SpringBoot 如何进行限流?老鸟们都这么玩的!

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大家好,我是飘渺。SpringBoot老鸟系列的文章已经写了四篇,每篇的阅读反响都还不错,那今天继续给大家带来老鸟系列的第五篇,来聊聊在SpringBoot项目中如何对接口进行限流,有哪些常见的限流算法,如何优雅的进行限流(基于AOP)。

首先就让我们来看看为什么需要对接口进行限流?

为什么要进行限流?

因为互联网系统通常都要面对大并发大流量的请求,在突发情况下(最常见的场景就是秒杀、抢购),瞬时大流量会直接将系统打垮,无法对外提供服务。那为了防止出现这种情况最常见的解决方案之一就是限流,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。

例如,12306购票系统,在面对高并发的情况下,就是采用了限流。 在流量高峰期间经常会出现提示语;"当前排队人数较多,请稍后再试!"

什么是限流?有哪些限流算法?

限流是对某一时间窗口内的请求数进行限制,保持系统的可用性和稳定性,防止因流量暴增而导致的系统运行缓慢或宕机。

常见的限流算法有三种:

1. 计数器限流

计数器限流算法是最为简单粗暴的解决方案,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、接口访问并发数等都是使用计数器算法。

如:使用 AomicInteger 来进行统计当前正在并发执行的次数,如果超过域值就直接拒绝请求,提示系统繁忙。

2. 漏桶算法

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漏桶算法思路很简单,我们把水比作是 请求,漏桶比作是 系统处理能力极限,水先进入到漏桶里,漏桶里的水按一定速率流出,当流出的速率小于流入的速率时,由于漏桶容量有限,后续进入的水直接溢出(拒绝请求),以此实现限流。

3. 令牌桶算法

image-20210925212233334

令牌桶算法的原理也比较简单,我们可以理解成医院的挂号看病,只有拿到号以后才可以进行诊病。

系统会维护一个令牌(token)桶,以一个恒定的速度往桶里放入令牌(token),这时如果有请求进来想要被处理,则需要先从桶里获取一个令牌(token),当桶里没有令牌(token)可取时,则该请求将被拒绝服务。令牌桶算法通过控制桶的容量、发放令牌的速率,来达到对请求的限制。

基于Guava工具类实现限流

Google开源工具包Guava提供了限流工具类RateLimiter,该类基于令牌桶算法实现流量限制,使用十分方便,而且十分高效,实现步骤如下:

第一步:引入guava依赖包

<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>30.1-jre</version>
</dependency>

第二步:给接口加上限流逻辑

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/limit")
public class LimitController {
    /**
     * 限流策略 : 1秒钟2个请求
     */
    private final RateLimiter limiter = RateLimiter.create(2.0);

    private DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    @GetMapping("/test1")
    public String testLimiter() {
        //500毫秒内,没拿到令牌,就直接进入服务降级
        boolean tryAcquire = limiter.tryAcquire(500, TimeUnit.MILLISECONDS);

        if (!tryAcquire) {
            log.warn("进入服务降级,时间{}", LocalDateTime.now().format(dtf));
            return "当前排队人数较多,请稍后再试!";
        }

        log.info("获取令牌成功,时间{}", LocalDateTime.now().format(dtf));
        return "请求成功";
    }
}

以上用到了RateLimiter的2个核心方法:create()tryAcquire(),以下为详细说明

  • acquire() 获取一个令牌, 改方法会阻塞直到获取到这一个令牌, 返回值为获取到这个令牌花费的时间
  • acquire(int permits) 获取指定数量的令牌, 该方法也会阻塞, 返回值为获取到这 N 个令牌花费的时间
  • tryAcquire() 判断时候能获取到令牌, 如果不能获取立即返回 false
  • tryAcquire(int permits) 获取指定数量的令牌, 如果不能获取立即返回 false
  • tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) 判断能否在指定时间内获取到令牌, 如果不能获取立即返回 false
  • tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) 同上

第三步:体验效果

通过访问测试地址: http://127.0.0.1:8080/limit/test1,反复刷新并观察后端日