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Java面试官:如何用Redis实现一个消息队列?直接上代码

mhr18 2024-11-10 09:48 24 浏览 0 评论

写这种单纯的源码很枯燥乏味,大家看起来估计也累,以后我这种类型的少写,大家老是让我写点深度的,我说真的很多东西我源码一贴,看都没人看。

整理了一份《Java面试核心知识点PDF关注私信回复:555获取

Redis用作消息队列,其在spring boot中的主要表现为一个RedisTemplate.convertAndSend()方法和一个MessageListener接口。所以我们要在IOC容器中注入一个RedisTemplate和一个实现了MessageListener接口的类。话不多说,先看代码

配置RedisTemplate

配置RedisTemplate的主要目的是配置序列化方式以解决乱码问题,同时合理配置序列化方式还能降低一点性能开销。

/**
 * 配置RedisTemplate,解决乱码问题
 */
@Bean
public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
 LOGGER.debug("redis序列化配置开始");
 RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
 template.setConnectionFactory(factory);
 // string序列化方式
 RedisSerializer serializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
 // 设置默认序列化方式
 template.setDefaultSerializer(serializer);
 template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
 template.setHashValueSerializer(serializer);
 LOGGER.debug("redis序列化配置结束");
 return template;
}

代码第12行,我们配置默认的序列化方式为GenericJackson2JsonRedisSerializer

代码第13行,我们配置键的序列化方式为StringRedisSerializer

代码第14行,我们配置哈希表的值的序列化方式为GenericJackson2JsonRedisSerializer

RedisTemplate几种序列化方式的简要介绍

序列化方式 介绍 StringRedisSerializer 将对象序列化为字符串,但是经测试,无法序列化对象,一般用在key上 OxmSerializer 将对象序列化为xml性质,本质上是字符串 ByteArrayRedisSerializer 默认序列化方式,将对象序列化为二进制字节,但是需要对象实现Serializable接口 GenericFastJsonRedisSerializer json序列化,使用fastjson序列化方式序列化对象 GenericJackson2JsonRedisSerializer json序列化,使用jackson序列化方式序列化对象

redis队列监听器(消费者)

上面说了,与redis队列监听器相关的类为一个名为MessageListener的接口,下面是该接口的源码

public interface MessageListener {
 void onMessage(Message message, @Nullable byte[] pattern);
}

可以看到,该接口仅有一个onMessage(Message message, @Nullable byte[] pattern)方法,该方法便是监听到队列中消息后的回调方法。下面解释一下这两个参数:

  • message:redis消息类,该类中仅有两个方法 byte[] getBody()以二进制形式获取消息体 byte[] getChannel()以二进制形式获取消息通道
  • pattern:二进制形式的消息通道,和message.getChannel()返回值相同

介绍完接口,我们来实现一个简单的redis队列监听器

@Component
public class RedisListener implement MessageListener{
 private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(RedisListener.class);

 @Override
 public void onMessage(Message message,byte[] pattern){
 LOGGER.debug("从消息通道={}监听到消息",new String(pattern));
 LOGGER.debug("从消息通道={}监听到消息",new String(message.getChannel()));
 LOGGER.debug("元消息={}",new String(message.getBody()));
 // 新建一个用于反序列化的对象,注意这里的对象要和前面配置的一样
 // 因为我前面设置的默认序列化方式为GenericJackson2JsonRedisSerializer
 // 所以这里的实现方式为GenericJackson2JsonRedisSerializer
 RedisSerializer serializer=new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
 LOGGER.debug("反序列化后的消息={}",serializer.deserialize(message.getBody()));
 }
}

代码很简单,就是输出参数中包含的关键信息。需要注意的是,RedisSerializer的实现要与上面配置的序列化方式一致。

队列监听器实现完以后,我们还需要将这个监听器添加到redis队列监听器容器中,代码如下:

@Bean
public public RedisMessageListenerContainer container(RedisConnectionFactory factory) {
 RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
 container.setConnectionFactory(factory);
 container.addMessageListener(redisListener, new PatternTopic("demo-channel"));
 return container;
}

这几行代码大概意思就是新建一个Redis消息监听器容器,然后将监听器和管道名想绑定,最后返回这个容器。

这里要注意的是,这个管道名和下面将要说的推送消息时的管道名要一致,不然监听器监听不到消息。

redis队列推送服务(生产者)

上面我们配置了RedisTemplate将要在这里使用到。

代码如下:

@Service
public class Publisher{
 @Autowrite
 private RedisTemplate redis;

 public void publish(Object msg){
 redis.convertAndSend("demo-channel",msg);
 }
}

关键代码为第7行,redis.convertAndSend()这个方法的作用为,向某个通道(参数1)推送一条消息(第二个参数)。

这里还是要注意上面所说的,生产者和消费者的通道名要相同。

至此,消息队列的生产者和消费者已经全部编写完成。

遇到的问题及解决办法

1、spring boot使用log4j2日志框架问题

在我添加了spring-boot-starter-log4j2依赖并在spring-boot-starter-web中排除了spring-boot-starter-logging后,运行项目,还是会提示下面的错误:

SLF4J: Class path contains multiple SLF4J bindings.
SLF4J: Found binding in [jar:file:.....m2/repository/ch/qos/logback/logback-classic/1.2.3/logback-classic-1.2.3.jar!/org/slf4j/impl/StaticLoggerBinder.class]
SLF4J: Found binding in [jar:file:.....m2/repository/org/apache/logging/log4j/log4j-slf4j-impl/2.12.1/log4j-slf4j-impl-2.12.1.jar!/org/slf4j/impl/StaticLoggerBinder.class]
SLF4J: See http://www.slf4j.org/codes.html#multiple_bindings for an explanation.
SLF4J: Actual binding is of type [ch.qos.logback.classic.util.ContextSelectorStaticBinder]

这个错误就是maven中有多个日志框架导致的。后来通过依赖分析,发现在spring-boot-starter-data-redis中,也依赖了spring-boot-starter-logging,解决办法也很简单,下面贴出详细代码

<dependency>
 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
 <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
 <exclusions>
 <exclusion>
 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
 <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
 </exclusion>
 </exclusions>
</dependency>
<dependency>
 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
 <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
 <exclusions>
 <exclusion>
 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
 <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId>
 </exclusion>
 </exclusions>
</dependency>
<dependency>
 <groupId>org.springframework.boot</groupId>
 <artifactId>spring-boot-starter-log4j2</artifactId>
</dependency>
<dependency>
 <groupId>org.springframework.integration</groupId>
 <artifactId>spring-integration-redis</artifactId>
</dependency>

2、redis队列监听器线程安全问题

redis队列监听器的监听机制是:使用一个线程监听队列,队列有未消费的消息则取出消息并生成一个新的线程来消费消息。如果你还记得,我开头说的是由于redis单线程特性,因此我们用它来做消息队列,但是如果监听器每次接受一个消息就生成新的线程来消费信息的话,这样就完全没有使用到redis的单线程特性,同时还会产生线程安全问题。

单一消费者(一个通道只有一个消费者)的解决办法

最简单的办法莫过于为onMessage()方法加锁,这样简单粗暴却很有用,不过这种方式无法控制队列监听的速率,且无限制的创造线程最终会导致系统资源被占光。

那如何解决这种情况呢?线程池。

在将监听器添加到容器的配置的时候,RedisMessageListenerContainer类中有一个方法setTaskExecutor(Executor taskExecutor)可以为监听容器配置线程池。配置线程池以后,所有的线程都会由该线程池产生,由此,我们可以通过调节线程池来控制队列监听的速率。

多个消费者(一个通道有多个消费者)的解决办法

单一消费者的问题相比于多个消费者来说还是较为简单,因为Java内置的锁都是只能控制自己程序的运行,不能干扰其他的程序的运行;然而现在很多时候我们都是在分布式环境下进行开发,这时处理多个消费者的情况就很有意义了。

那么这种问题如何解决呢?分布式锁。

下面来简要科普一下什么是分布式锁:

分布式锁是指在分布式环境下,同一时间只有一个客户端能够从某个共享环境中(例如redis)获取到锁,只有获取到锁的客户端才能执行程序。

然后分布式锁一般要满足:排他性(即同一时间只有一个客户端能够获取到锁)、避免死锁(即超时后自动释放)、高可用(即获取或释放锁的机制必须高可用且性能佳)

上面讲依赖的时候,我们导入了一个spring-integration-redis依赖,这个依赖里面包含了很多实用的工具类,而我们接下来要讲的分布式锁就是这个依赖下面的一个工具包RedisLockRegistry。

首先讲一下如何使用,导入了依赖以后,首先配置一个Bean

@Bean
public RedisLockRegistry redisLockRegistry(RedisConnectionFactory factory) {
 return new RedisLockRegistry(factory, "demo-lock",60);
}

RedisLockRegistry的构造函数,第一个参数是redis连接池,第二个参数是锁的前缀,即取出的锁,键名为“demo-lock:KEY_NAME”,第三个参数为锁的过期时间(秒),默认为60秒,当持有锁超过该时间后自动过期。

使用锁的方法,下面是对监听器的修改

@Component
public class RedisListener implement MessageListener{
 @Autowrite
 private RedisLockRegistry redisLockRegistry;

 private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(RedisListener.class);

 @Override
 public void onMessage(Message message,byte[] pattern){
 Lock lock=redisLockRegistry.obtain("lock");
 try{
 lock.lock(); //上锁
 LOGGER.debug("从消息通道={}监听到消息",new String(pattern));
 LOGGER.debug("从消息通道={}监听到消息",new String(message.getChannel()));
 LOGGER.debug("元消息={}",new String(message.getBody()));
 // 新建一个用于反序列化的对象,注意这里的对象要和前面配置的一样
 // 因为我前面设置的默认序列化方式为GenericJackson2JsonRedisSerializer
 // 所以这里的实现方式为GenericJackson2JsonRedisSerializer
 RedisSerializer serializer=new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
 LOGGER.debug("反序列化后的消息={}",serializer.deserialize(message.getBody()));
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 } finally {
 lock.unlock(); //解锁
 }
 }
}

上面代码的代码比起前面的监听器代码,只是多了一个注入的RedisLockRegistry,一个通过redisLockRegistry.obtain()方法获取锁,一个加锁一个解锁,然后这就完成了分布式锁的使用。

注意这个获取锁的方法redisLockRegistry.obtain(),其返回的是一个名为RedisLock的锁,这是一个私有内部类,它实现了Lock接口,因此我们不能从代码外部创建一个他的实例,只能通过obtian()方法来获取这个锁。

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