优享资讯 | 基于Redission高级应用9-RQueue RDeque 实战应用

掘金后端 ( ) • 2024-04-30 11:35

RQueue/RDeque 实现原理Redisson

的 RQueue 和 RDeque 是基于 Redis 的列表（list）数据结构实现的分布式 Java 队列和双端队列（deque）。

RQueue

实现原理：RQueue 使用 Redis 的 LPUSH 命令来添加元素到队列的尾部，使用 RPOP 命令从队列的头部移除元素。
优点：
- 分布式：由于基于 Redis，它天然支持分布式环境。
- 持久化：Redis 提供的持久化机制保证了队列数据不会因服务器重启而丢失。
- 性能：Redis 提供了高性能的操作，可以快速响应队列命令。
- 原子操作：队列操作是原子的，保证了在并发环境下的数据一致性。
缺点：
- 内存限制：由于数据存储在内存中，队列的大小受到物理内存的限制。
- 成本：与在JVM内存中的队列相比，Redis 需要单独的服务器和网络通信，可能会增加成本。

一个基本的消息队列处理流程示例：

sequenceDiagram
    participant P as 生产者
    participant RQueue as RQueue
    participant C as 消费者

    P->>RQueue: 发送消息
    RQueue-->>C: 存储消息
    C->>RQueue: 拉取消息
    C->>C: 处理消息
    C->>RQueue: 确认消息处理完成

RDeque

实现原理：RDeque 除了支持 RQueue 的操作外，还可以使用 RPUSH 将元素添加到队列的头部，使用 LPOP 从队列的尾部移除元素。
优点：
- 双端操作：可以从两端插入或删除元素，提供了更高的灵活性。
- 其他优点：与 RQueue 相同，包括分布式支持、持久化、高性能和原子操作。

缺点：

内存限制：与 RQueue 相同，受限于物理内存。
成本：可能比在JVM内存中的双端队列增加更多成本。

绘制 RDeque（Redis 双端队列）的操作流程图，我们可以考虑几个基本的操作，比如添加元素到队列头部或尾部，以及从队列头部或尾部移除元素:

  sequenceDiagram
  participant User as 用户
  participant RDeque as RDeque

  User->>RDeque: addFirst(元素A)
  Note over RDeque: 队列头部添加元素A
  User->>RDeque: addLast(元素B)
  Note over RDeque: 队列尾部添加元素B
  User->>RDeque: peekFirst()
  Note over RDeque: 查看队列头部元素
  User-->>User: 得到元素A
  User->>RDeque: pollLast()
  Note over RDeque: 移除队列尾部元素
  User-->>User: 得到元素B
  User->>RDeque: pollFirst()
  Note over RDeque: 移除队列头部元素
  User-->>User: 得到元素A

以下是使用 Mermaid 语法绘制的 RDeque 在 Redisson 中的简化类图，展示了它的一些基本操作和继承关系：

classDiagram
    class RQueue {
        +offer(E e)
        +poll()
        +peek()
    }
    class RDeque {
        +addFirst(E e)
        +addLast(E e)
        +pollFirst()
        +pollLast()
        +peekFirst()
        +peekLast()
    }
    class RBlockingQueue {
        +put(E e)
        +take()
    }
    class RBlockingDeque {
        +putFirst(E e)
        +putLast(E e)
        +takeFirst()
        +takeLast()
    }
    RQueue <|-- RDeque   
	RBlockingQueue <|-- RBlockingDeque
    RDeque <|-- RBlockingDeque

工具类示例

下面是一个使用 Spring 和 Redisson 实现的工具类示例，用于操作分布式队列和双端队列：

RDeque :

import org.redisson.api.RDeque;
import org.redisson.api.RFuture;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.Collection;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
/**
 * @Author derek_smart
 * @Date 202/4/25 17:25
 * @Description RDeque 工具类
 * <p>
 */
@Component
public class RedissonDQueueUtils {

    private final RedissonClient redissonClient;

    @Autowired
    public RedissonDQueueUtils(RedissonClient redissonClient) {
        this.redissonClient = redissonClient;
    }

    // 添加元素到队列
    public <T> void enqueue(String queueName, T element) {
        RDeque<T> deque = redissonClient.getDeque(queueName);
        deque.addLast(element);
    }

    // 从队列头部移除元素
    public <T> T dequeue(String queueName) {
        RDeque<T> deque = redissonClient.getDeque(queueName);
        return deque.pollFirst();
    }

    // 添加元素到队列头部（对于双端队列）
    public <T> void push(String dequeName, T element) {
        RDeque<T> deque = redissonClient.getDeque(dequeName);
        deque.addFirst(element);
    }

    // 从队列尾部移除元素（对于双端队列）
    public <T> T pop(String dequeName) {
        RDeque<T> deque = redissonClient.getDeque(dequeName);
        return deque.pollLast();
    }

    // 获取队列所有元素
    public <T> Collection<T> getAllElements(String queueName) {
        RDeque<T> deque = redissonClient.getDeque(queueName);
        return deque.readAll();
    }

    // 获取队列大小
    public int getSize(String queueName) {
        RDeque<?> deque = redissonClient.getDeque(queueName);
        return deque.size();
    }

    // 异步添加元素到队列
    public <T> RFuture<Boolean> enqueueAsync(String queueName, T element) {
        RDeque<T> deque = redissonClient.getDeque(queueName);
        return deque.offerLastAsync(element);
    }

    // 异步从队列头部移除元素
    public <T> RFuture<T> dequeueAsync(String queueName) {
        RDeque<T> deque = redissonClient.getDeque(queueName);
        return deque.pollFirstAsync();
    }

    // 批量添加元素到队列
    public <T> boolean enqueueAll(String queueName, Collection<? extends T> elements) {
        RDeque<T> deque = redissonClient.getDeque(queueName);
        return deque.addAll(elements);
    }

    // 批量从队列移除元素，并返回移除的元素集合
    public <T> List<T> dequeueBatch(String queueName, int batchSize) {
        RDeque<T> deque = redissonClient.getDeque(queueName);
        return deque.pollFirst(batchSize);
    }

    // 清空队列
    public void clearQueue(String queueName) {
        RDeque<?> deque = redissonClient.getDeque(queueName);
        deque.clear();
    }

    // 异步执行的通用方法，用于处理异步结果
    private <T> T executeAsync(RFuture<T> future) {
        try {
            return future.get();
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            // 日志记录异常，可以根据实际情况进行异常处理
            // log.error("Error executing async operation", e);
            Thread.currentThread().interrupt();
            return null;
        }
    }
}

在这个工具类中，我们定义了几个基本的队列操作方法: 比如入队（enqueue）、出队（dequeue）、双端队列的头部入队（push）和尾部出队（pop）。我们还包括了获取队列所有元素的方法和获取队列大小的方法。

RQueue:

import org.redisson.api.RQueue;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
/**
 * @Author derek_smart
 * @Date 202/4/25 18:25
 * @Description Deque 工具类
 * <p>
 */
@Component
public class RedissonQueueUtils {

    private final RedissonClient redissonClient;

    @Autowired
    public RedissonQueueUtils(RedissonClient redissonClient) {
        this.redissonClient = redissonClient;
    }

    // 添加元素到队列
    public <T> boolean enqueue(String queueName, T element) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.offer(element);
    }

    // 从队列头部移除元素
    public <T> T dequeue(String queueName) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.poll();
    }
// 版本过低
/*    // 阻塞式从队列头部移除元素
    public <T> T take(String queueName) throws InterruptedException {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.take();
    }*/

    // 查看队列头部元素但不移除
    public <T> T peek(String queueName) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.peek();
    }
// 版本过低
/*    // 添加元素到队列并设置超时时间
    public <T> boolean enqueue(String queueName, T element, long timeout, TimeUnit unit) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.offer(element, timeout, unit);
    }*/

    // 批量添加元素到队列
    public <T> boolean enqueueAll(String queueName, Collection<? extends T> elements) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.addAll(elements);
    }

    // 获取队列大小
    public int getSize(String queueName) {
        RQueue<?> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.size();
    }

    // 获取队列的迭代器
    public <T> Iterator<T> iterator(String queueName) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.iterator();
    }

    // 根据条件移除队列中的元素
    public <T> boolean removeIf(String queueName, java.util.function.Predicate<?super T> filter) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.removeIf(filter);
    }

    // 清空队列
    public void clearQueue(String queueName) {
        RQueue<?> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        queue.clear();
    }


//版本低
/*    // 阻塞式出队，带超时
    public <T> T dequeue(String queueName, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.poll(timeout, unit);
    }*/


//版本低
/*    // 获取并移除队列尾部元素
    public <T> T removeLast(String queueName) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.pollLast();
    }*/

    // 检查队列是否包含某个元素
    public <T> boolean contains(String queueName, Object element) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.contains(element);
    }

/*    // 从队列中读取元素（不移除）
    public <T> T get(String queueName, int index) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        return queue.get(index);
    }*/

    // 转移元素到另一个队列
    public <T> T transferTo(String sourceQueueName, String destinationQueueName) {
        RQueue<T> sourceQueue = redissonClient.getQueue(sourceQueueName);
        RQueue<T> destinationQueue = redissonClient.getQueue(destinationQueueName);
        return sourceQueue.pollLastAndOfferFirstTo(destinationQueue.getName());
    }

/*
    // 设置队列的最大容量
    public <T> void setCapacity(String queueName, int capacity) {
        RQueue<T> queue = redissonClient.getQueue(queueName);
        queue.trySetMaxSize(capacity);
    }
*/

}

使用用例：提供一些使用 RedissonQueueUtils 工具类的示例用例，以及相应的代码实现。这些示例将展示如何在实际应用中调用这个工具类的方法。

示例用例 1: 添加元素到队列

场景: 将一个新的任务添加到任务队列中。

// 假设我们有一个任务对象
class Task {
    private String description;

    // 构造函数、getter 和 setter
    public Task(String description) {
        this.description = description;
    }

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    public void setDescription(String description) {
        this.description = description;
    }
}

// 在服务中使用 RedissonQueueUtils 工具类
@Service
public class TaskService {

    @Autowired
    private RedissonQueueUtils queueUtils;

    public void addTaskToQueue(Task task) {
        queueUtils.enqueue("taskQueue", task);
    }
}

示例用例 2: 阻塞式从队列中获取任务

场景: 从任务队列中获取任务进行处理，如果队列为空，则等待直到任务可用或超时。

@Service
public class TaskProcessorService {

    @Autowired
    private RedissonQueueUtils queueUtils;

    public Task getTaskFromQueue() {
        try {
            return queueUtils.dequeue("taskQueue", 10, TimeUnit.SECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
            return null;
        }
    }
}

示例用例 3: 检查队列中是否包含某个特定任务

场景: 验证任务队列中是否已经存在一个特定的任务。

@Service
public class TaskVerificationService {

    @Autowired
    private RedissonQueueUtils queueUtils;

    public boolean isTaskInQueue(Task task) {
        return queueUtils.contains("taskQueue", task);
    }
}

示例用例 4: 转移任务到另一个队列

场景: 将任务从主任务队列转移到高优先级任务队列。

@Service
public class TaskTransferService {

    @Autowired
    private RedissonQueueUtils queueUtils;

    public void transferTaskToPriorityQueue() {
        queueUtils.transferTo("taskQueue", "priorityTaskQueue");
    }
}

示例用例 5: 设置队列的最大容量

场景: 为了避免队列无限增长，设置队列的最大容量。

@Service
public class TaskQueueSetupService {

    @Autowired
    private RedissonQueueUtils queueUtils;

    public void setMaxSizeForTaskQueue(int capacity) {
        queueUtils.setCapacity("taskQueue", capacity);
    }
}

这些示例展示了如何在服务中注入 RedissonQueueUtils 工具类，并调用其方法来执行队列相关操作。在实际应用中，你可能需要结合业务逻辑来决定何时和如何使用这些方法。此外，错误处理和异常处理应该根据实际的应用需求来定制。