佇列(Queue)是一種常見的資料結構,其最大的特點就是先進先出(First In First Out),作為最基礎的資料結構,佇列應用很廣泛。例如火車站排隊買票等等。可以用下圖表示佇列:
其中a1、a2、an表示佇列中的資料。數據從隊尾入隊列,然後從隊頭出隊列。
訊息佇列(Message Queue)是一種使用佇列(Queue)作為底層儲存資料結構,可以用來解決不同行程與應用程式之間通訊的分散式訊息容器,也可以稱為訊息中間件。
目前比較常用的訊息佇列有ActiveMQ、RabbitMQ、Kafka、RocketMQ、Redis等。
訊息佇列和佇列有什麼差別呢?
唯一的差別在於入隊列的時候稱為生產者,出隊列的時候稱為消費者。
訊息佇列應用程式場景非常廣泛,以下我們列舉比較常見的幾個場景
一般我們寫的程式都是依照順序執行的(即同步的方式)。例如電商系統中訂單的例子,其執行順序如下:
用戶提交訂單。訂單完成以後增加積分。發生積分變動的簡訊通知。
可以用下面的流程圖表示:
如果按照上面的順序執行,假如每個服務都需要花費一秒,那麼客戶端就要花3秒的時間。對使用者來說,3秒的時間顯然是不能忍受的,那我們該如何解決呢?我們可以使用非同步的方式來解決這個問題,看下面一張流程圖:
#按照這種方式,積分服務和簡訊服務使用線程非同步的方式進行操作,那麼客戶端只需要花費1秒的時間就可以完成了。但是,這種非同步的方式會帶來另外的問題:並發量降低。因為積分服務和簡訊服務都需要在訂單服務裡面開啟線程,開啟的線程多了,會導致客戶端訪問訂單服務的並發量降低,可能導致客戶端提交訂單的實際時間會超過1秒鐘。那麼如何解決非同步帶來的問題呢?那就是使用訊息佇列,看下面的流程圖:
在上面的流程中,我們增加了一個訊息佇列的角色,先由客戶端提交訂單,然後把訂單寫入訊息佇列,積分服務和簡訊服務同時去消費訊息佇列裡面的訊息,這種方式不需要訂單服務在額外的開啟非同步線程,客戶端可以實現真正的耗時1秒。
我們還是以電商系統為例進行講解,先看下面的流程圖:
##上圖的業務邏輯:客戶端發起一個建立訂單的請求,建立訂單的時候,我們要先取得庫存,然後在去扣減庫存,這樣訂單系統和庫存系統就形成了非常緊密的依賴關係。假如這時候庫存系統發生了宕機,由於訂單系統依賴庫存系統,這時候訂單系統將不能使用。那麼如何解決呢? 看下面使用訊息佇列的流程圖: 在上面的流程中,我們加入了訊息佇列。首先客戶端發起建立訂單的請求,訂單的訊息寫入到訊息佇列裡面,然後庫存系統去訊息佇列裡面訂閱訊息,最後異步的去更新庫存系統。如果庫存系統發生了宕機,由於訂單系統不直接依賴庫存系統,因此訂單系統可以正常的回應客戶端的請求。這樣就實作了應用解耦。 1.3、流量削峰對於高並發的系統來說,在訪問高峰時,突發的流量就像洪水般湧向應用系統,尤其是一些高並發寫操作,隨時會導致資料庫伺服器癱瘓,無法繼續提供服務。 而引入訊息佇列則可以減少突發流量對應用系統的衝擊。消費隊列就像「水庫」一樣,攔截上游的洪水,削減進入下游河道的洪峰流量,從而達到減免洪水災害的目的。在這方面最常見的例子就是秒殺系統,一般秒殺活動瞬間流量很高,如果流量全部湧向秒殺系統,會壓垮秒殺系統,通過引入消息隊列,可以有效緩衝突發流量,達到“削峰」的作用。
我們使用秒殺的場景來描述流量削峰,先看下面一張流程圖:
在上面的流程中,我們把秒殺服務稱為上游服務,訂單服務、庫存服務、餘額服務統稱為下游服務。客戶端發起秒殺的請求,秒殺服務收到客戶端發送的請求以後,創建訂單,修改庫存,扣減餘額,這是秒殺的基本業務場景。
假如下游服務只能同時處理1000個並發請求,上游服務可以處理10000個並發請求,而客戶端發起了10000個請求,超出了下游服務可以處理的並發量,所以會導致下游服務發生宕機。這時就可以加入訊息佇列來解決宕機的問題。看下面加入訊息佇列的流程圖:
我們在上面的流程圖中加入了訊息佇列,描述服務接收到客戶端發送的10000個請求以後,把所有的請求都寫入到訊息佇列中,然後下游服務去訂閱訊息佇列裡面的秒殺請求,然後在去執行自己的業務邏輯操作。
我們舉個簡單的例子,上游服務還是能處理10000個並發請求,下游服務還是只能處理1000個並發請求,那麼這時候我們在訊息隊列裡面會允許存1000個並發請求。上游的秒殺服務接收到10000個並發請求,而訊息佇列裡面只能存1000個請求,多餘的請求就不會存入到訊息佇列裡面,直接返回給客戶端提示“系統繁忙,請稍後!” 。這就是所謂的流量削峰場景。這是由下游服務可以處理的並發量決定的。由於下游服務只能處理1000個並發請求,所以訊息佇列裡面只能存1000個秒殺,多餘的秒殺請求全部回傳客戶端提示。這樣就保證了下游服務的正常回應,不會導致下游服務發生宕機,提高了系統的可用性。
為了程式的健全性,我們一般會在程式中加入各種記錄日誌的功能,例如錯誤日誌、操作日誌等等,看下面一張流程圖:
上面的流程圖是同步記錄日誌的流程。使用同步記錄日誌的流程,會使得整個流程花費的時間增多,而且也會容易造成業務系統宕機(如果資料庫損壞了,向資料庫記錄日誌的操作將會產生錯誤)。我們可以使用訊息佇列的方式來優化日誌的傳輸。看下面的流程圖:
加入了訊息佇列以後,可以縮短系統花費的時間,也可以達到應用系統解耦的功能。
訊息佇列最主要功能是收發訊息,其內部有高效率的通訊機制,因此非常適合用於訊息通訊。
我們可以基於訊息佇列開發點對點的聊天系統,也可以開發廣播系統,用於將訊息廣播給大量接收者。
以上是java訊息隊列應用場景是什麼的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!