraInfo这个HashMap里
            if(eventModel.getEventType() == EventType.COMMENT){
                messageLetter.setContent("用户" + eventModel.getTriggerID() +
                        "在你文章" + eventModel.getExtraInfo().get("articleName") +
                        "评论中说到" + eventModel.getExtraInfo().get("commentContent"));
                // 发私信给被评论的人
                messageLetterService.addMessageLetter(messageLetter);
    
    //            // 2、目标用户积分加 1
    //            User user = userService.getUserByUserID(String.valueOf(eventModel.getReceiverID()));
    //            user.setScore(user.getScore() + 1 );
    //            userService.save(user);
            }
    
            // 点赞LIKE事件
            if(eventModel.getEventType() == EventType.LIKE){
                messageLetter.setContent("用户" + eventModel.getTriggerID() +
                        "给你文章《" +
                        eventModel.getExtraInfo().get("articleName")
                        + "》点赞了，去瞅瞅");
                messageLetterService.addMessageLetter(messageLetter);
            }
        }
    
        @Override
        public List<EventType> getSupportedEvents() {
            // 此handler仅处理COMMENT评论事件、LIKE点赞事件
            return Arrays.asList(EventType.COMMENT, EventType.LIKE);
        }
    }

### 5、实现消息队列生产者 ###

因为生产者需要将事件 push 到消息队列中，在此之前我们需要初始化 Redis 连接池，而在消费端也需要对 Redis 进行操作，故我们将初始化 Redis 写成一个 Service ，在需要它的地方注入即可。

JedisUtilService.java

@Service
    public class JedisUtilService implements InitializingBean {
    
        // 异步消息队列在Redis中的list的key名
       public static final String EVENT_QUEUE_KEY = "EventQueue";
       private JedisPool jedisPool;
    
        @Override
        public void afterPropertiesSet() throws Exception {
            jedisPool = new JedisPool("redis://localhost:6379/0");
        }
    
        /*
         * list的push操作（事件入队列）
         * @Param String key list的名字，即key
         * @Param String value 将要放入的值value
         */
        public long lpush(String key, String value){
            Jedis jedis = null;
            try {
                jedis = jedisPool.getResource();
                return jedis.lpush(key, value);
            } catch (Exception e){
                return -1;
            } finally {
                if(jedis != null) jedis.close();
            }
        }
    
        /*
         * list的brpop操作
         * @Param int timeout 超时时间
         * @Param String key list对应的key
         * @reutrn List<String> 返回list的名字key和对应的元素
         */
        public List<String> brpop(int timeout, String key){
            Jedis jedis = null;
            try {
                jedis = jedisPool.getResource();
                return jedis.brpop(timeout, key);
            } catch (Exception e){
                return null;
            } finally {
                if(jedis != null) jedis.close();
            }
        }
    
    }

生产者会在 Controller 层某个业务功能被调用时，通过调用 Redis api，将相应的事件加入异步消息队列，具体实现如下：

public class EventProducer{
        @Autowired
        JedisUtilService jedisUtilService;
    
        public boolean pushEvent(EventModel eventModel){
            // 序列化
            String eventJson = JSONObject.toJSONString(eventModel);
            // 加入key为"EventQueue"的list里
            jedisUtilService.lpush(JedisUtilService.EVENT_QUEUE_KEY, eventJson);
            return true;
        }
    }

6、实现异步消息队列消费者

消费者端会开启一额外线程去从异步消息队列中获取事件，交给对应的 Handler 处理。在此之前我们需要在 所有 Bean 加载完毕后，找到每个 Handler ，并为每个 Handler 注册到相应的事件上，以便后续处理。

（一个事件类型可以对应多个handler处理，一个handler可以处理多个类型事件）

public class EventConsumer implements InitializingBean,ApplicationContextAware {
    
        // 用来寻找Handler
        private ApplicationContext applicationContext;
        // 注册事件与Handler映射
        // （一个事件类型可以对应多个handler处理，一个handler可以处理多个类型事件）
        private Map<EventType, List<EventHandler>> eventConfig = new HashMap<>();
    
        @Autowired
        JedisUtilService jedisUtilService;
    
        // 注册Handler到相应的事件
        @Override
        public void afterPropertiesSet() throws Exception {
            Map<String, EventHandler> handlerBeans = applicationContext.getBeansOfType(EventHandler.class);
            if(handlerBeans != null){
                // 依次遍历每个找到的Handler（被@Component注解标注的）
                for (Map.Entry<String, EventHandler> entry : handlerBeans.entrySet()) {
                    // 获取每个Handler支持的事件Event列表
                    List<EventType> supportedEventTypeList = entry.getValue().getSupportedEvents();
                    // 将每一个Handler支持的事件Event注册到config map中
                    for(EventType eventType : supportedEventTypeList){
                        if(!eventConfig.containsKey(eventType)){
                            eventConfig.put(eventType, new ArrayList<EventHandler>());
                        }
                        eventConfig.get(eventType).add(entry.getValue());
                    }
                }
            }
    
            // 消费线程池
            ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
            // 消费异步消息队列
            executorService.submit((Runnable) () ->{
                while (true){
                    // 弹出一元素
                    List<String> eleList = jedisUtilService.brpop(0, JedisUtilService.EVENT_QUEUE_KEY);
                    EventModel eventModel = JSON.parseObject(eleList.get(1), EventModel.class);
                    if(eventConfig.containsKey(eventModel.getEventType())) {
                        for (EventHandler eventHandler : eventConfig.get(eventModel.getEventType())){
                            // 执行注册到该事件的每一个Handler
                            eventHandler.doHandle(eventModel);
                        }
                    }
                }
            });
    
            // 消费其他事件队列（根据自己业务）
            // 略...
            // executorService.submit(...)
            
        }
    
        @Override
        public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
            this.applicationContext = applicationContext;
        }
    }

# 具体使用 #

我们直接在评论相关的 Controller 中编写评论逻辑代码，将评论内容保存后，我们直接生成一事件类型为 COMMENT 类型的事件，并将它加入异步队列中，供后台线程去处理后续操作（发私信）。CommentAndLikeHandler 便会对此评论事件进行处理。关于点赞事件的业务逻辑大致类似，这里就不赘述了，评论业务处理代码如下：

@Controller
    public class ArticalController {
    
        @Autowired
        CommentService commentService;
        @Autowired
        ArticleService articleService;
        @Autowired
        UserHolder userHolder;
        @Autowired
        EventProducer eventProducer;
        
        @RequestMapping(path = {"/commentArticle"}, method = RequestMethod.POST)
        public void commentArticle(@RequestParam("articleID") int id,
                                   @RequestParam("commentContent") String commentContent){
            // 当前用户id
            int currentUserID = userHolder.getUsers().getId();
            Comment comment = new Comment();
            comment.setArticleID(id);
            comment.setCommentUserID(currentUserID);
            comment.setContent(commentContent);
            commentService.addComment(comment);
    
            // 当前文章
            Article article = articleService.findArticleByID(id);
            // 后续生成的私信内容需要这些额外信息
            HashMap<String, String> articleInfo = new HashMap();
            articleInfo.put("articleName", article.getArticleName());
            articleInfo.put("commentContent", article.getContent());
    
            // 后续发私信操作加入异步队列
            eventProducer.pushEvent(new EventModel(EventType.COMMENT)
                    .setTriggerID(currentUserID).setReceiverID(article.getOwnerID())
                    .setExtraInfo(articleInfo));
        }
    
    }

# 总结 #

1、这里利用了 Redis 的 list 数据结构，它支持 lpush 添加元素，blpop(从队尾)，brpop(从队头，先加入的元素排在队头) 等阻塞式获取元素操作。

2、通过将事件模型对象序列化为 JSON 串的方式，将其保存至 Redis 数据库。

3、通过生产者消费者模型实现异步消息队列。

4、当然 Redis 还有其他各个方面的应用，如排行榜、验证码（定时失效）、PageView、异步消息队列、实时热点等等，通过选择不同的数据结构即能实现。

[70]: /images/20220516/761fbc9e2e4b48fa99d78cfd797b3209.png