Java延时队列的使用与实现

一、延时队列介绍

延时队列是一种基于优先级队列PriorityQueue和Delay接口实现的队列。该队列中的元素必须实现Delay接口，表明当前元素需要在指定时间之后才能被处理。队列按照Delay时间进行排序，越早需要处理的元素越排在前面。

二、Delay接口与元素实现

Delay接口中定义了getDelay(TimeUnit unit)方法，该方法返回当前元素距离激活时间还有多少时间。元素实现Delay接口时需要实现该方法。

public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
    long getDelay(TimeUnit unit);
}

元素需要实现该接口，并实现getDelay(TimeUnit unit)方法。一般来说，需要获取当前任务的激活时间与现在时间的差值（单位可以是毫秒、秒等），然后调用convert()方法转换为指定的TimeUnit时间单位。

public class Message implements Delayed {
    private int id;
    private String content;
    private long activeTime;

    public Message(int id, String content, long delayTime) {
        this.id = id;
        this.content = content;
        this.activeTime = System.currentTimeMillis() + delayTime;
    }

    @Override
    public long getDelay(TimeUnit unit) {
        return unit.convert(activeTime - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    @Override
    public int compareTo(Delayed o) {
        Message other = (Message) o;
        return Long.compare(activeTime, other.activeTime);
    }

    // getter and setter methods
}

三、延时队列的实现与使用

Java中提供了DelayQueue类实现延时队列。DelayQueue是线程安全的队列，它实现了BlockingQueue接口，提供了以下方法：

• add(E e)：将元素添加到队列中，并处于激活状态。
• offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)：添加一个元素，并阻塞指定的时间等待队列空间。
• take()：移除并返回队列头部的元素，若队列为空则阻塞等待。
• poll(long timeout, TimeUnit unit)：移除并返回队列头部的元素，若队列为空则阻塞等待指定时间后返回null。
• isEmpty()：判断队列是否为空。
• size()：返回队列中的元素个数。

public class DelayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        DelayQueue<Message> queue = new DelayQueue<>();

        // add messages to the queue
        queue.add(new Message(1, "Hello World!", 5_000)); // delay 5s
        queue.add(new Message(2, "Hi World!", 3_000)); // delay 3s
        queue.add(new Message(3, "Goodbye World!", 7_000)); // delay 7s

        // take and print messages from the queue
        while(!queue.isEmpty()) {
            Message message = queue.take();
            System.out.println(message.getContent());
        }
    }
}

四、延时队列的应用场景

延时队列常用于定时任务、定时器等需要在指定时间后进行操作的场景。例如：

• 短信/邮件的发送定时处理
• 缓存失效的自动清除
• 高并发下的请求限流与熔断
• 定时扫描并处理过期的数据

五、总结

Java延时队列是一种基于优先级队列PriorityQueue和Delay接口实现的队列。其常用于定时任务、定时器等需要在指定时间后进行操作的场景。可以通过实现Delay接口和Comparator接口来自定义元素，放入DelayQueue中实现自己的业务逻辑。