Springboot 小巧简便的限流器使用 RateLimiter

桃扇骨 2023-09-23 15:30 89阅读 0赞

## 前言 ##

之前，写过一篇基于redis限流，能应用到分布式相关场景：  
[（Redis使用系列） Springboot 使用redis实现接口Api限流 十\_小目标青年的博客-CSDN博客][Redis_ Springboot _redis_Api_ _-CSDN]

也在很久之前，写过一个使用也非常便捷的，整合current-limiting的：  
  
[Springboot 整合 Current-Limiting 实现接口限流\_小目标青年的博客-CSDN博客][Springboot _ Current-Limiting _-CSDN]

也在很久很久之前，写过一个使用资源数做限流的（可以自己去设计资源令牌的生成等等）：  
  
[Springboot 线程同步之Semaphore 的简单使用\_小目标青年的博客-CSDN博客][Springboot _Semaphore _-CSDN]

那么这次，整个平时敲代码也经常用到的，小巧的限流器，玩的也就是guava的 RateLimiter。

## 正文 ##

![33caa48c2d914ecbbbbe10daafa21389.png][]

> 向技术致敬的最佳方案： 给予技术分享传播者一个点赞、收藏 。
> 
> （方案不是很成熟，但是可以尝试）

开搞：

① 引入相关依赖，pom.xml ：

<dependency>
                <groupId>com.google.guava</groupId>
                <artifactId>guava</artifactId>
                <version>18.0</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
            </dependency>

② （其实就是使用guava的，简单做了一层业务包装）MyRateLimiter.java ：

import com.google.common.util.concurrent.RateLimiter;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    
    @Component
    public class MyRateLimiter {
    
        /**
         * 账号注册限流器 每秒只发出5个令牌
         */
    
        private RateLimiter accountRegisterRateLimiter = RateLimiter.create(5.0);
    
        /**
         * 短信发送限流器    每秒只发出3个令牌
         */
    
        private RateLimiter smsSendRateLimiter = RateLimiter.create(3.0);
    
        /**
         * 尝试获取令牌，返回尝试结果
         *
         * @return
         */
        public boolean tryAccountRegisterAcquire() {
            return accountRegisterRateLimiter.tryAcquire();
        }
    
        /**
         * 取令牌，暂时取不到会一直去尝试
         * @return
         */
        public double accountRegisterAcquire() {
            return accountRegisterRateLimiter.acquire();
        }
    
        /**
         * 尝试获取令牌
         *
         * @return
         */
        public boolean trySmsSendAcquire() {
            return smsSendRateLimiter.tryAcquire();
        }
    
    }

代码简析：

![bbb3f7244c7a476f916ac4bd36388685.png][]

源码解析：  
  
  
用的简单，但是我们需要简单看看源码，方便我们可以根据业务场景做相关调整。

![c72d4a91422540d89a3439e158e4a58a.png][]

简单翻译一下两个用的比较多的create函数里面的注释:

**方法 一**

> public static RateLimiter create(double permitsPerSecon)；

咱大白话翻译(其实源码上有注释，还有举例)：

> 保证每秒处理不超过 permitsPerSecond个请求。  
> 如果每秒请求数爆炸，超过我们设置的permitsPerSecond 数量，会慢慢处理。  
> 如果每秒请求书很少，这个permitsPerSecond相当于令牌，会囤积起来，最多囤积permitsPerSecond个。

**方法 二**

> public static RateLimiter create(double permitsPerSecond, long warmupPeriod, TimeUnit unit) ；

咱大白话翻译(其实源码上有注释，还有举例)：

> 保证了平均每秒不超过permitsPerSecond个请求。  
> 但是这个创建出来的限流器有一个热身期(warmup period)。  
> 热身期内，RateLimiter会平滑的将其释放令牌的速率加大，直到起达到最大速率。  
> 同样，如果RateLimiter在热身期没有足够的请求(unused),则起速率会逐渐降低到冷却状态。
> 
> 玩过阿里的那个 Sentinel组件的话，应该对这种热身限流策略不会陌生，其实限流策略都是这几种，万变不离其宗。
> 
> 设计这个的意图是为了满足那种资源提供方需要热身时间，  
> 而不是每次访问都能提供稳定速率的服务的情况(比如带缓存服务，需要定期刷新缓存的)  
> 参数warmupPeriod和unit决定了其从冷却状态到达最大速率的时间。

再来简单看看 尝试获取令牌的 tryAcquire函数

> //尝试获取一个令牌,立即返回尝试结果
> 
> public boolean tryAcquire();  
>   
> //尝试获取 permits 个令牌，立即返回尝试结果  
> public boolean tryAcquire(int permits);  
>   
> //尝试获取一个令牌,带超时时间传参  
> public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit);  
>   
> //尝试获取permits个令牌,带超时时间传参  
> public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit);

再看看 获取令牌的 acquire函数

> //默认 permits是 1 ，也就是默认拿1个令牌  
> public double acquire();  
> //令牌自己定，权重大一点的业务，也许需要拿3个令牌才能执行一次（举例）  
> public double acquire(int permits);

![c95901915eec483ca717561719a094f3.png][]

可以看到返回值是个dubbo ，其实这是一个等待的时间：  
  
rateLimiter.acquire()该方法会阻塞线程，直到令牌桶中能取到令牌为止才继续向下执行，并返回等待的时间。

好了，开始结合实际案例玩一把 。

模拟场景，我们提供一个 账号注册接口，注册接口需要限流。

然后我们再模拟一个并发接口，多线程去调度 注册接口，模拟出 注册接口被短时间并发调用的场景，看看限流器RateLimiter 玩出来的效果。

首先写个简单的HTTP GET 请求调用函数：

HttpUtil.java

import java.io.BufferedReader;
    import java.io.InputStreamReader;
    import java.net.URL;
    import java.net.URLConnection;
    
    public class HttpUtil {
    
        /**
         * get请求
         *
         * @param realUrl
         * @return
         */
        public static String sendGet(URL realUrl) {
            String result = "";
            BufferedReader in = null;
            try {
                // 打开和URL之间的连接
                URLConnection connection = realUrl.openConnection();
                // 设置通用的请求属性
                connection.setRequestProperty("accept", "*/*");
                connection.setRequestProperty("connection", "Keep-Alive");
                connection.setRequestProperty("user-agent",
                        "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1;SV1)");
                // 建立实际的连接
                connection.connect();
                // 定义 BufferedReader输入流来读取URL的响应
                in = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                        connection.getInputStream()));
                String line;
                while ((line = in.readLine()) != null) {
                    result += line;
                }
            } catch (Exception e) {
                System.out.println("发送GET请求出现异常！" + e);
                e.printStackTrace();
            }
            // 使用finally块来关闭输入流
            finally {
                try {
                    if (in != null) {
                        in.close();
                    }
                } catch (Exception e2) {
                    e2.printStackTrace();
                }
            }
            return result;
        }
    
    
    }

然后写个模拟的注册接口：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
    import org.springframework.stereotype.Controller;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
    
    import java.time.LocalDateTime;
    import java.time.format.DateTimeFormatter;
    
    @Controller
    public class UserController {
    
        @Autowired
        MyRateLimiter myRateLimiter;
    
        @RequestMapping("/userRegister")
        @ResponseBody
        public String userRegister() {
            DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
            //尝试获取令牌
            boolean acquire = myRateLimiter.tryAccountRegisterAcquire();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 尝试 获取令牌结果"+acquire);
            if (acquire) {
                try {
                    //模拟业务执行500毫秒
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return Thread.currentThread().getName()+"userRegister 拿到令牌很顺利success [" +  dtf.format(LocalDateTime.now()) + "]";
            } else {
                return Thread.currentThread().getName()+"userRegister 被 limit 限制了 [" +  dtf.format(LocalDateTime.now())+ "]";
            }
        }
    }

可以看到这个接口里面，我们当前只 玩了一下 尝试获取令牌函数 tryAcquire 。

OK，我们来 写个多线程调用接口，来看看这时候限流的效果：

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
    import java.net.MalformedURLException;
    import java.net.URL;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import static com.example.dotest.util.HttpUtil.sendGet;
    import static java.util.concurrent.Executors.*;
    
    @RestController
    public class TestController {
        ExecutorService fixedThreadPool = newFixedThreadPool(10);
        @RequestMapping("/test")
        public void test() throws MalformedURLException, InterruptedException {
            final URL url = new URL("http://localhost:8696/userRegister");
            for(int i=0;i<10;i++) {
                fixedThreadPool.submit(() -> System.out.println(sendGet(url)));
            }
            fixedThreadPool.shutdown();
            fixedThreadPool.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.SECONDS);
        }
    }

简析：  
![3448b050faa14fb198e26062da70595b.png][]

可以看到效果：

![4050fe580fd5471eafb4529f2d09265e.png][]

可以看到我们的代码，目前用的这个 tryAcquire 函数 ，返回boolean值 ，只要是拿不到令牌我们就直接不做处理了。

这时候其实也可以考虑这么使用，拿不到的 做一些降级、熔断操作或者重试等待啥的。

那么，我们如果想，尝试拿的时候拿不到，让线程自己去帮我们继续自旋去等待持续获取令牌呢？

这时候我们就需要用的是 acquire 函数  。

改造一下刚才的模拟接口：

@RequestMapping("/userRegister")
        @ResponseBody
        public String userRegister() {
            DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
            //尝试获取令牌
            boolean tryAcquire = myRateLimiter.tryAccountRegisterAcquire();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 尝试 获取令牌结果"+tryAcquire);
            double registerAcquireWaitTime = myRateLimiter.accountRegisterAcquire();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "  坚持  获取令牌，被限制的时间是"+registerAcquireWaitTime);
            if (tryAcquire) {
                //模拟业务执行500毫秒
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return Thread.currentThread().getName()+"userRegister 拿到令牌很顺利success [" +  dtf.format(LocalDateTime.now()) + "]";
            } else {
                return Thread.currentThread().getName()+"userRegister拿到令牌不是很顺利被 limit 过，但是还是拿到了 [" +  dtf.format(LocalDateTime.now())+ "]";
            }
        }
    }

简析：

![f7c08cd578814274b15784e784d67b59.png][]

继续调用一下接口，看看这时候限流器的效果：

![5e600d88f82a47969816521bc0a1e68c.png][]

限流效果：

![4f7795cd05f94768ad056e7ee277223e.png][]

[Redis_ Springboot _redis_Api_ _-CSDN]: https://blog.csdn.net/qq_35387940/article/details/119116534
[Springboot _ Current-Limiting _-CSDN]: https://blog.csdn.net/qq_35387940/article/details/105639258
[Springboot _Semaphore _-CSDN]: https://blog.csdn.net/qq_35387940/article/details/84566019
[33caa48c2d914ecbbbbe10daafa21389.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/33caa48c2d914ecbbbbe10daafa21389.png
[bbb3f7244c7a476f916ac4bd36388685.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/bbb3f7244c7a476f916ac4bd36388685.png
[c72d4a91422540d89a3439e158e4a58a.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c72d4a91422540d89a3439e158e4a58a.png
[c95901915eec483ca717561719a094f3.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c95901915eec483ca717561719a094f3.png
[3448b050faa14fb198e26062da70595b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/3448b050faa14fb198e26062da70595b.png
[4050fe580fd5471eafb4529f2d09265e.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/4050fe580fd5471eafb4529f2d09265e.png
[f7c08cd578814274b15784e784d67b59.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/f7c08cd578814274b15784e784d67b59.png
[5e600d88f82a47969816521bc0a1e68c.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/5e600d88f82a47969816521bc0a1e68c.png
[4f7795cd05f94768ad056e7ee277223e.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/4f7795cd05f94768ad056e7ee277223e.png