在沒(méi)有搭建消息中間件（比如rabbitMQ、rocketMQ、kafka）的情況下，可以使用Redis來(lái)實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列。

1、普通消息隊(duì)列

利用的是 Redis 的 List 這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

1-1、Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：List

Redis的List是鏈表型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以使用LPUSH/RPUSH/LPOP/RPOP等命令在List的兩端執(zhí)行插入元素和彈出元素的操作。

雖然List也支持在特定index上插入和讀取元素的功能，但其時(shí)間復(fù)雜度較高（O(N)），應(yīng)盡量避免使用。

1-2、List的主要操作命令

• LPUSH：向指定List的左側(cè)（即頭部）插入1個(gè)或多個(gè)元素，返回插入后的List長(zhǎng)度。時(shí)間復(fù)雜度O(N)，N為插入元素的數(shù)量

• RPUSH：同LPUSH，向指定List的右側(cè)（即尾部）插入1或多個(gè)元素

• LPOP：從指定List的左側(cè)（即頭部）移除一個(gè)元素并返回，時(shí)間復(fù)雜度O(1)

• RPOP：同LPOP，從指定List的右側(cè)（即尾部）移除1個(gè)元素并返回

• LPUSHX/RPUSHX：與LPUSH/RPUSH類似，區(qū)別在于，LPUSHX/RPUSHX操作的List如果不存在（長(zhǎng)度為0），則不會(huì)進(jìn)行任何操作

• LLEN：返回指定List的長(zhǎng)度，時(shí)間復(fù)雜度O(1)

• LRANGE：返回指定List中指定范圍的元素（雙端包含，即LRANGE key 0 10會(huì)返回11個(gè)元素），時(shí)間復(fù)雜度O(N)。

1-3、List的注意事項(xiàng)

時(shí)間復(fù)雜度為O(N)的以下命令都應(yīng)謹(jǐn)慎使用

• 用LRANGE應(yīng)盡可能控制一次獲取的元素?cái)?shù)量，一次獲取過(guò)大范圍的List元素會(huì)導(dǎo)致延遲，同時(shí)對(duì)長(zhǎng)度不可預(yù)知的List，避免使用LRANGE key 0 -1這樣的完整遍歷操作。

• LINDEX：返回指定List指定index上的元素，如果index越界，返回nil。index數(shù)值是回環(huán)的，即-1代表List最后一個(gè)位置，-2代表List倒數(shù)第二個(gè)位置。時(shí)間復(fù)雜度O(N)

• LSET：將指定List指定index上的元素設(shè)置為value，如果index越界則返回錯(cuò)誤，時(shí)間復(fù)雜度O(N)，如果操作的是頭/尾部的元素，則時(shí)間復(fù)雜度為O(1)

• LINSERT：向指定List中指定元素之前/之后插入一個(gè)新元素，并返回操作后的List長(zhǎng)度。如果指定的元素不存在，返回-1。如果指定List不存在（長(zhǎng)度為0），不會(huì)進(jìn)行任何操作，時(shí)間復(fù)雜度O(N)

由于Redis的List是鏈表結(jié)構(gòu)的，上述命令的算法效率較低，需要對(duì)List進(jìn)行遍歷，命令的耗時(shí)無(wú)法預(yù)估，在List長(zhǎng)度大的情況下耗時(shí)會(huì)明顯增加，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。

換句話說(shuō)，Redis的List實(shí)際是設(shè)計(jì)來(lái)用于實(shí)現(xiàn)隊(duì)列，而不是用于實(shí)現(xiàn)類似ArrayList這樣的列表的。如果不是想要實(shí)現(xiàn)一個(gè)雙端出入的隊(duì)列，那么請(qǐng)盡量不要使用Redis的List數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

1-4、實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列

(1)基礎(chǔ)方法

既然List這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是被設(shè)計(jì)用來(lái)實(shí)現(xiàn)隊(duì)列的，那么就可以直接使用List來(lái)實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列。

生產(chǎn)者使用RPUSH不停地向隊(duì)列右端添加信息；消費(fèi)者使用LPOP不停地從隊(duì)列左端讀取消息，讀取不到消息時(shí)，使用SLEEP命令定期重讀即可。

(2)改進(jìn)SLEEP

不使用SLEEP命令，直接將LPOP命令替換為BLPOP即可，這個(gè)B代表Block，是一個(gè)阻塞式命令。List為空時(shí)，阻塞連接，直到List中有對(duì)象可獲取時(shí)再返回。

這相當(dāng)于Java中的BlockingQueue數(shù)據(jù)類型。

另外，BLPOP的命令參數(shù)中可以設(shè)定超時(shí)時(shí)間，timeout之后如果隊(duì)列中仍然沒(méi)有對(duì)象，則直接返回。

BLPOP key [key ...] timeout

(3)實(shí)現(xiàn)訂閱模式

使用 Redis 的發(fā)布訂閱(pub/sub)模式，可以實(shí)現(xiàn)1:N的消息隊(duì)列（即fanout）。

實(shí)現(xiàn)概要如下。

【多個(gè)消費(fèi)者訂閱channel（即雙方約定的List）】

SUBSCRIBE fanoutChannel

【生產(chǎn)者向channel中發(fā)布消息】

PUBLISH fanoutChannel "msg1"
PUBLISH fanoutChannel "msg2"

【所有消費(fèi)者都會(huì)收到該消息】

1) "message"
2) "fanoutChannel"
3) "msg1"
1) "message"
2) "fanoutChannel"
3) "msg2"

但是要注意，消費(fèi)者下線再上線后，無(wú)法獲取此期間生產(chǎn)的消息（無(wú)持久化）。

2、延時(shí)隊(duì)列

利用的是 Redis 的 Sorted Set 這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一點(diǎn)點(diǎn)使用技巧。

2-1、Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：Sorted Set

Redis Sorted Set是有序的、不可重復(fù)的String集合。

Sorted Set中的每個(gè)元素都需要指派一個(gè)分?jǐn)?shù)(score)，Sorted Set會(huì)根據(jù)score對(duì)元素進(jìn)行升序排序。

如果多個(gè)元素?fù)碛邢嗤膕core，則以字典序進(jìn)行升序排序。

Sorted Set非常適合用于記錄排名、熱點(diǎn)話題等場(chǎng)景。

2-2、Sorted Set的主要操作命令

• ZADD：向指定Sorted Set中添加1個(gè)或多個(gè)member，時(shí)間復(fù)雜度O(Mlog(N))，M為添加的member數(shù)量，N為Sorted Set中的member數(shù)量

• ZREM：從指定Sorted Set中刪除1個(gè)或多個(gè)member，時(shí)間復(fù)雜度O(Mlog(N))，M為刪除的member數(shù)量，N為Sorted Set中的member數(shù)量

• ZCOUNT：返回指定Sorted Set中指定score范圍內(nèi)的member數(shù)量，時(shí)間復(fù)雜度：O(log(N))

• ZCARD：返回指定Sorted Set中的member數(shù)量，時(shí)間復(fù)雜度O(1)

• ZSCORE：返回指定Sorted Set中指定member的score，時(shí)間復(fù)雜度O(1)

• ZRANK/ZREVRANK：返回指定member在Sorted Set中的排名，ZRANK返回按升序排序的排名，ZREVRANK則返回按降序排序的排名。時(shí)間復(fù)雜度O(log(N))

• ZINCRBY：同INCRBY，對(duì)指定Sorted Set中的指定member的score進(jìn)行自增，時(shí)間復(fù)雜度O(log(N))

2-3、Sorted Set的注意事項(xiàng)

時(shí)間復(fù)雜度較高的以下命令都應(yīng)謹(jǐn)慎使用

• ZRANGE/ZREVRANGE：返回指定Sorted Set中指定排名范圍內(nèi)的所有member，ZRANGE為按score升序排序，ZREVRANGE為按score降序排序，時(shí)間復(fù)雜度O(log(N)+M)，M為本次返回的member數(shù)（下同）

• ZRANGEBYSCORE/ZREVRANGEBYSCORE：返回指定Sorted Set中指定score范圍內(nèi)的所有member，返回結(jié)果以升序/降序排序，min和max可以指定為-inf和+inf，代表返回所有的member。時(shí)間復(fù)雜度O(log(N)+M)

• ZREMRANGEBYRANK/ZREMRANGEBYSCORE：移除Sorted Set中指定排名范圍/指定score范圍內(nèi)的所有member。時(shí)間復(fù)雜度O(log(N)+M)

上述命令中應(yīng)避免傳遞[0 -1]或[-inf +inf]這樣的參數(shù)，來(lái)對(duì)Sorted Set做一次性的完整遍歷，特別是在Sorted Set的尺寸不可預(yù)知的情況下。

可以通過(guò)ZSCAN命令來(lái)進(jìn)行游標(biāo)式的遍歷

ZSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

或通過(guò)LIMIT參數(shù)來(lái)限制返回member的數(shù)量（適用于ZRANGEBYSCORE和ZREVRANGEBYSCORE命令），以實(shí)現(xiàn)游標(biāo)式的遍歷。

2-4、實(shí)現(xiàn)延時(shí)隊(duì)列

思路為使用Sorted Set，拿時(shí)間戳作為score。

生產(chǎn)者將消息內(nèi)容作為member，時(shí)間戳作為score調(diào)用ZADD來(lái)生產(chǎn)消息；

ZADD key score member [[score member] [score member] ...]

消費(fèi)者用ZRANGEBYSCORE命令獲取N秒之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行輪詢處理，使用min和max向前推N秒來(lái)卡延時(shí)的消息。

ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]

2-plus、使用rabbitMQ實(shí)現(xiàn)延時(shí)隊(duì)列的思路

與 Redis 無(wú)關(guān)，但是 rabbitMQ 本身實(shí)際上也沒(méi)有直接提供延時(shí)隊(duì)列的功能，所以在這里多說(shuō)一句，提一下在 rabbitMQ 里面實(shí)現(xiàn)延時(shí)隊(duì)列的思路。

rabbitMQ中可以對(duì)Message設(shè)置 x-message-ttl（TTL = Time To Live）來(lái)控制消息的生存時(shí)間。超時(shí)以后消息變?yōu)閐ead letter(死信)。

同時(shí)，RabbitMQ的Queue可以配置x-dead-letter-exchange 和x-dead-letter-routing-key（可選）兩個(gè)參數(shù)，如果隊(duì)列內(nèi)出現(xiàn)了dead letter，則按照這兩個(gè)參數(shù)重新路由轉(zhuǎn)發(fā)到指定的隊(duì)列。

利用這樣的特性，設(shè)置兩個(gè)隊(duì)列，A隊(duì)列無(wú)消費(fèi)者，生產(chǎn)者向該隊(duì)列發(fā)送消息，消息設(shè)定TTL；同時(shí)設(shè)定A中出現(xiàn)死信以后將消息轉(zhuǎn)發(fā)到B隊(duì)列；B隊(duì)列使用正常設(shè)定即可，所有消費(fèi)者從B讀取消息。

即可完成延時(shí)時(shí)間為TTL的延時(shí)隊(duì)列。

另外，rabbitMQ中，除了超時(shí)以外，隊(duì)列達(dá)到最大長(zhǎng)度 或 者消息被消費(fèi)端拒絕并且requeue=false 時(shí)，消息也會(huì)變成死信，需要注意一下別跟需要延時(shí)的消息混雜在一起。