如何使用Spring Boot 2.x和Redis执行异步任务？
Spring/Spring Boot
Spring 是最流行 Java 应用程序开发框架。因此，Spring 社区也是最大的开源社区之一。除此之外，Spring 博客还提供了最新的开发文档，内容非常丰富。涵盖了框架的内部工作原理和示例项目，在StackOverflow上有10万多个问题。
Spring 早期只支持基于XML的配置，为此饱受批评。后来 Spring 引入了基于注解的配置，情况发生了根本改变。Spring 3.0是第一个支持基于注解的配置的版本。2014年发布的 Spring Boot 1.0，彻底改变了人们对 Spring 框架生态的看法。在这里可以找到更详细的时间表。
Redis
Redis 是最流行的 NoSQL 内存数据库之一，支持不同类型的数据结构，包括 Set、哈希表、List、简单键值对等。Redis 调用延迟为亚毫秒级，支持 replica set 等功能。Redis 操作的延迟也是亚毫秒级，在开发者社区中更具吸引力。
为什么需要异步执行任务
一个典型的 API 调用包括以下五个方面：
- 执行数据库（RDBMS 或 NoSQL）查询
- 在某些缓存系统（内存、分布式等）上执行操作
- 进行计算（对一些数据进行数学计算）
- 调用其他（内部或外部）服务
- 调度任务稍后执行或者在后台立即执行。
任务可根据需要定时执行，例如在创建订单或装运单后7天后生成发票。同样，电子邮件通知无需立即发送，因此可以设为延期发送。
考虑到这些实际场景，有时候需要异步执行任务，减少 API 响应时间。例如，如果一次在同一个 API 调用中删除一千多条记录，那么肯定会增加 API 响应时间。为了减少 API 响应时间，可以运行一个后台任务删除这些记录。
延迟队列
当计划在指定时间或者按照设定间隔执行任务时，可以使用 corn job。有很多不同的工具可以执行定时任务，比如 UNIX 风格的 crontabs、Chronos。如果用 Spring 框架，那么可以用默认提供的 Scheduled 注解。
大多数 cron job 会在需要执行特定操作时查找记录，例如查找所有已发货7天但未生成发票的记录。这些调度机制中大多数都会遇到扩展问题，在数据库中扫描查找相关行或者记录。多数情况会引发全表扫描，性能非常差。设想一下正在运行的应用程序与批处理系统使用相同的数据库。
由于不可扩展，因此需要一些可扩展系统，可以在指定时间或按照设定时间间隔执行任务，不会出现任何性能问题。有许多扩展的方法，例如用批处理方式执行任务，或者在用户、区域子集上执行任务。另一种方法是在指定时间执行任务，任务之间没有依赖，例如 serverless 函数。定时器达到预定时间后会立即触发执行作业，这时可以使用延迟队列。有很多队列系统或软件可供使用，但很少像 SQS 这样可以设置延迟15分钟，而不是延迟7个小时或者7天。
Rqueue
Rqueue 是针对 Spring 框架构建的消息代理，它把数据存储到 Redis 中并且提供了一种机制可以按任意延迟执行任务。Rqueue 得到了 Redis 支持。相比 Kafka、SQS 等常见队列系统，Redis 具有一些优势。在大多数 Web 应用后端程序中，Redis 用来缓存数据或者其他用途。在当今世界，8.4％的 Web 应用程序正在使用 Redis 数据库。
通常，使用 Kafka、SQS 或者其他队列系统会带来不同程度的额外开销，而 Rqueue 和 Redis 可以将费用降为零。
除了使用 Kafka 带来的开销，还需配置基础架构、进行维护等等。由于大多数程序已经使用了 Redis，因此不需要其他操作开销。实际上，可以在同一个 Redis 服务器或群集上使用 Rqueue。Rqueue支持任意长度延迟
消息传递
由于长数据不会在数据库中丢失，Rqueue 能够确保至少发送一次消息。在 Rqueue 简介中可以了解更多信息。
需要的工具：
- IDE
- Gradle
- Java
- Redis
简单起见，这里使用 Spring Boot。通过Spring Boot初始化程序 创建一个 Gradle 项目。
需要添加以下依赖：
1.Spring Data Redis
2.Spring Web
3.Lombok 等。
目录/文件夹结构如下所示：
使用Rqueue开发库实现按任意延迟时间执行任务。Rqueue 是一个基于 Spring 的异步任务执行器，可以按照任意延迟执行任务，它基于 Spring 消息库并由 Redis 提供支持。
这里将使用**com.github.sonus21:rqueue-spring-boot-starter:1.2-RELEASE添加 Rqueue spring boot starter **依赖。
dependencies {
implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-redis'
implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'
implementation 'com.github.sonus21:rqueue-spring-boot-starter:1.2-RELEASE'
compileOnly 'org.projectlombok:lombok'
annotationProcessor 'org.projectlombok:lombok'
providedRuntime 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-tomcat'
testImplementation('org.springframework.boot:spring-boot-starter-test') {
exclude group: 'org.junit.vintage', module: 'junit-vintage-engine'
}
}
需要启用 Redis Spring Boot 功能。出于测试目的，这里还将启用 WEB MVC。
application 文件更新如下：
@SpringBootApplication
@EnableRedisRepositories
@EnableWebMvc
public class AsynchronousTaskExecutorApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(AsynchronousTaskExecutorApplication.class, args);
}
}
使用 Rqueue 添加任务非常简单，只要对方法添加 RqueueListener 注解。RqueuListener 注解提供了一些字段，可根据使用场景设置。对于延迟任务，需要设置 delayedQueue="true" 并且必须提供 value；否则注解将被忽略。value 是队列名称。设置 deadLetterQueue 可以将任务推送到另一个队列。否则，执行失败时任务会被丢弃。还可以使用 numRetries 字段设置任务重试次数。
创建名为 MessageListener 的 Java 文件并增加一些方法执行任务：
@Component
@Slf4j
public class MessageListener {
@RqueueListener(value = "${email.queue.name}") (1)
public void sendEmail(Email email) {
log.info("Email {}", email);
}
@RqueueListener(delayedQueue = "true", value = "${invoice.queue.name}") (2)
public void generateInvoice(Invoice invoice) {
log.info("Invoice {}", invoice);
}
}
用 Email 和 Invoice 类分别存储电子邮件和发票数据。简单起见，这些类只包含少数几个字段。
Invoice.java：
import lombok.Data;
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Invoice {
private String id;
private String type;
}
Email.java:
import lombok.Data;
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Email {
private String email;
private String subject;
private String content;
}
提交任务
可以使用 RqueueMessageSender bean 提交任务。根据使用场景，可以采用多种方式设置任务，例如，对于重试可以使用方法重试计数，对于延迟任务可以设置延迟。
需要对 RqueueMessageSender 进行 autowire 或使用构造函数注入 bean。
下面展示了如何为测试创建 Controller。
这里会在30秒内生成发票。为此，在发票队列上提交一个延迟30000（毫秒）的任务。另外，这里会尝试在后台发送一封电子邮件。为此添加两个 GET 方法，sendEmail 和 generateInvoice，当然也可以使用 POST。
@RestController
@RequiredArgsConstructor(onConstructor = @__(@Autowired))
@Slf4j
public class Controller {
private @NonNull RqueueMessageSender rqueueMessageSender;
@Value("${email.queue.name}")
private String emailQueueName;
@Value("${invoice.queue.name}")
private String invoiceQueueName;
@Value("${invoice.queue.delay}")
private Long invoiceDelay;
@GetMapping("email")
public String sendEmail(
@RequestParam String email, @RequestParam String subject, @RequestParam String content) {
log.info("Sending email");
rqueueMessageSender.put(emailQueueName, new Email(email, subject, content));
return "Please check your inbox!";
}
@GetMapping("invoice")
public String generateInvoice(@RequestParam String id, @RequestParam String type) {
log.info("Generate invoice");
rqueueMessageSender.put(invoiceQueueName, new Invoice(id, type), invoiceDelay);
return "Invoice would be generated in " + invoiceDelay + " milliseconds";
}
}
在 application.properties 加入以下内容：
email.queue.name=email-queue
invoice.queue.name=invoice-queue
# 30 seconds delay for invoice
invoice.queue.delay=300000
现在可以运行该程序。程序成功启动后，访问 链接。
在日志中，可以看到电子邮件任务正在后台执行：
下面是延迟30秒生成发票：
总结
可以看到，使用 Rqueue 执行定时任务不需要冗长的模板代码！配置和使用 Rqueue 库时，进行了仔细考虑。要记住：无论是普通任务还是延迟任务，都需要尽快执行。
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