Redis队列与阻塞队列

关于「把 Redis 当作队列来用是否合适」的问题。

有些人表示赞成，他们认为 Redis 很轻量，用作队列很方便。

也些人则反对，认为 Redis 会「丢」数据，最好还是用「专业」的队列中间件更稳妥。

从最简单的开始：List 队列

首先，我们先从最简单的场景开始讲起。

如果你的业务需求足够简单，想把 Redis 当作队列来使用，肯定最先想到的就是使用 List 这个数据类型。

因为 List 底层的实现就是一个「链表」，在头部和尾部操作元素，时间复杂度都是 O(1)，这意味着它非常符合消息队列的模型。

如果把 List 当作队列，你可以这么来用。

生产者使用 LPUSH 发布消息：

127.0.0.1:6379> LPUSH queue msg1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> LPUSH queue msg2
(integer) 2

消费者这一侧，使用 RPOP 拉取消息：

127.0.0.1:6379> RPOP queue
"msg1"
127.0.0.1:6379> RPOP queue
"msg2"

这个模型非常简单，也很容易理解。

但这里有个小问题，当队列中已经没有消息了，消费者在执行 RPOP 时，会返回 NULL。

127.0.0.1:6379> RPOP queue
(nil)   // 没消息了

而我们在编写消费者逻辑时，一般是一个「死循环」，这个逻辑需要不断地从队列中拉取消息进行处理，伪代码一般会这么写：

while true:
    msg = redis.rpop("queue")
    // 没有消息，继续循环
    if msg == null:
        continue
    // 处理消息
    handle(msg)

如果此时队列为空，那消费者依旧会频繁拉取消息，这会造成「CPU 空转」，不仅浪费 CPU 资源，还会对 Redis 造成压力。

怎么解决这个问题呢？

也很简单，当队列为空时，我们可以「休眠」一会，再去尝试拉取消息。代码可以修改成这样：

while true:
    msg = redis.rpop("queue")
    // 没有消息，休眠2s
    if msg == null:
        sleep(2)
        continue
    // 处理消息        
    handle(msg)

这就解决了 CPU 空转问题。

这个问题虽然解决了，但又带来另外一个问题：当消费者在休眠等待时，有新消息来了，那消费者处理新消息就会存在「延迟」。

假设设置的休眠时间是 2s，那新消息最多存在 2s 的延迟。

要想缩短这个延迟，只能减小休眠的时间。但休眠时间越小，又有可能引发 CPU 空转问题。

鱼和熊掌不可兼得。

那如何做，既能及时处理新消息，还能避免 CPU 空转呢？

Redis 是否存在这样一种机制：如果队列为空，消费者在拉取消息时就「阻塞等待」，一旦有新消息过来，就通知我的消费者立即处理新消息呢？

幸运的是，Redis 确实提供了「阻塞式」拉取消息的命令：BRPOP / BLPOP，这里的 B 指的是阻塞（Block）。

现在，你可以这样来拉取消息了：

while true:
    // 没消息阻塞等待，0表示不设置超时时间
    msg = redis.brpop("queue", 0)
    if msg == null:
        continue
    // 处理消息
    handle(msg)

使用 BRPOP 这种阻塞式方式拉取消息时，还支持传入一个「超时时间」，如果设置为 0，则表示不设置超时，直到有新消息才返回，否则会在指定的超时时间后返回 NULL。

这个方案不错，既兼顾了效率，还避免了 CPU 空转问题，一举两得。

注意：如果设置的超时时间太长，这个连接太久没有活跃过，可能会被 Redis Server 判定为无效连接，之后 Redis Server 会强制把这个客户端踢下线。所以，采用这种方案，客户端要有重连机制。

解决了消息处理不及时的问题，你可以再思考一下，这种队列模型，有什么缺点？

我们一起来分析一下：

1. 不支持重复消费：消费者拉取消息后，这条消息就从 List 中删除了，无法被其它消费者再次消费，即不支持多个消费者消费同一批数据

2. 消息丢失：消费者拉取到消息后，如果发生异常宕机，那这条消息就丢失了

第一个问题是功能上的，使用 List 做消息队列，它仅仅支持最简单的，一组生产者对应一组消费者，不能满足多组生产者和消费者的业务场景。

第二个问题就比较棘手了，因为从 List 中 POP 一条消息出来后，这条消息就会立即从链表中删除了。也就是说，无论消费者是否处理成功，这条消息都没办法再次消费了。

这也意味着，如果消费者在处理消息时异常宕机，那这条消息就相当于丢失了。

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下面是基于php的一个简单的redis阻塞队列的demo

生产者：

// redis写入数据
redis()->lpush('ceshi', "ceshi");

消费者：

$redisKey = "ceshi";
$timeout = 20;   // 阻塞时间: s
while (true) {
    try {
        $res = redis()->brpop($redisKey, $timeout);
        if (!empty($res)) {
           // 业务逻辑
        }
    } catch (\Exception $e) {
        // 异常处理
        // 如果redis连接超时，会抛出异常，可以在这里进行重连
    }
    sleep(1);
}