java如何實現單機限流

何時使用限流：

例如你希望自己的應用程式QPS不要超過1000，那麼RateLimiter設定1000的速率後，就會每秒往桶裡丟1000個令牌,RateLimiter經常用於限制對一些實體資源或邏輯資源的存取速率。

簡介：

對於單機版的限流，可以使用Google 開源的Guava項目，這個項目提供了Google在Java項目中使用一些核心庫，包含集合(Collections)，緩存(Caching)，並發程式庫(Concurrency)，常用註解(Common annotations)，String操作，I/O操作方面的眾多非常實用的函數。

這個專案也包含了限流的功能，其原理是根據令牌桶演算法來實現。

提供了兩種限流策略：

● 平滑突發限流(SmoothBursty)
● 平滑預熱限流(SmoothWarmingUp)實作。

依賴：

<dependency>
  <groupId>com.google.guava</groupId>
  <artifactId>guava</artifactId>
  <version>29.0-jre</version>
</dependency>

方法描述：

模擬場景（範例）：

場景一：

當我們希望某一個介面每秒的存取量不超過10次

package org.xhs.test;

import org.apache.curator.shaded.com.google.common.util.concurrent.RateLimiter;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;


/**
 * @Author: hu.chen
 * @Description:
 **/
public class Test {

    /**
     * 存储接口名和令牌生成器的对应关系
     */
   private static Map<String, RateLimiter> interfaces = new ConcurrentHashMap<>();
   
    /**
     * 线程池
     */
    private static ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(10,15,3,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(100));

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        List<UserRequest> tasks = new ArrayList<UserRequest>();
        // 准备工作，先初始化 10个线程（用户），这10个用户同时访问一个接口
        for (int i = 1; i <= 12; i++) {
            String ip = "127.0.0." + i;
            String userName="chenhu_"+i;
            String interfaceName="user/find_";
            tasks.add(new UserRequest(ip,userName,interfaceName));
        }


        // 先初始化好令牌生成器
        for (UserRequest request : tasks) {
            // 根据接口名限流
            RateLimiter rateLimiter = interfaces.get(request.getInterfaceName());

            if(rateLimiter==null){
                // 创建一个令牌生成器，每秒产生10个令牌
                synchronized (interfaces) {
                    if(rateLimiter==null) {
                        rateLimiter = RateLimiter.create(10);
                        // 将这个令牌生成器和具体的接口进行绑定
                        interfaces.put(request.getInterfaceName(),rateLimiter);
                    }
                }
            }
        }

        // 休眠一秒，让令牌生成器先生成令牌
        Thread.sleep(1000);

        for (UserRequest request : tasks) {
            // 根据接口名限流
            RateLimiter rateLimiter = interfaces.get(request.getInterfaceName());


            // 获取令牌桶中一个令牌，如果获取不到，则等待 timeout 时间，如果还获取不到，则返回false，反之则返回true
            // timeout设置为0，表示不等待
            if(rateLimiter.tryAcquire(1,0,TimeUnit.SECONDS)){

                // 得到令牌，处理请求
                threadPool.execute(()->{
                    System.err.println("接口："+request.getInterfaceName()+" 访问还未达到上限，"+request.getUserName()+"可以访问");
                });
            }else {
                // 已经等待了10秒还获取不到令牌，进行其他业务处理
                System.err.println("当前时间访问失败，"+request.getUserName()+"无法获取令牌");
            }
        }
    }

    private static class UserRequest {
        /**
         * 请求用户ip
         */
        private String ip;

        /**
         * 用户名
         */
        private String userName;

        /**
         * 请求的接口名
         */
        private String interfaceName;
        public UserRequest(String ip, String userName, String interfaceName) {
            this.ip = ip;
            this.userName = userName;
            this.interfaceName = interfaceName;
        }
        public String getIp() {return ip;}

        public String getUserName() { return userName;}
        public String getInterfaceName() {return interfaceName;}
    }
}

場景二：

當我們希望某一個使用者或ip，每秒的訪問量不超過10

package org.xhs.test;

import org.apache.curator.shaded.com.google.common.util.concurrent.RateLimiter;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;


/**
 * @Author: hu.chen
 * @Description:
 **/
public class Test {

    /**
     * 存储用户名和令牌生成器的对应关系
     */
   private static Map<String, RateLimiter> interfaces = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * 线程池
     */
    private static ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(10,15,3,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(100));

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        List<UserRequest> tasks = new ArrayList<UserRequest>();
        // 准备工作，先初始化 10个线程（用户），这10个用户同时访问一个接口
        for (int i = 1; i <= 12; i++) {
            String ip = "127.0.0." + i;
            String userName="chenhu_";
            String interfaceName="user/find_"+i;
            tasks.add(new UserRequest(ip,userName,interfaceName));
        }


        // 先初始化好令牌生成器
        for (UserRequest request : tasks) {
            // 根据接口名限流
            RateLimiter rateLimiter = interfaces.get(request.getUserName());

            if(rateLimiter==null){
                // 创建一个令牌生成器，每秒产生5个令牌
                synchronized (interfaces) {
                    if(rateLimiter==null) {
                        rateLimiter = RateLimiter.create(10);
                        // 将这个令牌生成器和具体的接口进行绑定
                        interfaces.put(request.getUserName(),rateLimiter);
                    }
                }
            }
        }

        // 休眠一秒，让令牌生成器先生成令牌
        Thread.sleep(1000);

        for (UserRequest request : tasks) {
            // 根据接口名限流
            RateLimiter rateLimiter = interfaces.get(request.getUserName());


            // 获取令牌桶中一个令牌，如果获取不到，则等待 timeout 时间，如果还获取不到，则返回false，反之则返回true
            // timeout设置为0，表示不等待
            if(rateLimiter.tryAcquire(1,0,TimeUnit.SECONDS)){

                // 得到令牌，处理请求
                threadPool.execute(()->{
                    System.err.println("用户："+request.getUserName()+" 当前时间访问次数还未达到上限，可以访问");
                });
            }else {
                // 已经等待了10秒还获取不到令牌，进行其他业务处理
                System.err.println("当前时间访问失败，"+request.getUserName()+"无法获取令牌");
            }
        }
    }

    private static class UserRequest {
        /**
         * 请求用户ip
         */
        private String ip;

        /**
         * 用户名
         */
        private String userName;

        /**
         * 请求的接口名
         */
        private String interfaceName;
        public UserRequest(String ip, String userName, String interfaceName) {
            this.ip = ip;
            this.userName = userName;
            this.interfaceName = interfaceName;
        }
        public String getIp() {return ip;}

        public String getUserName() { return userName;}
        public String getInterfaceName() {return interfaceName;}
    }
}

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