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目录
一、延时队列的应用
二、延时队列的实现
1、DelayQueue 延时队列
2、Quartz 定时任务
3、Redis sorted set
4、Redisson延时队列(推荐)
5、Redis 过期回调
6、RabbitMQ 延时队列(推荐)
7、时间轮（netty延时队列）
总结
一、延时队列的应用
什么是延时队列？顾名思义：首先它要具有队列的特性，再给它附加一个延迟消费队列消息的功能，也就是说可以指定队列中的消息在哪个时间点被消费。
延时队列在项目中的应用还是比较多的，尤其像电商类平台：
1、订单成功后，在30分钟内没有支付，自动取消订单
2、外卖平台发送订餐通知，下单成功后60s给用户推送短信。
3、如果订单一直处于某一个未完结状态时，及时处理关单，并退还库存
4、淘宝新建商户一个月内还没上传商品信息，将冻结商铺等
。。。。
上边的这些场景都可以应用延时队列解决。
二、延时队列的实现
我个人一直秉承的观点：工作上能用JDK自带API实现的功能，就不要轻易自己重复造轮子，或者引入三方中间件。一方面自己封装很容易出问题（大佬除外），再加上调试验证产生许多不必要的工作量；另一方面一旦接入三方的中间件就会让系统复杂度成倍的增加，维护成本也大大的增加。
1、DelayQueue 延时队列
JDK 中提供了一组实现延迟队列的API，位于Java.util.concurrent包下DelayQueue。
DelayQueue是一个BlockingQueue（无界阻塞）队列，它本质就是封装了一个PriorityQueue（优先队列），PriorityQueue内部使用完全二叉堆（不知道的自行了解哈）来实现队列元素排序，我们在向DelayQueue队列中添加元素时，会给元素一个Delay（延迟时间）作为排序条件，队列中最小的元素会优先放在队首。队列中的元素只有到了Delay时间才允许从队列中取出。队列中可以放基本数据类型或自定义实体类，在存放基本数据类型时，优先队列中元素默认升序排列，自定义实体类就需要我们根据类属性值比较计算了。
先简单实现一下看看效果，添加三个order入队DelayQueue，分别设置订单在当前时间的5秒、10秒、15秒后取消。
要实现DelayQueue延时队列，队中元素要implements Delayed 接口，这哥接口里只有一个getDelay方法，用于设置延期时间。Order类中compareTo方法负责对队列中的元素进行排序。
public class Order implements Delayed { /** * 延迟时间 */ @JsonFormat(locale = "zh", timezone = "GMT+8", pattern = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss") private long time; String name; public Order(String name, long time, TimeUnit unit) { this.name = name; this.time = System.currentTimeMillis() + (time > 0 ? unit.toMillis(time) : 0); } @Override public long getDelay(TimeUnit unit) { return time - System.currentTimeMillis(); } @Override public int compareTo(Delayed o) { Order Order = (Order) o; long diff = this.time - Order.time; if (diff <= 0) { return -1; } else { return 1; } }}DelayQueue的put方法是线程安全的，因为put方法内部使用了ReentrantLock锁进行线程同步。DelayQueue还提供了两种出队的方法 poll() 和 take() ， poll() 为非阻塞获取，没有到期的元素直接返回null；take() 阻塞方式获取，没有到期的元素线程将会等待。
public class DelayQueueDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Order Order1 = new Order("Order1", 5, TimeUnit.SECONDS); Order Order2 = new Order("Order2", 10, TimeUnit.SECONDS); Order Order3 = new Order("Order3", 15, TimeUnit.SECONDS); DelayQueue<Order> delayQueue = new DelayQueue<>(); delayQueue.put(Order1); delayQueue.put(Order2); delayQueue.put(Order3); System.out.println("订单延迟队列开始时间:" + LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"))); while (delayQueue.size() != 0) { /** * 取队列头部元素是否过期 */ Order task = delayQueue.poll(); if (task != null) { System.out.format("订单:{%s}被取消, 取消时间:{%s}\n", task.name, LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"))); } Thread.sleep(1000); } }}上边只是简单的实现入队与出队的操作，实际开发中会有专门的线程，负责消息的入队与消费。
执行后看到结果如下，Order1、Order2、Order3 分别在 5秒、10秒、15秒后被执行，至此就用DelayQueue实现了延时队列。
订单延迟队列开始时间:2020-05-06 14:59:09订单:{Order1}被取消, 取消时间:{2020-05-06 14:59:14}订单:{Order2}被取消, 取消时间:{2020-05-06 14:59:19}订单:{Order3}被取消, 取消时间:{2020-05-06 14:59:24}2、Quartz 定时任务
Quartz一款非常经典任务调度框架，在Redis、RabbitMQ还未广泛应用时，超时未支付取消订单功能都是由定时任务实现的。定时任务它有一定的周期性，可能很多单子已经超时，但还没到达触发执行的时间点，那么就会造成订单处理的不够及时。
引入quartz框架依赖包
<dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-quartz</artifactId></dependency>在启动类中使用@EnableScheduling注解开启定时任务功能。
@EnableScheduling@SpringBootApplicationpublic class DelayqueueApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DelayqueueApplication.class, args);}}编写一个定时任务，每个5秒执行一次。
@Componentpublic class QuartzDemo { //每隔五秒 @Scheduled(cron = "0/5 * * * * ? ") public void process(){ System.out.println("我是定时任务！"); }}3、Redis sorted set
Redis的数据结构Zset，同样可以实现延迟队列的效果，主要利用它的score属性，redis通过score来为集合中的成员进行从小到大的排序。
通过zadd命令向队列delayqueue 中添加元素，并设置score值表示元素过期的时间；向delayqueue 添加三个order1、order2、order3，分别是10秒、20秒、30秒后过期。
zadd delayqueue 3 order3消费端轮询队列delayqueue， 将元素排序后取最小时间与当前时间比对，如小于当前时间代表已经过期移除key。
/** * 消费消息 */ public void pollOrderQueue() { while (true) { Set<Tuple> set = jedis.zrangeWithScores(DELAY_QUEUE, 0, 0); String value = ((Tuple) set.toArray()[0]).getElement(); int score = (int) ((Tuple) set.toArray()[0]).getScore(); Calendar cal = Calendar.getInstance(); int nowSecond = (int) (cal.getTimeInMillis() / 1000); if (nowSecond >= score) { jedis.zrem(DELAY_QUEUE, value); System.out.println(sdf.format(new Date()) + " removed key:" + value); } if (jedis.zcard(DELAY_QUEUE) <= 0) { System.out.println(sdf.format(new Date()) + " zset empty "); return; } Thread.sleep(1000); } }我们看到执行结果符合预期
2020-05-07 13:24:09 add finished.2020-05-07 13:24:19 removed key:order12020-05-07 13:24:29 removed key:order22020-05-07 13:24:39 removed key:order32020-05-07 13:24:39 zset empty 4、Redisson延时队列(推荐)
我们上面第三点讲解了如何使用Redis sorted set实现延时队列，其实Redisson已经帮我们封装好这一块的代码，我们可以直接使用，十分方便
我们可以通过getBlockingQueue和getDelayedQueue这两个方法来分别获取堵塞队列和延时队列
其中getBlockingQueue需要传入一个key标识参数，而getDelayedQueue需要传入一个堵塞队列参数
@Override public <T> RBlockingQueue<T> getBlockingQueue(String key) { return redissonClient.getBlockingQueue(key); } @Override public <T> RDelayedQueue<T> getDelayedQueue(RBlockingQueue<T> rBlockingQueue) { return redissonClient.getDelayedQueue(rBlockingQueue); }如下，我们可以通过先获取堵塞队列，再获取对应堵塞队列的延时队列，当我们往延时队列中存放元素后，经过指定时间后会被放入堵塞队列中。
// 将库存入库任务存放到延时队列中 @Override public void awardStockConsumeSendQueue(StrategyAwardStockKeyVO strategyAwardStockKeyVO) { String cacheKey = Constants.RedisKey.STRATEGY_AWARD_COUNT_QUERY_KEY; // 获取对应key的堵塞队列 RBlockingQueue<StrategyAwardStockKeyVO> blockingQueue = redisService.getBlockingQueue(cacheKey); // 获取对应堵塞队列的延时队列 RDelayedQueue<StrategyAwardStockKeyVO> delayedQueue = redisService.getDelayedQueue(blockingQueue); // 将任务对象(你自己定义的对象)放入延时队列中，三秒后会放入堵塞队列 delayedQueue.offer(strategyAwardStockKeyVO, 3, TimeUnit.SECONDS); } // 从堵塞队列中获取任务 @Override public StrategyAwardStockKeyVO takeStockQueueValue() throws InterruptedException { String cacheKey = Constants.RedisKey.STRATEGY_AWARD_COUNT_QUERY_KEY; RBlockingQueue<StrategyAwardStockKeyVO> destinationQueue = redisService.getBlockingQueue(cacheKey); return destinationQueue.poll(); }使用定时任务消费堵塞队列的任务
// 库存数据同步任务 @Scheduled(cron = "0/5 * * * * ?") public void awardStockUpdate() { try { log.info("定时任务，更新奖品消耗库存【延迟队列获取】"); StrategyAwardStockKeyVO strategyAwardStockKeyVO = raffleStock.takeStockQueueValue(); if (null == strategyAwardStockKeyVO) return; log.info("定时任务，更新奖品消耗库存 strategyId:{} awardId:{}", strategyAwardStockKeyVO.getStrategyId(), strategyAwardStockKeyVO.getAwardId()); raffleStock.updateStrategyAwardStock(strategyAwardStockKeyVO.getStrategyId(), strategyAwardStockKeyVO.getAwardId()); } catch (Exception e) { log.error("定时任务，更新奖品消耗库存失败", e); } }
5、Redis 过期回调
Redis 的key过期回调事件，也能达到延迟队列的效果，简单来说我们开启监听key是否过期的事件，一旦key过期会触发一个callback事件。
修改redis.conf文件开启notify-keyspace-events Ex
notify-keyspace-events ExRedis监听配置，注入Bean RedisMessageListenerContainer
@Configurationpublic class RedisListenerConfig { @Bean RedisMessageListenerContainer container(RedisConnectionFactory connectionFactory) { RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer(); container.setConnectionFactory(connectionFactory); return container; }}编写Redis过期回调监听方法，必须继承KeyExpirationEventMessageListener ，有点类似于MQ的消息监听。
@Componentpublic class RedisKeyExpirationListener extends KeyExpirationEventMessageListener { public RedisKeyExpirationListener(RedisMessageListenerContainer listenerContainer) { super(listenerContainer); } @Override public void onMessage(Message message, byte[] pattern) { String expiredKey = message.toString(); System.out.println("监听到key：" + expiredKey + "已过期"); }}到这代码就编写完成，非常的简单，接下来测试一下效果，在redis-cli客户端添加一个key 并给定3s的过期时间。
set xiaofu 123 ex 3在控制台成功监听到了这个过期的key。
监听到过期的key为：xiaofu6、RabbitMQ 延时队列(推荐)
利用 RabbitMQ 做延时队列是比较常见的一种方式，而实际上RabbitMQ 自身并没有直接支持提供延迟队列功能，而是通过 RabbitMQ 消息队列的 TTL和 DXL这两个属性间接实现的。
先来认识一下 TTL和 DXL两个概念：
Time To Live(TTL) ：
TTL 顾名思义：指的是消息的存活时间，RabbitMQ可以通过x-message-tt参数来设置指定Queue（队列）和 Message（消息）上消息的存活时间，它的值是一个非负整数，单位为微秒。
RabbitMQ 可以从两种维度设置消息过期时间，分别是队列和消息本身
设置队列过期时间，那么队列中所有消息都具有相同的过期时间。设置消息过期时间，对队列中的某一条消息设置过期时间，每条消息TTL都可以不同。 如果同时设置队列和队列中消息的TTL，则TTL值以两者中较小的值为准。而队列中的消息存在队列中的时间，一旦超过TTL过期时间则成为Dead Letter（死信）。
Dead Letter Exchanges（DLX）：
DLX即死信交换机，绑定在死信交换机上的即死信队列。RabbitMQ的 Queue（队列）可以配置两个参数x-dead-letter-exchange 和 x-dead-letter-routing-key（可选），一旦队列内出现了Dead Letter（死信），则按照这两个参数可以将消息重新路由到另一个Exchange（交换机），让消息重新被消费。
x-dead-letter-exchange：队列中出现Dead Letter后将Dead Letter重新路由转发到指定 exchange（交换机）。
x-dead-letter-routing-key：指定routing-key发送，一般为要指定转发的队列。
队列出现Dead Letter的情况有：
消息或者队列的TTL过期队列达到最大长度消息被消费端拒绝（basic.reject or basic.nack） 下边结合一张图看看如何实现超30分钟未支付关单功能，我们将订单消息A0001发送到延迟队列order.delay.queue，并设置x-message-tt消息存活时间为30分钟，当到达30分钟后订单消息A0001成为了Dead Letter（死信），延迟队列检测到有死信，通过配置x-dead-letter-exchange，将死信重新转发到能正常消费的关单队列，直接监听关单队列处理关单逻辑即可。
发送消息时指定消息延迟的时间
public void send(String delayTimes) { amqpTemplate.convertAndSend("order.pay.exchange", "order.pay.queue","大家好我是延迟数据", message -> { // 设置延迟毫秒值 message.getMessageProperties().setExpiration(String.valueOf(delayTimes)); return message; }); }}设置延迟队列出现死信后的转发规则
/** * 延时队列 */ @Bean(name = "order.delay.queue") public Queue getMessageQueue() { return QueueBuilder .durable(RabbitConstant.DEAD_LETTER_QUEUE) // 配置到期后转发的交换 .withArgument("x-dead-letter-exchange", "order.close.exchange") // 配置到期后转发的路由键 .withArgument("x-dead-letter-routing-key", "order.close.queue") .build(); }7、时间轮（netty延时队列）
前边几种延时队列的实现方法相对简单，比较容易理解，时间轮算法就稍微有点抽象了。kafka、netty都有基于时间轮算法实现延时队列，下边主要实践Netty的延时队列讲一下时间轮是什么原理。
先来看一张时间轮的原理图，解读一下时间轮的几个基本概念
wheel ：时间轮，图中的圆盘可以看作是钟表的刻度。比如一圈round 长度为24秒，刻度数为 8，那么每一个刻度表示 3秒。那么时间精度就是 3秒。时间长度 / 刻度数值越大，精度越大。
当添加一个定时、延时任务A，假如会延迟25秒后才会执行，可时间轮一圈round 的长度才24秒，那么此时会根据时间轮长度和刻度得到一个圈数 round和对应的指针位置 index，也是就任务A会绕一圈指向0格子上，此时时间轮会记录该任务的round和 index信息。当round=0，index=0 ，指针指向0格子 任务A并不会执行，因为 round=0不满足要求。
所以每一个格子代表的是一些时间，比如1秒和25秒 都会指向0格子上，而任务则放在每个格子对应的链表中，这点和HashMap的数据有些类似。
Netty构建延时队列主要用HashedWheelTimer，HashedWheelTimer底层数据结构依然是使用DelayedQueue，只是采用时间轮的算法来实现。
下面我们用Netty 简单实现延时队列，HashedWheelTimer构造函数比较多，解释一下各参数的含义。
ThreadFactory ：表示用于生成工作线程，一般采用线程池；
tickDuration和unit：每格的时间间隔，默认100ms；
ticksPerWheel：一圈下来有几格，默认512，而如果传入数值的不是2的N次方，则会调整为大于等于该参数的一个2的N次方数值，有利于优化hash值的计算。
public HashedWheelTimer(ThreadFactory threadFactory, long tickDuration, TimeUnit unit, int ticksPerWheel) { this(threadFactory, tickDuration, unit, ticksPerWheel, true); }TimerTask：一个定时任务的实现接口，其中run方法包装了定时任务的逻辑。
Timeout：一个定时任务提交到Timer之后返回的句柄，通过这个句柄外部可以取消这个定时任务，并对定时任务的状态进行一些基本的判断。
Timer：是HashedWheelTimer实现的父接口，仅定义了如何提交定时任务和如何停止整个定时机制。
public class NettyDelayQueue { public static void main(String[] args) { final Timer timer = new HashedWheelTimer(Executors.defaultThreadFactory(), 5, TimeUnit.SECONDS, 2); //定时任务 TimerTask task1 = new TimerTask() { public void run(Timeout timeout) throws Exception { System.out.println("order1 5s 后执行 "); timer.newTimeout(this, 5, TimeUnit.SECONDS);//结束时候再次注册 } }; timer.newTimeout(task1, 5, TimeUnit.SECONDS); TimerTask task2 = new TimerTask() { public void run(Timeout timeout) throws Exception { System.out.println("order2 10s 后执行"); timer.newTimeout(this, 10, TimeUnit.SECONDS);//结束时候再注册 } }; timer.newTimeout(task2, 10, TimeUnit.SECONDS); //延迟任务 timer.newTimeout(new TimerTask() { public void run(Timeout timeout) throws Exception { System.out.println("order3 15s 后执行一次"); } }, 15, TimeUnit.SECONDS); }}从执行的结果看，order3、order3延时任务只执行了一次，而order2、order1为定时任务，按照不同的周期重复执行。
order1 5s 后执行 order2 10s 后执行order3 15s 后执行一次order1 5s 后执行 order2 10s 后执行总结
可能写的有不够完善的地方，如哪里有错误或者不明了的，欢迎大家踊跃指正！！！