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什么是消息队列?消息队列有什么好处?使用消息队列有什么问题?

时间:2019-04-03 09:25:37   来源:Java3y    阅读:

一、什么是消息队列?

消息队列不知道大家看到这个词的时候,会不会觉得它是一个比较高端的技术,反正我是觉得它好像是挺牛逼的。

消息队列,一般我们会简称它为MQ(Message Queue),嗯,就是很直白的简写。

我们先不管消息(Message)这个词,来看看队列(Queue)。这一看,队列大家应该都熟悉吧。

队列是一种先进先出的数据结构。
 

在Java里边,已经实现了不少的队列了:

   Java的队列实现类

那为什么还需要消息队列(MQ)这种中间件呢???其实这个问题,跟之前我学Redis的时候很像。Redis是一个以key-value形式存储的内存数据库,明明我们可以使用类似HashMap这种实现类就可以达到类似的效果了,那还为什么要Redis?《Redis入门基础,尚学堂Redis全套精讲视频教程免费领取

  • 到这里,大家可以先猜猜为什么要用消息队列(MQ)这种中间件,下面会继续补充。

消息队列可以简单理解为:把要传输的数据放在队列中。


图片来源:https://www.cloudamqp.com/blog/2014-12-03-what-is-message-queuing.html
 

概念:

  • 把数据放到消息队列叫做生产者

  • 从消息队列里边取数据叫做消费者
     

二、为什么要用消息队列?

为什么要用消息队列,也就是在问:用了消息队列有什么好处。我们看看以下的场景


2.1 解耦

现在我有一个系统A,系统A可以产生一个userId

系统A可以产生一个UserId

然后,现在有系统B和系统C都需要这个userId去做相关的操作


系统A给系统B和系统C传入userId这个值

写成伪代码可能是这样的:

public class SystemA {

    // 系统B和系统C的依赖
    SystemB systemB = new SystemB();
    SystemC systemC = new SystemC();

    // 系统A独有的数据userId
    private String userId = "Java3y";

    public void doSomething() {

        // 系统B和系统C都需要拿着系统A的userId去操作其他的事
        systemB.SystemBNeed2do(userId);
        systemC.SystemCNeed2do(userId);

    }
}

结构图如下:

ok,一切平安无事度过了几个天。
 

某一天,系统B的负责人告诉系统A的负责人,现在系统B的SystemBNeed2do(String userId)这个接口不再使用了,让系统A别去调它了。
 

于是,系统A的负责人说"好的,那我就不调用你了。",于是就把调用系统B接口的代码给删掉了:
 

public void doSomething() {

  // 系统A不再调用系统B的接口了
  //systemB.SystemBNeed2do(userId);
  systemC.SystemCNeed2do(userId);

}

又过了几天,系统D的负责人接了个需求,也需要用到系统A的userId,于是就跑去跟系统A的负责人说:"老哥,我要用到你的userId,你调一下我的接口吧"

于是系统A说:"没问题的,这就搞"

系统A需要调用系统D的接口

然后,系统A的代码如下:
 

public class SystemA {

    // 已经不再需要系统B的依赖了
    // SystemB systemB = new SystemB();

    // 系统C和系统D的依赖
    SystemC systemC = new SystemC();
    SystemD systemD = new SystemD();

    // 系统A独有的数据
    private String userId = "Java3y";

    public void doSomething() {


        // 已经不再需要系统B的依赖了
        //systemB.SystemBNeed2do(userId);

        // 系统C和系统D都需要拿着系统A的userId去操作其他的事
        systemC.SystemCNeed2do(userId);
        systemD.SystemDNeed2do(userId);

    }
}

时间飞逝:

  • 又过了几天,系统E的负责人过来了,告诉系统A,需要userId。

  • 又过了几天,系统B的负责人过来了,告诉系统A,还是重新掉那个接口吧。

  • 又过了几天,系统F的负责人过来了,告诉系统A,需要userId。

  • ……

于是系统A的负责人,每天都被这给骚扰着,改来改去,改来改去…….
 

还有另外一个问题,调用系统C的时候,如果系统C挂了,系统A还得想办法处理。如果调用系统D时,由于网络延迟,请求超时了,那系统A是反馈fail还是重试??
 

最后,系统A的负责人,觉得隔一段时间就改来改去,没意思,于是就跑路了。
 

然后,公司招来一个大佬,大佬经过几天熟悉,上来就说:将系统A的userId写到消息队列中,这样系统A就不用经常改动了。为什么呢?下面我们来一起看看:



系统A将userId写到消息队列中,系统C和系统D从消息队列中拿数据
 

系统A将userId写到消息队列中,系统C和系统D从消息队列中拿数据。这样有什么好处?
 

  • 系统A只负责把数据写到队列中,谁想要或不想要这个数据(消息),系统A一点都不关心。

  • 即便现在系统D不想要userId这个数据了,系统B又突然想要userId这个数据了,都跟系统A无关,系统A一点代码都不用改。

  • 系统D拿userId不再经过系统A,而是从消息队列里边拿。系统D即便挂了或者请求超时,都跟系统A无关,只跟消息队列有关。

这样一来,系统A与系统B、C、D都解耦了。
 

2.2 异步

我们再来看看下面这种情况:系统A还是直接调用系统B、C、D


直接调接口
 

代码如下:
 

public class SystemA {

    SystemB systemB = new SystemB();
    SystemC systemC = new SystemC();
    SystemD systemD = new SystemD();

    // 系统A独有的数据
    private String userId ;

    public void doOrder() {

        // 下订单
          userId = this.order();
        // 如果下单成功,则安排其他系统做一些事  
        systemB.SystemBNeed2do(userId);
        systemC.SystemCNeed2do(userId);
        systemD.SystemDNeed2do(userId);

    }
}

假设系统A运算出userId具体的值需要50ms,调用系统B的接口需要300ms,调用系统C的接口需要300ms,调用系统D的接口需要300ms。那么这次请求就需要50+300+300+300=950ms
 

并且我们得知,系统A做的是主要的业务,而系统B、C、D是非主要的业务。比如系统A处理的是订单下单,而系统B是订单下单成功了,那发送一条短信告诉具体的用户此订单已成功,而系统C和系统D也是处理一些小事而已。
 

那么此时,为了提高用户体验和吞吐量,其实可以异步地调用系统B、C、D的接口。所以,我们可以弄成是这样的:


此时才用了100ms
 

系统A执行完了以后,将userId写到消息队列中,然后就直接返回了(至于其他的操作,则异步处理)。
 

  • 本来整个请求需要用950ms(同步)

  • 现在将调用其他系统接口异步化,从请求到返回只需要100ms(异步)

(例子可能举得不太好,但我觉得说明到点子上就行了,见谅。)
 

2.3削峰/限流

我们再来一个场景,现在我们每个月要搞一次大促,大促期间的并发可能会很高的,比如每秒3000个请求。假设我们现在有两台机器处理请求,并且每台机器只能每次处理1000个请求。


削峰的场景
 

那多出来的1000个请求,可能就把我们整个系统给搞崩了…所以,有一种办法,我们可以写到消息队列中:


写到消息队列中,系统从消息队列中拿到请求
 

系统B和系统C根据自己的能够处理的请求数去消息队列中拿数据,这样即便有每秒有8000个请求,那只是把请求放在消息队列中,去拿消息队列的消息由系统自己去控制,这样就不会把整个系统给搞崩。



三、使用消息队列有什么问题?

经过我们上面的场景,我们已经可以发现,消息队列能做的事其实还是蛮多的。
 

说到这里,我们先回到文章的开头,"明明JDK已经有不少的队列实现了,我们还需要消息队列中间件呢?"其实很简单,JDK实现的队列种类虽然有很多种,但是都是简单的内存队列。为什么我说JDK是简单的内存队列呢?下面我们来看看要实现消息队列(中间件)可能要考虑什么问题。
 

3.1高可用

无论是我们使用消息队列来做解耦、异步还是削峰,消息队列肯定不能是单机的。试着想一下,如果是单机的消息队列,万一这台机器挂了,那我们整个系统几乎就是不可用了。


万一单机的队列挂掉了
 

所以,当我们项目中使用消息队列,都是得集群/分布式的。要做集群/分布式就必然希望该消息队列能够提供现成的支持,而不是自己写代码手动去实现。
 

3.2 数据丢失问题

我们将数据写到消息队列上,系统B和C还没来得及取消息队列的数据,就挂掉了。如果没有做任何的措施,我们的数据就丢了。
 

数据丢失问题


学过Redis的都知道,Redis可以将数据持久化磁盘上,万一Redis挂了,还能从磁盘从将数据恢复过来。同样地,消息队列中的数据也需要存在别的地方,这样才尽可能减少数据的丢失。
 

那存在哪呢?

  • 磁盘?

  • 数据库?

  • Redis?

  • 分布式文件系统?
     

同步存储还是异步存储?
 

3.3消费者怎么得到消息队列的数据?

消费者怎么从消息队列里边得到数据?有两种办法:

  • 生产者将数据放到消息队列中,消息队列有数据了,主动叫消费者去拿(俗称push)

  • 消费者不断去轮训消息队列,看看有没有新的数据,如果有就消费(俗称pull)


3.4其他

除了这些,我们在使用的时候还得考虑各种的问题:

  • 消息重复消费了怎么办啊?

  • 我想保证消息是绝对有顺序的怎么做?

  • ……..


虽然消息队列给我们带来了那么多的好处,但同时我们发现引入消息队列也会提高系统的复杂性。市面上现在已经有不少消息队列轮子了,每种消息队列都有自己的特点,选取哪种MQ还得好好斟酌。


最后

本文主要讲解了什么是消息队列,消息队列可以为我们带来什么好处,以及一个消息队列可能会涉及到哪些问题。希望给大家带来一定的帮助。

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