Java高频面试题:四种经典限流算法,有哪四种?
前言
一、限流操作:
为什么限流一键获取最先java文档。
是防止用户恶意刷新接口,因为部署在外部服务器,并且我们采用websocket的接口实现的,公司没有对硬件升级,导致程序时长崩溃,为了解决这个问题,请教公司的大佬,提出一个方案,限流操作。
但是最后找到原因所在,解决了,吞吐量1万6左右,用的测试服务器,进行测试的,我开发的笔记本进行压测,工具是Jmeter,结果我的电脑未响应,卡了,服务器还没有挂。
限流那些方法
常见的限流:
Netflix的hystrix
阿里系开源的sentinel
说白了限流,为了处理高并发接口那些方式:队列,线程,线程池,消息队列、 kafka、中间件、sentinel:直接拒绝、Warm Up、匀速排队等
技术层面:
- 判断是否有相同的请求,可以通过自身缓存挡住相同请求
- 用负载均衡,比如nginx
- 用缓存数据库,把热点数据get到缓存中,redis,ES
- 善于使用连接池。面试题整理好了,关注公众号后端面试那些事,回复:2022面经,即可获取
业务层面:
- 加入交互,排队等待
二、应用级别限流与限流实现:
方法一、使用google的guava,令牌桶算法实现:平滑突发限流 ( SmoothBursty) 、平滑预热限流 ( SmoothWarmingUp) 实现
<!--Java项目广泛依赖 的核心库-->
<dependency><groupId>com.google.guava</groupId><artifactId>guava</artifactId><version>23.0</version>
</dependency>
package com.citydo.dialogue.controller;import com.google.common.util.concurrent.RateLimiter;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import java.util.Collections;@RestController
public class HomeController {// 这里的1表示每秒允许处理的量为10个private RateLimiter limiter = RateLimiter.create(10.0);//RateLimiter.create(doublepermitsPerSecond, long warmupPeriod, TimeUnit unit);//RateLimiter limiter = RateLimiter.create(5, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);//permitsPerSecond: 表示 每秒新增 的令牌数// warmupPeriod: 表示在从 冷启动速率 过渡到 平均速率 的时间间隔@GetMapping("/test/{name}")public String Test(@PathVariable("name") String name){// 请求RateLimiter, 超过permits会被阻塞final double acquire = limiter.acquire();System.out.println("--------"+acquire);//判断double是否为空或者为0if(acquire>=(-1e-6)&&acquire<=(1e-6)){return name;}else{return "操作太频繁";}}
}
这个有点类似与QPS流量控制:
- 当 QPS 超过某个阈值的时候,则采取措施进行流量控制。
直接拒绝:
- 方式是默认的流量控制方式,当QPS超过任意规则的阈值后,新的请求就会被立即拒绝,拒绝方式为抛出Exception或者返回值404。这种方式适用于对系统处理能力确切已知的情况下,比如通过压测确定了系统的准确水位时。
方法二、请求一次redis增加1,key可以是IP+时间或者一个标识+时间,没有就创建,需要设置过期时间
设置拦截器:
package com.citydo.dialogue.config;import com.citydo.dialogue.service.AccessLimitInterceptor;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.ViewControllerRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurationSupport;/*** 拦截器配置* @author nick*/@Configuration
public class InterceptorConfig extends WebMvcConfigurationSupport {@Overridepublic void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {//addPathPatterns 添加拦截规则registry.addInterceptor(new AccessLimitInterceptor())//添加需要拦截请求的路径.addPathPatterns("/**");//swagger2 放行 .excludePathPatterns("/swagger-resources/**", "/webjars/**", "/v2/**", "/swagger-ui.html/**");//.excludePathPatterns("/*")//去除拦截请求的路径}@Overridepublic void addViewControllers(ViewControllerRegistry registry) {registry.addViewController("/");}
}
拦截方法
package com.citydo.dialogue.service;import com.citydo.dialogue.entity.AccessLimit;
import com.citydo.dialogue.utils.IpUtil;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.web.method.HandlerMethod;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;
import org.springframework.web.servlet.ModelAndView;import javax.servlet.ServletOutputStream;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class AccessLimitInterceptor implements HandlerInterceptor {//使用RedisTemplate操作redis@Autowiredprivate RedisTemplate<String, Integer> redisTemplate;@Overridepublic boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {if (handler instanceof HandlerMethod) {HandlerMethod handlerMethod = (HandlerMethod) handler;Method method = handlerMethod.getMethod();if (!method.isAnnotationPresent(AccessLimit.class)) {return true;}AccessLimit accessLimit = method.getAnnotation(AccessLimit.class);if (accessLimit == null) {return true;}int limit = accessLimit.limit();int sec = accessLimit.sec();String key = IpUtil.getIpAddr(request) + request.getRequestURI();//资源唯一标识String formatDate=new SimpleDateFormat("yyyyMMddHHmm").format(new Date());//String key="request_"+formatDate;Integer maxLimit = redisTemplate.opsForValue().get(key);if (maxLimit == null) {//set时一定要加过期时间redisTemplate.opsForValue().set(key, 1, sec, TimeUnit.SECONDS);} else if (maxLimit < limit) {redisTemplate.opsForValue().set(key, maxLimit + 1, sec, TimeUnit.SECONDS);} else {output(response, "请求太频繁!");return false;}}return true;}public void output(HttpServletResponse response, String msg) throws IOException {response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");ServletOutputStream outputStream = null;try {outputStream = response.getOutputStream();outputStream.write(msg.getBytes("UTF-8"));} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {outputStream.flush();outputStream.close();}}@Overridepublic void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, ModelAndView modelAndView) throws Exception {}@Overridepublic void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {}
}
可以设置成注解,当然也可以直接添加参数。
package com.citydo.dialogue.entity;import java.lang.annotation.*;@Inherited
@Documented
@Target({ElementType.FIELD,ElementType.TYPE,ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface AccessLimit {//标识 指定sec时间段内的访问次数限制int limit() default 5;//标识 时间段int sec() default 5;
}
redis编写配置
package com.citydo.dialogue.config;import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;/*** 解决redis乱码问题* 解决配置问题* @author nick*/
@Configuration
public class RedisConfig {/*** 此方法解决存储乱码*/@Beanpublic RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {RedisTemplate<Object, Object> template = new RedisTemplate<Object, Object>();template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());template.setHashKeySerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());template.setHashValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());template.afterPropertiesSet();return template;}
}
方法三、分布式限流,分布式限流最关键的是要将限流服务做成原子化,而解决方案可以使用redis+lua或者nginx+lua技术进行实现。
方法四、可以使用池化技术来限制总资源数:连接池、线程池。比如分配给每个应用的数据库连接是 100,那么本应用最多可以使用 100 个资源,超出了可以 等待 或者 抛异常。
方法五、限流总并发/连接/请求数,如果你使用过 Tomcat,其 Connector 其中一种配置有如下几个参数:
maxThreads: Tomcat 能启动用来处理请求的 最大线程数,如果请求处理量一直远远大于最大线程数,可能会僵死。
maxConnections: 瞬时最大连接数,超出的会 排队等待。
acceptCount: 如果 Tomcat 的线程都忙于响应,新来的连接会进入 队列排队,如果 超出排队大小,则 拒绝连接。
方法六、限流某个接口的总并发/请求数,使用 Java 中的 AtomicLong,示意代码:
try{if(atomic.incrementAndGet() > 限流数) {//拒绝请求} else {//处理请求}
} finally {atomic.decrementAndGet();
}
方法七、 限流某个接口的时间窗请求数使用 Guava 的 Cache,示意代码:
LoadingCache counter = CacheBuilder.newBuilder().expireAfterWrite(2, TimeUnit.SECONDS).build(newCacheLoader() {@Overridepublic AtomicLong load(Long seconds) throws Exception {return newAtomicLong(0);}});
longlimit =1000;
while(true) {// 得到当前秒long currentSeconds = System.currentTimeMillis() /1000;if(counter.get(currentSeconds).incrementAndGet() > limit) {System.out.println("限流了: " + currentSeconds);continue;}// 业务处理
}
不管哪种目的是为了,进行限流操作。
最后
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