java基础篇--如何手写一个消息队列和延迟消息队列?

本文介绍了消息队列在商品秒杀、系统解耦和日志记录等场景的应用,并详细讲解如何使用Java实现自定义消息队列及延迟消息队列。通过JDK的Queue和DelayQueue,演示了生产者-消费者模型,以及延迟消息的处理机制。

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第一次听到“消息队列”这个词时,不知你是不是和我反应一样,感觉很高阶很厉害的样子,其实当我们了解了消息队列之后,发现它与普通的技术类似,当我们熟悉之后,也能很快地上手并使用。

我们本课时的面试题是,消息队列的使用场景有哪些?如何手动实现一个消息队列和延迟消息队列?

典型回答

消息队列的使用场景有很多,最常见的使用场景有以下几个。

1.商品秒杀

比如,我们在做秒杀活动时,会发生短时间内出现爆发式的用户请求,如果不采取相关的措施,会导致服务器忙不过来,响应超时的问题,轻则会导致服务假死,重则会让服务器直接宕机,给用户带来的体验也非常不好。如果这个时候加上了消息队列,服务器接收到用户的所有请求后,先把这些请求全部写入到消息队列中再排队处理,这样就不会导致同时处理多个请求的情况;如果消息队列长度超过可以承载的最大数量,那么我们可以抛弃当前用户的请求,通知前台用户“页面出错啦,请重新刷新”等提示,这样就会有更好的交互体验。

2.系统解耦

使用了消息队列之后,我们可以把系统的业务功能模块化,实现系统的解耦。例如,在没有使用消息队列之前,当前台用户完善了个人信息之后,首先我们需要更新用户的资料,再添加一条用户信息修改日志。但突然有一天产品经理提了一个需求,在前台用户信息更新之后,需要给此用户的增加一定的积分奖励,然后没过几天产品经理又提了一个需求,在前台用户信息更新之后,不但要增加积分奖励,还要增加用户的经验值,但没过几天产品经理的需求又变了,他要求完善资料无需增加用户的积分了,这样反反复复、来来回回的折腾,我想研发的同学一定受不了,但这是互联网公司的常态,那我们有没有一劳永逸的办法呢?

没错,这个时候我们想到

<think>好的,用户之前已经询问过C++后端开发需要学习哪些知识,并且我给出了详细的学习路线。现在用户的新请求是生成一个学习计划。我需要先回顾之前提供的路线,确保计划与之相符,并且满足用户的需求。 用户可能需要一个结构化的时间安排,帮助他们逐步掌握各个知识点。考虑到学习内容的广泛性,计划需要分阶段,每个阶段有明确的目标时间分配。同时,用户可能希望计划具有可操作性,比如每周的学习时间具体任务。 首先,我需要将之前的学习路线转化为一个时间框架。之前的路线分为基础能力、专项突破、高阶架构、工程实践四个阶段,所以计划也应该按这四个阶段来安排。每个阶段需要估算所需时间,比如基础阶段可能需要3个月,专项突破2个月,高阶架构3个月,工程实践2个月,总时长大约10个月。这样的安排是否合理?可能需要根据一般学习速度来调整,但用户可能希望一个较为紧凑的计划,所以时间不宜过长。 接下来,每个阶段内的学习内容需要拆解到每周。例如,基础能力阶段的C++语言部分可以分四周,每周涵盖不同的主题,如第一周语法核心,第二周并发编程,第三周性能优化,第四周书籍阅读项目实践。同样,操作系统网络基础也需要分配到每周的任务中。 用户可能还需要项目实践来巩固知识,因此在每个阶段末尾安排项目,如手写内存池、实现Reactor框架等。此外,学习计划需要包含每日每周的时间安排建议,比如每天2小时,周末4小时,这样用户能合理安排时间。 还需要考虑资源推荐,如书籍、在线课程工具,帮助用户找到学习材料。同时,关键建议部分要强调代码实践、文档记录社区交流,这些对学习效果很重要。 最后,用户可能需要计划的可调整性,比如每个阶段的弹性时间,以及如何根据进度调整计划。要提醒用户保持耐心,避免急于求成,逐步深入。 总结来说,我需要将之前的学习路线转化为一个分阶段、有时间安排、包含具体任务项目实践的学习计划,确保结构清晰、可操作,并给出学习建议资源推荐,帮助用户系统地掌握C++后端开发所需的知识技能。</think>以下是为C++后端开发量身定制的 **6个月系统性学习计划**,分为 **基础夯实 → 核心突破 → 项目实战** 三大阶段,每周学习时间建议 **15-20小时**(可根据基础调整): --- ### **📅 第一阶段:基础夯实(8周)** #### **目标**:掌握C++核心语法与Linux系统编程 | 周数 | 学习内容 | 关键任务 | |------|--------------------------------------------------------------------------|------------------------------------------------------------------------------------------| | 1-2 | **C++核心语法** | - 实现智能指针(shared_ptr/unique_ptr)<br>- 手写STL容器(vector/list)<br>- 完成《Effective C++》习题 | | 3-4 | **Linux系统编程** | - 实现多进程文件拷贝工具<br>- 用epoll实现简易聊天室<br>- 用Valgrind排查内存泄漏 | | 5-6 | **网络编程基础** | - 手写TCP/UDP服务器<br>- 实现HTTP GET请求解析<br>- Wireshark抓包分析TCP三次握手 | | 7-8 | **数据库入门** | - 用C++连接MySQL执行CRUD<br>- 设计B+树索引实验<br>- Redis实现分布式锁 | **阶段成果**: ✅ 可独立开发带网络通信的多线程程序 ✅ 理解Linux进程/线程调度机制 ✅ 掌握基础SQL优化技巧 --- ### **📅 第二阶段:核心突破(12周)** #### **目标**:攻克高性能与分布式核心技术 | 周数 | 学习内容 | 关键任务 | |------|--------------------------------------------------------------------------|------------------------------------------------------------------------------------------| | 1-3 | **高性能网络** | - 实现Reactor模式网络框架<br>- 对比epoll ET/LT模式性能差异<br>- 集成Protobuf协议通信 | | 4-6 | **并发与存储** | - 手写无锁队列<br>- 实现内存池管理<br>- LevelDB源码分析LSM-Tree | | 7-9 | **分布式系统** | - 实现Raft算法选举逻辑<br>- 用gRPC构建跨机器服务调用<br>- 设计分布式ID生成器 | | 10-12| **云原生技术** | - Docker部署MySQL集群<br>- Kubernetes调度Pod实战<br>- 用Prometheus监控服务指标 | **阶段成果**: ✅ 可设计支撑10K并发连接的服务器 ✅ 理解分布式一致性算法实现原理 ✅ 掌握容器化部署核心技能 --- ### **📅 第三阶段:项目实战(8周)** #### **目标**:通过完整项目串联技术栈 | 项目类型 | 技术要点 | 扩展挑战 | |-------------------|--------------------------------------------------------------------------|------------------------------------------------------------------------------------------| | **分布式KV存储** | - Raft共识算法<br>- LSM-Tree存储引擎<br>- 一致性哈希负载均衡 | 支持ACID事务<br>实现跨机房数据同步 | | **API网关** | - 动态路由配置<br>- JWT鉴权<br>- 熔断限流 | 集成WAF防护规则<br>支持gRPC协议转换 | | **实时通信系统** | - WebSocket全双工通信<br>- 消息持久化<br>- 在线状态管理 | 实现消息已读回执<br>支持文件传输加密 | **项目要求**: 🔹 代码托管在GitHub并附文档 🔹 使用CMake组织项目结构 🔹 包含性能测试报告(吞吐量/延迟) --- ### **📚 每日学习节奏建议** ```markdown 7:00-8:00 晨间学习:阅读技术文档/论文(如LevelDB论文) 19:30-21:30 核心攻关:代码实现+调试 周末 项目日:集中4小时开发完整功能模块 【每周必做】 - 完成1次leetcode中等难度算法题(重点:动态规划/图算法) - 精读1技术博客(推荐:Google开发者博客/Cloudflare技术文章) - 整理技术笔记到Obsidian/Notion ``` --- ### **⚠️ 关键避坑指南** 1. **不要过早陷入模板元编程**:优先掌握RAII/智能指针等工程级特性 2. **避免重复造轮子**:先理解Nginx/Redis等经典项目源码,再尝试改进 3. **警惕过早优化**:先用Valgrind定位瓶颈,再针对性优化 4. **保持技术视野**:关注C++标准委员会动态(如C++26新提案) --- ### **🎯 学习效果自测** - 青铜:能解释TCP滑动窗口机制 - 白银:可手写生产者-消费者模型(支持阻塞/非阻塞模式) - 黄金:实现过支持1万并发连接的Epoll服务器 - 钻石:完整参与过开源中间件项目(如参与Apache项目贡献) 按此计划坚持6个月,配合至少2个完整项目,可达到**腾讯T9/阿里P6级后端工程师**水平。建议每阶段结束后进行复盘,动态调整学习重点。
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