[奇思异想]使用RabbitMQ实现定时任务

背景

　　工作中经常会有定时任务的需求，常见的做法可以使用Timer、Quartz、Hangfire等组件，这次想尝试下新的思路，使用RabbitMQ死信队列的机制来实现定时任务，同时帮助再次了解RabbitMQ的死信队列。

交互流程

　　1. 用户创建定时任务

　　2. 往死信队列插入一条消息，并设置过期时间为首个任务执行时间

　　3. 死信队列中的消息过期后，消息流向工作队列

　　4. 任务执行消费者监听工作队列，工作队列向消费者推送消息

　　5. 消费者查询数据库，读取任务信息

　　6. 消费者确认任务有效（未被撤销），执行任务

　　7. 消费者确认有下个任务，再往死信队列插入一条消息，并设置过期时间为任务执行时间

　　8. 重复2-7的步骤，直到所有任务执行完成或任务撤销

环境准备

　　请自行完成MongoDB和RabbitMQ的安装，Windows、Linux、Docker皆可，以下提供Windows的安装方法：

　　MongoDB：https://docs.mongodb.com/manual/tutorial/install-mongodb-on-windows/

　　RabbitMQ：https://www.rabbitmq.com/install-windows.html

核心代码

　　1. （WebApi）创建任务，并根据设置创建子任务，把任务数据写入数据库

    var task = new Task
    {
        Name = form.Name,
        StartTime = form.StartTime,
        EndTime = form.EndTime,
        Interval = form.Interval,
        SubTasks = new List<SubTask>()
    };
    
    var startTime = task.StartTime;
    var endTime = task.EndTime;
    
    while ((endTime - startTime).TotalMinutes >= 0)
    {
        var sendTime = startTime;
        if (sendTime <= endTime && sendTime > DateTime.UtcNow)
        {
            task.SubTasks.Add(new SubTask { Id = ObjectId.GenerateNewId(), SendTime = sendTime });
        }
    
        startTime = startTime.AddMinutes(task.Interval);
    }
    
    await _mongoDbContext.Collection<Task>().InsertOneAsync(task);

　　2. （WebApi）往死信队列中写入消息

    var timeFlag = task.SubTasks[0].SendTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ssZ");
    var exchange = "Task";
    var queue = "Task";
    
    var index = 0;
    var pendingExchange = "PendingTask";
    var pendingQueue = $"PendingTask|Task:{task.Id}_{index}_{timeFlag}";
    
    using (var channel = _rabbitConnection.CreateModel())
    {
        channel.ExchangeDeclare(exchange, "direct", true);
        channel.QueueDeclare(queue, true, false, false);
        channel.QueueBind(queue, exchange, queue);
    
        var retryDic = new Dictionary<string, object>
        {
            {"x-dead-letter-exchange", exchange},
            {"x-dead-letter-routing-key", queue}
        };
    
        channel.ExchangeDeclare(pendingExchange, "direct", true);
        channel.QueueDeclare(pendingQueue, true, false, false, retryDic);
        channel.QueueBind(pendingQueue, pendingExchange, pendingQueue);
    
        var properties = channel.CreateBasicProperties();
        properties.Headers = new Dictionary<string, object>
        {
            ["index"] = index,
            ["id"] = task.Id.ToString(),
            ["sendtime"] = timeFlag
        };
    
        properties.Expiration = ((int)(task.SubTasks[0].SendTime - DateTime.UtcNow).TotalMilliseconds).ToString(CultureInfo.InvariantCulture);
        channel.BasicPublish(pendingExchange, pendingQueue, properties, Encoding.UTF8.GetBytes(string.Empty));
    }

　　其中：

　　PendingTask为死信队列Exchange，死信队列的队列名（Queue Name）会包含Task、index、timeFlag的信息，帮助跟踪队列和子任务，同时也起到唯一标识的作用。

　　task.id为任务Id

　　index为子任务下标

　　timeFlag为子任务执行时间

　　3. （消费者）处理消息

    var exchange = "Task";
    var queue = "Task";
    
    _channel.ExchangeDeclare(exchange, "direct", true);
    _channel.QueueDeclare(queue, true, false, false);
    _channel.QueueBind(queue, exchange, queue);
    
    var consumer = new EventingBasicConsumer(_channel);
　　 //监听处理
    consumer.Received += (model, ea) =>
    {
　　　　 //获取消息头信息
        var index = (int)ea.BasicProperties.Headers["index"];
        var id = (ea.BasicProperties.Headers["id"] as byte[]).BytesToString();
        var timeFlag = (ea.BasicProperties.Headers["sendtime"] as byte[]).BytesToString();

　　    //删除临时死信队列
        _channel.QueueDelete($"PendingTask|Task:{id}_{index}_{timeFlag}", false, true);
    
        var taskId = new ObjectId(id);
        var task = _mongoDbContext.Collection<Task>().Find(n => n.Id == taskId).SingleOrDefault();

　　　　 //撤销或已完成的任务不执行
        if (task == null || task.Status != TaskStatus.Normal)
        {
            _channel.BasicAck(ea.DeliveryTag, false);
            return;
        }
    
　　　　 //执行任务
        _logger.LogInformation($"[{DateTime.UtcNow}]执行任务...");
    
        //设置子任务已完成
        task.SubTasks[index].IsSent = true;
    
        if (task.SubTasks.Count > index + 1) //还有未完成的子任务，把下个子任务的信息写入死信队列
        {
            PublishPendingMsg(_channel, task, index + 1);
        }
        else
        {
            task.Status = TaskStatus.Finished; //所有子任务执行完毕，设置任务状态为完成
        }
    
        _mongoDbContext.Collection<Task>().ReplaceOne(n => n.Id == taskId, task); //更新任务状态
        _channel.BasicAck(ea.DeliveryTag, false);
    };
    _channel.BasicConsume(queue, false, consumer);

　　4. （WebApi）撤销任务，更新任务状态即可

    var taskId = new ObjectId(id);
    var task = await _mongoDbContext.Collection<Task>().Find(n => n.Id == taskId).SingleOrDefaultAsync();
    if (task == null)
    {
        return NotFound(new { message = "任务不存在！" });
    }
    
    task.Status = TaskStatus.Canceled;
    await _mongoDbContext.Collection<Task>().FindOneAndReplaceAsync(n => n.Id == taskId, task);