Java并发 -- Guava RateLimiter
// 限流器流速：2请求/秒RateLimiter limiter = RateLimiter.create(2.0);ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(1);finallong[] prev = {System.nanoTime()};for(inti =0; i <20; i++) {// 限流器限流limiter.acquire(); pool.execute(() -> {longcur = System.nanoTime(); System.out.println((cur - prev[0]) /1000_000); prev[0] = cur; });}// 输出// 499// 499// 497// 502// 496
令牌桶算法
Guava RateLimiter采用的是 令牌桶算法 ，核心思想： 通过限流器的前提是拿到令牌
令牌桶算法
令牌以 固定的速率 添加到令牌桶中，假设限流的速率为r/s，则令牌每1/r秒会添加一个
假设令牌桶的容量是b，如果令牌桶已满，则新的令牌会被 丢弃
b是burst的简写，意义是限流器 允许的最大突发流量
例如b=10，且令牌桶中的令牌已满，此时限流器允许10个请求同时通过限流器，这只是突发流量
请求能通过限流器的前提是 令牌桶中有令牌
生产者-消费者
一个生产者定时向阻塞队列中添加令牌，消费者线程从阻塞队列中获得令牌，才允许通过限流器
用生产者-消费者实现限流器的方案仅适用于并发量不大的场景，但实际情况是使用限流器的场景大部分都是 高并发 场景
主要问题是 定时器 ，在 高并发 场景下，当系统压力已经临近 极限 的时候，定时器的 精度误差 会非常大
另外定时器本身也会创建 调度线程 ，也会对系统的性能产生影响
Guava
Guava实现令牌桶算法： 记录并动态计算下一令牌发放的时间
假设令牌桶的容量为b=1，限流速率为r=1/s
简要分析
Case 1
当前令牌桶中没有令牌，下一令牌的发放时间在第3秒，而在第2秒的时候线程T1请求令牌
线程T1需要等待1秒，由于原本在第3秒发放的令牌已经被线程T1 预占 了，下一个令牌发放的时间也需要增加1秒
Case 2
假设T1在预占第3秒的令牌后，马上又有一个线程T2请求令牌
由于下一个令牌产生的时间是第4秒，所以线程T2需要等待2秒才能获得令牌
由于T2预占了第4秒的令牌，所以下一令牌产生的时间还要增加1秒
Case 3
假设在线程T1请求令牌之后的5秒，也就是第7秒，线程T3请求令牌
由于在第5秒已经产生了一个令牌，此时线程T3可以直接拿到令牌，无需等待
在第7秒，实际上限流器能产生3个令牌，分别在第5、6、7秒各产生一个令牌
但由于令牌桶的容量为1，所以第6、7秒产生的令牌丢弃了（也可以认为丢弃的是第5、6秒产生的令牌）
因此，下一个令牌的产生时间应该是第8秒
代码实现
publicclassSimpleLimiter {// 令牌发放间隔privatestaticfinallongINTERVAL =1000_000_000;// 下一令牌发放时间privatelongnext= System.nanoTime();// 预占令牌，返回能够获取令牌的时间privatesynchronizedlongreserve(longnow) {if(now >next) {// 请求时间在下一令牌产生时间之后// 重新计算下一令牌产生时间next= now; }// 能够获取令牌的时间longat =next;// 更新下一个令牌产生的时间next+= INTERVAL;// 返回线程需要等待的时间returnMath.max(at,0L); }// 申请令牌publicvoidacquire() {longnow = System.nanoTime();// 预占令牌longat = reserve(now);longwaitTime = Math.max(at - now,0);if(waitTime >0) {try{ TimeUnit.NANOSECONDS.sleep(waitTime); }catch(InterruptedException ignored) { } } }}
小结
经典的限流算法有两个：一个是 令牌桶算法 （Token Bucket），另一个是 漏桶算法 （Leaky Bucket）
令牌桶算法：定时向令牌桶发放令牌，请求能够从令牌桶中拿到令牌，然后才能通过限流器
漏桶算法：请求就像水一样注入漏桶，漏桶会按照一定的速率自动将水漏掉
只有漏桶里还能注入水的时候，请求才能通过限流器
令牌桶算法和漏桶算法很像一个硬币的正反面
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