Java限流策略

概要

在大数据量高并发访问时，经常会出现服务或接口面对暴涨的请求而不可用的情况，甚至引发连锁反映导致整个系统崩溃。此时你需要使用的技术手段之一就是限流，当请求达到一定的并发数或速率，就进行等待、排队、降级、拒绝服务等。在限流时，常见的两种算法是漏桶和令牌桶算法算法。

限流算法

令牌桶(Token Bucket)、漏桶(leaky bucket)和计数器算法是最常用的三种限流的算法。

1. 令牌桶算法

 

令牌桶算法的原理是系统会以一个恒定的速度往桶里放入令牌，而如果请求需要被处理，则需要先从桶里获取一个令牌，当桶里没有令牌可取时，则拒绝服务。 当桶满时，新添加的令牌被丢弃或拒绝。

令牌桶算法示例

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public class RateLimiterDemo {     private static RateLimiter limiter = RateLimiter.create(5);       public static void exec() {         limiter.acquire(1);         try {             // 处理核心逻辑             TimeUnit.SECONDS.sleep(1);             System.out.println("--" + System.currentTimeMillis() / 1000);         } catch (InterruptedException e) {             e.printStackTrace();         }     } }

Guava RateLimiter 提供了令牌桶算法可用于平滑突发限流策略。
该示例为每秒中产生5个令牌，每200毫秒会产生一个令牌。
limiter.acquire() 表示消费一个令牌。当桶中有足够的令牌时，则直接返回0，否则阻塞，直到有可用的令牌数才返回，返回的值为阻塞的时间。

2. 漏桶算法

 

它的主要目的是控制数据注入到网络的速率，平滑网络上的突发流量，数据可以以任意速度流入到漏桶中。漏桶算法提供了一种机制，通过它，突发流量可以被整形以便为网络提供一个稳定的流量。 漏桶可以看作是一个带有常量服务时间的单服务器队列，如果漏桶为空，则不需要流出水滴，如果漏桶（包缓存）溢出，那么水滴会被溢出丢弃。

3. 计数器限流算法

计数器限流算法也是比较常用的，主要用来限制总并发数，比如数据库连接池大小、线程池大小、程序访问并发数等都是使用计数器算法。

使用计数器限流示例1

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public class CountRateLimiterDemo1 {       private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);       public static void exec() {         if (count.get() >= 5) {             System.out.println("请求用户过多，请稍后在试！"+System.currentTimeMillis()/1000);         } else {             count.incrementAndGet();             try {                 //处理核心逻辑                 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);                 System.out.println("--"+System.currentTimeMillis()/1000);             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             } finally {                 count.decrementAndGet();             }         }     } }

使用AomicInteger来进行统计当前正在并发执行的次数，如果超过域值就简单粗暴的直接响应给用户，说明系统繁忙，请稍后再试或其它跟业务相关的信息。

弊端：使用 AomicInteger 简单粗暴超过域值就拒绝请求，可能只是瞬时的请求量高，也会拒绝请求。

使用计数器限流示例2

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public class CountRateLimiterDemo2 {       private static Semaphore semphore = new Semaphore(5);       public static void exec() {         if(semphore.getQueueLength()>100){             System.out.println("当前等待排队的任务数大于100，请稍候再试...");         }         try {             semphore.acquire();             // 处理核心逻辑             TimeUnit.SECONDS.sleep(1);             System.out.println("--" + System.currentTimeMillis() / 1000);         } catch (InterruptedException e) {             e.printStackTrace();         } finally {             semphore.release();         }     } }

使用Semaphore信号量来控制并发执行的次数，如果超过域值信号量，则进入阻塞队列中排队等待获取信号量进行执行。如果阻塞队列中排队的请求过多超出系统处理能力，则可以在拒绝请求。

相对Atomic优点：如果是瞬时的高并发，可以使请求在阻塞队列中排队，而不是马上拒绝请求，从而达到一个流量削峰的目的。

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