延时任务 - 基于 netty 时间轮算法实现
一、时间轮算法简介
二、时间轮 hello-world
三、异步任务线程池
四、时间轮优缺点
一、时间轮算法简介
为了大家能够理解下文中的代码,我们先来简单了解一下 netty 时间轮算法的核心原理
时间轮算法名副其实,时间轮就是一个环形的数据结构,类似于表盘,将时间轮分成多个 bucket(比如:0-8)。假设每个时间轮轮片的分隔时间段 tickDuration=1s(即:指针经过每个格子花费时间是 1 s),当前的时间 bucket=3,那么在 18 秒后需要被执行的任务需要落到((3+18)%8=5 取余运算)的 5 号 bucket 上。假如有多个需要在该时间段内执行的任务,就会组成一个双向链表。另外针对时间轮我们要有下面的几个认知:
时间轮指针是一个 Worker 线程,在时间轮整点的时候执行双向链表中的任务。
时间轮算法的并不是精准的延时,它的执行精度取决于每个时间轮轮片的分隔时间段 tickDuration
Worker 线程是单线程,一个 bucket、一个 bucket 的顺序处理任务。「所以我们的延时任务一定要做成异步任务,否则会影响时间轮后续任务的执行时间。」
二、时间轮 hello-world
实现一个延时任务的例子,需求仍然十分的简单:你买了一张火车票,必须在 30 分钟之内付款,否则该订单被自动取消。「订单 30 分钟不付款自动取消,这个任务就是一个延时任务。」 我们的火车票订单取消任务,从需求上看并不需要非常精准的延时,所以是可以使用时间轮算法来完成这个任务的。
首先通过 maven 坐标引入 netty
然后我们创建一个时间轮,如果是 Spring 的开发环境,我们可以这么做。下文中我们 new 了一个包含 512 个 bucket 的时间轮,每个时间轮的轮片时间间隔是 100 毫秒。
举例:当用户买火车票下单的时候,向时间轮中添加一个 30 分钟的延时任务。延时任务将在 30 分钟之后被执行,下文的 lambda 表达式部分实现了一个 TimerTask(task)延时任务。这个延时任务的函数体内,请一定使用异步任务,即:单独起一个线程或者使用 SpringBoot 异步任务线程池。因为 Worker 线程是单线程的,你的任务处理时间长于 tickDuration 会妨碍后续时间轮轮片上的任务的执行。
三、异步任务线程池
我们在上文中已经多次强调,时间轮的任务 TimerTask 的执行内容要做成异步的。最简单的做法就是接到一个任务之后启动一个线程处理该任务。在 Spring 环境下其实我们有更好的选择,就是使用 Spring 的线程池,这个线程池是可以自定义的。比如:下文中的用法是我事先定义了一个名字为 test 的线程池,然后通过 @Async 使用即可。
可能有的朋友,还不知道该如何自定义一个 Spring 线程池,可以参考:我之前写过一个 SpringBoot 的「可观测、易配置」的线程池开源项目,源代码地址:https://gitee.com/hanxt/zimug-monitor-threadpool 。我的这个 zimug-monitor-threadpool 开源项目,可以做到对线程池使用情况的监控,我自己平时用的效果还不错,向大家推荐一下!
四、时间轮优缺点
时间轮算法实现延时任务的优点就是,相对于使用 JDK 的 DelayQueue,其算法上具有优势,执行性能相对好一些。其缺点就是所有的延时任务以及延时触发的管理,都是在单个应用服务的内存中进行的,一旦该应用服务发生故障重启服务,时间轮任务数据将全部丢失。这一缺点和 DelayQueue 是一样的。为了解决这个问题,我们可以使用 redis、RocketMQ 等分布式中间件来管理延时任务消息的方式来实现延时任务,这个我会在后续的文章中为大家介绍。
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