【网络通信】消息队列

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：

那为什么还需要消息队列(MQ)这种中间件呢？？？

•  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

科普：

•  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

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

写成伪代码可能是这样的：

1. public class SystemA {  
2.     // 系统B和系统C的依赖  
3.     SystemB systemB = new SystemB();  
4.     SystemC systemC = new SystemC();  
5.     // 系统A独有的数据userId  
6.     private String userId = "Java3y";  
7.     public void doSomething() {  
8.         // 系统B和系统C都需要拿着系统A的userId去操作其他的事  
9.         systemB.SystemBNeed2do(userId);  
10.         systemC.SystemCNeed2do(userId);  
11.     }  
12. } 

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：

1. public void doSomething() {  
2.   // 系统A不再调用系统B的接口了  
3.   //systemB.SystemBNeed2do(userId);  
4.   systemC.SystemCNeed2do(userId);  
5. } 

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"

然后，系统A的代码如下：

1. public class SystemA {  
2.     // 已经不再需要系统B的依赖了  
3.     // SystemB systemB = new SystemB();  
4.     // 系统C和系统D的依赖  
5.     SystemC systemC = new SystemC();  
6.     SystemD systemD = new SystemD();  
7.     // 系统A独有的数据  
8.     private String userId = "Java3y";  
9.     public void doSomething() {  
10.         // 已经不再需要系统B的依赖了  
11.         //systemB.SystemBNeed2do(userId);  
12.         // 系统C和系统D都需要拿着系统A的userId去操作其他的事  
13.         systemC.SystemCNeed2do(userId);  
14.         systemD.SystemDNeed2do(userId);  
15.     }  
16. } 

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？？

***，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。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

代码如下：

1. public class SystemA {  
2.     SystemB systemB = new SystemB();  
3.     SystemC systemC = new SystemC();  
4.     SystemD systemD = new SystemD();  
5.     // 系统A独有的数据  
6.     private String userId ;  
7.     public void doOrder() {  
8.         // 下订单  
9.           userId = this.order();  
10.         // 如果下单成功，则安排其他系统做一些事    
11.         systemB.SystemBNeed2do(userId);  
12.         systemC.SystemCNeed2do(userId);  
13.         systemD.SystemDNeed2do(userId);  
14.     }  
15. } 

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：

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。

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：

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。

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。

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。