一、什么是隊列

隊列（Queue）是一種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其最大的特點就是先進(jìn)先出（First In First Out），作為最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，隊列應(yīng)用很廣泛。比如火車站排隊買票等等。可以用下圖表示隊列：

其中a1、a2、an表示隊列中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)從隊尾入隊列，然后從隊頭出隊列。

二、什么是消息隊列

消息隊列（Message Queue）是一種使用隊列（Queue）作為底層存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以用于解決不同進(jìn)程與應(yīng)用程序之間通訊的分布式消息容器，也可以稱為消息中間件。

目前比較常用的消息隊列有ActiveMQ、RabbitMQ、Kafka、RocketMQ、Redis等。

消息隊列和隊列有什么區(qū)別呢？

唯一的區(qū)別在于入隊列的時候稱為生產(chǎn)者，出隊列的時候稱為消費者。

三、消息隊列應(yīng)用場景

消息隊列應(yīng)用場景非常廣泛，下面我們列舉比較常見的幾個場景

1、分布式場景

1.1、異步處理

一般我們寫的程序都是按照順序執(zhí)行的（即同步的方式）。比如電商系統(tǒng)中訂單的例子，其執(zhí)行順序如下：

用戶提交訂單。訂單完成以后增加積分。發(fā)生積分變動的短信通知。

可以用下面的流程圖表示：

如果按照上面的順序執(zhí)行，假如每個服務(wù)都需要花費一秒，那么客戶端就要花費3秒的時間。對于用戶來說，3秒的時間顯然是不能忍受的，那么我們該如何解決呢？我們可以使用異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(wù)和短信服務(wù)使用線程異步的方式進(jìn)行操作，那么客戶端只需要花費1秒的時間就可以完成了。但是，這種異步的方式會帶來另外的問題：并發(fā)量降低。因為積分服務(wù)和短信服務(wù)都需要在訂單服務(wù)里面開啟線程，開啟的線程多了，會導(dǎo)致客戶端訪問訂單服務(wù)的并發(fā)量降低，可能導(dǎo)致客戶端提交訂單的實際時間會超過1秒鐘。那么如何解決異步帶來的問題呢？那就是使用消息隊列，看下面的流程圖：

在上面的流程中，我們增加了一個消息隊列的角色，首先由客戶端提交訂單，然后把訂單寫入到消息隊列，積分服務(wù)和短信服務(wù)同時去消費消息隊列里面的消息，這種方式不需要訂單服務(wù)在額外的開啟異步線程，客戶端可以實現(xiàn)真正的耗時1秒。

1.2、應(yīng)用解耦

我們還是以電商系統(tǒng)為例進(jìn)行講解，先看下面的流程圖：

上圖的業(yè)務(wù)邏輯：客戶端發(fā)起一個創(chuàng)建訂單的請求，創(chuàng)建訂單的時候，我們要先獲取庫存，然后在去扣減庫存，這樣訂單系統(tǒng)和庫存系統(tǒng)就形成了非常緊密的依賴關(guān)系。假如這時候庫存系統(tǒng)發(fā)生了宕機，由于訂單系統(tǒng)依賴于庫存系統(tǒng)，這時候訂單系統(tǒng)將不能使用。那么如何解決呢？

看下面使用消息隊列的流程圖：

在上面的流程中，我們加入了消息隊列。首先客戶端發(fā)起創(chuàng)建訂單的請求，訂單的消息寫入到消息隊列里面，然后庫存系統(tǒng)去消息隊列里面訂閱消息，最后異步的去更新庫存系統(tǒng)。如果庫存系統(tǒng)發(fā)生了宕機，由于訂單系統(tǒng)不直接依賴于庫存系統(tǒng)，所以訂單系統(tǒng)可以正常的響應(yīng)客戶端的請求。這樣就實現(xiàn)了應(yīng)用解耦。

1.3、流量削峰

對于高并發(fā)的系統(tǒng)來說，在訪問高峰時，突發(fā)的流量就像洪水般涌向應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是一些高并發(fā)寫操作，隨時會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫服務(wù)器癱瘓，無法繼續(xù)提供服務(wù)。

而引入消息隊列則可以減少突發(fā)流量對應(yīng)用系統(tǒng)的沖擊。消費隊列就像“水庫”一樣，攔截上游的洪水，削減進(jìn)入下游河道的洪峰流量，從而達(dá)到減免洪水災(zāi)害的目的。

在這方面最常見的例子就是秒殺系統(tǒng)，一般秒殺活動瞬間流量很高，如果流量全部涌向秒殺系統(tǒng)，會壓垮秒殺系統(tǒng)，通過引入消息隊列，可以有效緩沖突發(fā)流量，達(dá)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(wù)稱為上游服務(wù)，訂單服務(wù)、庫存服務(wù)、余額服務(wù)統(tǒng)稱為下游服務(wù)。客戶端發(fā)起秒殺的請求，秒殺服務(wù)收到客戶端發(fā)送的請求以后，創(chuàng)建訂單，修改庫存，扣減余額，這是秒殺的基本業(yè)務(wù)場景。

假如下游服務(wù)只能同時處理1000個并發(fā)請求，上游服務(wù)可以處理10000個并發(fā)請求，而客戶端發(fā)起了10000個請求，超出了下游服務(wù)可以處理的并發(fā)量，所以會導(dǎo)致下游服務(wù)發(fā)生宕機。這時就可以加入消息隊列來解決宕機的問題。看下面加入消息隊列的流程圖：

我們在上面的流程圖中加入了消息隊列，描述服務(wù)接收到客戶端發(fā)送的10000個請求以后，把所有的請求都寫入到消息隊列中，然后下游服務(wù)去訂閱消息隊列里面的秒殺請求，然后在去執(zhí)行自己的業(yè)務(wù)邏輯操作。

我們舉個簡單的例子，上游服務(wù)還是能處理10000個并發(fā)請求，下游服務(wù)還是只能處理1000個并發(fā)請求，那么這時候我們在消息隊列里面會允許存1000個并發(fā)請求。上游的秒殺服務(wù)接收到10000個并發(fā)請求，而消息隊列里面只能存1000個請求，多余的請求就不會存入到消息隊列里面，直接返回給客戶端提示“系統(tǒng)繁忙，請稍后！”。這就是所謂的流量削峰場景。這是由下游服務(wù)可以處理的并發(fā)量決定的。由于下游服務(wù)只能處理1000個并發(fā)請求，所以消息隊列里面只能存1000個秒殺，多余的秒殺請求全部返回客戶端提示。這樣就保證了下游服務(wù)的正常響應(yīng)，不會導(dǎo)致下游服務(wù)發(fā)生宕機，提高了系統(tǒng)的可用性。

2、日志場景

優(yōu)化日志傳輸

為了程序的健壯性，我們一般會在程序中添加各種記錄日志的功能，比如錯誤日志、操作日志等等，看下面一張流程圖：

上面的流程圖是同步記錄日志的流程。使用同步記錄日志的流程，會使得整個流程花費的時間增多，而且也會容易造成業(yè)務(wù)系統(tǒng)宕機（如果數(shù)據(jù)庫損壞了，向數(shù)據(jù)庫記錄日志的操作將會產(chǎn)生錯誤）。我們可以使用消息隊列的方式優(yōu)化日志的傳輸。看下面的流程圖：

加入了消息隊列以后，可以縮短系統(tǒng)花費的時間，而且也可以達(dá)到應(yīng)用系統(tǒng)解耦的功能。

3、及時通訊場景

聊天室

消息隊列最主要功能是收發(fā)消息，其內(nèi)部有高效的通訊機制，因此非常適合用于消息通訊。

我們可以基于消息隊列開發(fā)點對點的聊天系統(tǒng)，也可以開發(fā)廣播系統(tǒng)，用于將消息廣播給大量接收者。