【Guava】使用Guava的RateLimiter做限流

一、常见的限流算法

目前常用的限流算法有两个：漏桶算法和令牌桶算法。

1.漏桶算法

漏桶算法的原理比较简单，请求进入到漏桶中，漏桶以一定的速率漏水。当请求过多时，水直接溢出。可以看出，漏桶算法可以强制限制数据的传输速度。

2.令牌桶算法

令牌桶算法的原理是系统以一定速率向桶中放入令牌，如果有请求时，请求会从桶中取出令牌，如果能取到令牌，则可以继续完成请求，否则等待或者拒绝服务。这种算法可以应对突发程度的请求，因此比漏桶算法好。

在 Wikipedia 上，令牌桶算法是这么描述的：

• 每秒会有 r 个令牌放入桶中，或者说，每过 1/r 秒桶中增加一个令牌
• 桶中最多存放 b 个令牌，如果桶满了，新放入的令牌会被丢弃
• 当一个 n 字节的数据包到达时，消耗 n 个令牌，然后发送该数据包
• 如果桶中可用令牌小于 n，则该数据包将被缓存或丢弃

二、RateLimiter

Guava中开源出来一个令牌桶算法的工具类RateLimiter，可以轻松实现限流的工作。RateLimiter 对简单的令牌桶算法做了一些工程上的优化，具体的实现是 SmoothBursty。需要注意的是，RateLimiter 的另一个实现 SmoothWarmingUp，就不是令牌桶了，而是漏桶算法。也许是出于简单起见，RateLimiter 中的时间窗口能且仅能为 1s，如果想搞其他时间单位的限流，只能另外造轮子。

RateLimiter 有一个有趣的特性是「前人挖坑后人跳」，也就是说 RateLimiter 允许某次请求拿走超出剩余令牌数的令牌，但是下一次请求将为此付出代价，一直等到令牌亏空补上，并且桶中有足够本次请求使用的令牌为止。这里面就涉及到一个权衡，是让前一次请求干等到令牌够用才走掉呢，还是让它先走掉后面的请求等一等呢？Guava 的设计者选择的是后者，先把眼前的活干了，后面的事后面再说。

测试代码：

public class RateLimiterMain {
    public static void main(String[] args) {
        RateLimiter rateLimiter = RateLimiter.create(2);
        System.out.println(rateLimiter.acquire(5));
        System.out.println(rateLimiter.acquire(2));
        System.out.println(rateLimiter.acquire(1));
    }
}

输出内容：

0.0
2.496889
0.992149

可以看出，令牌桶每秒只能产生2个令牌，我们可以第一次取出5个，但是第二个再去取令牌的时候，需要等2.5s，也就是第一次令牌取完后，需要等2.5s才能取到令牌。同样的，第三次取1个令牌的时候，也需要等待第二次的1s的时间。也就是，取的速率可以超过令牌产生的速率，但是下一次再次去取的时候，需要阻塞等待。

当然也可以使用tryAcquire来非阻塞的获取，可以实时返回结果。另外tryAcquire也可以传入参数，也就是等待的时间，超时直接返回false。这点等同于常见的lock，tryLock。

三、并发控制Semaphore

一般来说，在网关系统中，还有一个参数叫并发控制，就是某一个资源可以被同时访问的个数。这种情况下，我们可以使用Semaphore来控制。

Semaphore不同于互斥锁。互斥锁是某个资源只能支持同时一个访问，而Semaphore可以支持多个访问，但是加上了总数的控制。

感兴趣的同学可以继续深入了解Semaphore的使用。