服务保护浅谈--Guava
为什么需要限流？
在开发高并发系统时有三把利器用来保护系统：缓存、降级和限流。限流可以认为服务降级的一种，限流通过限制请求的流量以达到保护系统的目的。
一般来说，系统的吞吐量是可以计算出一个阈值的，为了保证系统的稳定运行，一旦达到这个阈值，就需要限制流量并采取一些措施以完成限制流量的目的。比如：延迟处理，拒绝处理，或者部分拒绝处理等等。否则，很容易导致服务器的宕机。
现有的方案
Google的Guava工具包中就提供了一个限流工具类——RateLimiter，本文也是通过使用该工具类来实现限流功能。RateLimiter是基于“令牌通算法”来实现限流的
令牌桶算法
令牌桶算法是一个存放固定容量令牌（token）的桶，按照固定速率往桶里添加令牌。令牌桶算法基本可以用下面的几个概念来描述：
- 假如用户配置的平均发送速率为r，则每隔1/r秒一个令牌被加入到桶中。
- 桶中最多存放b个令牌，当桶满时，新添加的令牌被丢弃或拒绝。
- 当一个n个字节大小的数据包到达，将从桶中删除n个令牌，接着数据包被发送到网络上。
- 如果桶中的令牌不足n个，则不会删除令牌，且该数据包将被限流（要么丢弃，要么缓冲区等待）。
限流器实现
1.pom文件中引入Guava包
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>23.0</version>
</dependency>
2.自定义拦截器，并在拦截器中实现限流
a）定义一个拦截器抽象类，用于多个拦截器复用，主要是继承HandlerInterceptorAdapter，重写preHandle方法；并提供preFilter抽象方法，供子类实现。
package com.xwx.guava.intercepter;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import com.xwx.guava.dto.ResponseDTO;
import com.xwx.guava.enums.ResponseEnum;
import lombok.extern.log4j.Log4j;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.servlet.handler.HandlerInterceptorAdapter;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Objects;
@Component
public abstract class AbstractInterceptor extends HandlerInterceptorAdapter {
@Override
public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
ResponseEnum result;
try {
result = preFilter(request);
} catch (Exception e) {
result = ResponseEnum.SERVER_ERROR;
}
if (ResponseEnum.OK == result) {
return true;
}
handleResponse(result, response);
return false;
}
//过滤方法
protected abstract ResponseEnum preFilter(HttpServletRequest request);
private void handleResponse(ResponseEnum result, HttpServletResponse response) {
ResponseDTO responseDTO = new ResponseDTO();
responseDTO.setCode(result.getCode());
responseDTO.setMsg(result.getMsg());
response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);
response.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON_VALUE);
PrintWriter writer = null;
try {
writer = response.getWriter();
writer.write(JSONObject.toJSONString(responseDTO));
} catch (IOException e) {
} finally {
if (writer != null) {
writer.close();
}
}
}
}
b）定义流量控制拦截器，流量控制拦截器继承自上面的拦截器抽象类，在preFilter方法中进行流量控制。
package com.xwx.guava.intercepter;
import com.google.common.util.concurrent.RateLimiter;
import com.xwx.guava.enums.ResponseEnum;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
@Component("rateLimitInterceptor")
public class RateLimitInterceptor extends AbstractInterceptor {
/**
* 单机全局限流器
*/
private static final RateLimiter rateLimiter=RateLimiter.create(1);
@Override
protected ResponseEnum preFilter(HttpServletRequest request) {
if(!rateLimiter.tryAcquire()){
System.out.println("限流中......");
return ResponseEnum.RATE_LIMIT;
}
System.out.println("请求成功");
return ResponseEnum.OK;
}
}
使用Guava提供的RateLimiter类来实现流量控制，过程很简单：定义了一个QPS为1的全局限流器（便于测试），使用tryAcquire()方法来尝试获取令牌，如果成功则返回ResponseEnum.OK，否则返回ResponseEnum.RATE_LIMIT。
3.继承WebMvcConfigurerAdapter来添加自定义拦截器
package com.xwx.guava.config;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.boot.autoconfigure.web.ResourceProperties;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.http.CacheControl;
import org.springframework.web.method.support.HandlerMethodArgumentResolver;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.EnableWebMvc;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.ResourceHandlerRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurerAdapter;
import org.springframework.web.servlet.handler.HandlerInterceptorAdapter;
import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestAttributeMethodArgumentResolver;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@Configuration
@EnableWebMvc
public class WebMvcConfig extends WebMvcConfigurerAdapter {
@Autowired
@Qualifier("rateLimitInterceptor")
private HandlerInterceptorAdapter rateLimitInterceptor;
// @Autowired
// @Qualifier("authorityInterceptor")
// private HandlerInterceptorAdapter authorityInterceptor;
@Override
public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
registry.addInterceptor(rateLimitInterceptor).addPathPatterns("/**");
}
@Override
public void addResourceHandlers(ResourceHandlerRegistry registry) {
registry.addResourceHandler("/**").addResourceLocations("/").setCacheControl(CacheControl.maxAge(1, TimeUnit.DAYS).cachePublic());
}
@Override
public void addArgumentResolvers(List<HandlerMethodArgumentResolver> argumentResolvers) {
argumentResolvers.add(new RequestAttributeMethodArgumentResolver());
}
}
4.写一个Controller来提供一个简单的访问接口
package com.xwx.guava.controller;
import com.xwx.guava.dto.ResponseDTO;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
@RequestMapping("/test")
public class TestController {
@RequestMapping("testGuava")
public ResponseDTO testGuava() throws InterruptedException {
ResponseDTO dto=new ResponseDTO();
return dto;
}
}
上文使用到的ResponseEnum是一个返回Code的枚举：
package com.xwx.guava.enums; public enum ResponseEnum { OK(200,"成功"), RATE_LIMIT(401,"访问次数受限"), SERVER_ERROR(500,"服务器错误"), QUERY_USER_FAILED(601,"查询用户失败"); private int code; private String msg; ResponseEnum(int code,String msg){ this.code=code; this.msg=msg; } public int getCode(){ return code; } public String getMsg(){ return msg; } }
最后我们使用jmeter来进行测试
选择10个线程
我们看下结果
至此，简单的限流器实现完成。
