Java高并发实战(1) - 使用Semaphore对单接口进行限流

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-11-25 00:51 96阅读 0赞

# 一、实战说明 #

## 1.1 效果说明 ##

1.  本篇主要讲如何使用Semaphore对单接口进行限流，例如有如下场景  
    a. A系统的有a接口主要给B系统调用，现在希望对B系统进行限流，例如处理峰值在100，超过100的请求快速失败  
    b. 接口作为总闸入口，希望限制所有外来访问，例如某个房间只能同时100个玩家在线，只有前面的处理完后面的才能继续请求  
    c. 其他类型场景，也就是资源固定的情况下需要轮流使用资源的可以采用Semaphore
2.  不适用场景  
    a. 由于是针对总入口进行限流，所以不能根据IP或者token等进行限流，适用场景比较固定  
    b. 后续的博客中会介绍如何使用其他的针对IP/Token级别的限流，例如AOP+Redis+Lua进行限流
3.  优点主要有  
    a. 相比针对IP级别的限流，Semaphore实现相对简单，对上述场景能快速实现限流效果
4.  实现难度：3颗星

## 1.2 核心知识点 ##

1.  主要使用以下技术点  
    a. springboot  
    b. juc包中的Semaphore(tryAcquire、release方法)
2.  Semaphore主要说明  
    a. Semaphore中可以通过tryAcquire和acquire获取到一个许可证(默认)，通过release释放许可证  
    b. 两个获取许可证的主要区别就是前者是非阻塞而后者阻塞，如果我们要实现快速失败的效果，就必须使用非阻塞获取许可证方法
3.  注意点  
    a. 一定要确保release方法被调用，例如放到finally中，否则许可证得不到释放，将会导致接口被全部陷死，无法接收请求

# 二、环境搭建 #

1.  环境使用idea+spring initializr创建
2.  新建springboot web项目  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM0MTA0NDQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM0MTA0NDQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM0MTA0NDQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]
3.  包目录说明  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM0MTA0NDQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]
4.  新建SemaphoreController，请求路径为limit  
    a. 注意点已经代码注释说明

package com.codecoord.semaphore.controller;
    
    import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
    import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
    
    import java.util.concurrent.Semaphore;
    
    /** * 限流侧测试 * * @author tianxincode@163.com * @since 2020-08-06 */
    @RestController
    public class SemaphoreController { 
        /** * 最大信号量，例如此处3，生成环境可以做成可配置项，通过注入方式进行注入 */
        private static final int MAX_SEMAPHORE = 3;
        /** * Semaphore主限流，全局就行 */
        private static final Semaphore SEMAPHORE = new Semaphore(MAX_SEMAPHORE);
    
        @RequestMapping("/limit")
        public String limit() { 
            // 01.使用非阻塞tryAcquire，如果获取不到就快速返回失败
            if (!SEMAPHORE.tryAcquire()) { 
                return "请求频率超过限制：" + MAX_SEMAPHORE;
            }
    
            // 02. 如果能进入到这里，说明一定获取到了许可证
            /// todo 可能的参数校验，注意如果参数校验不通过，一定要调用release方法
            /*if (valid(xxx)) { SEMAPHORE.release(); }*/
    
            try { 
                // 03. 模拟业务处理，假如需要1s
                Thread.sleep(1000);
                return "业务处理成功";
            } catch (InterruptedException e) { 
                // 错误处理
                return "业务处理失败";
            } finally { 
                // 04. 一定要释放，否则导致接口假死无法处理请求
                SEMAPHORE.release();
            }
        }
    }

# 三、限流演示 #

## 3.1 并发请求工具 ##

1.  并发请求将基于apache-jmeter-5.2.1进行测试，jmeter的使用相对简单，请读者自行百度
2.  此处线程组的线程数量为10个，真实环境中根据需要调整配置大小![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM0MTA0NDQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM0MTA0NDQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## 3.2 效果示例图 ##

1.  启动测试，可以看到处理成功的只有三个，剩下7个全部失败  
    a. 请求成功  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM0MTA0NDQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
    b. 请求失败  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM0MTA0NDQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

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