摘要: 原创出处 http://www.iocoder.cn/Hystrix/circuit-breaker/ 「芋道源码」欢迎转载，保留摘要，谢谢！

本文主要基于 Hystrix 1.5.X 版本

• 1. 概述
• 2. HystrixCircuitBreaker
• 3. HystrixCircuitBreaker.Factory
• 4. HystrixCircuitBreakerImpl
  • 4.1 构造方法
  • 4.2 #subscribeToStream()
  • 4.3 #attemptExecution()
  • 4.4 #markSuccess()
  • 4.5 #markNonSuccess()
  • 4.6 #allowRequest()
  • 4.7 #isOpen()
• 666. 彩蛋

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1. 概述

本文主要分享 断路器 HystrixCircuitBreaker。

HystrixCircuitBreaker 有三种状态 ：

• CLOSED ：关闭
• OPEN ：打开
• HALF_OPEN ：半开

其中，断路器处于 OPEN 状态时，链路处于非健康状态，命令执行时，直接调用回退逻辑，跳过正常逻辑。

HystrixCircuitBreaker 状态变迁如下图 ：

• 红线 ：初始时，断路器处于 CLOSED 状态，链路处于健康状态。当满足如下条件，断路器从 CLOSED 变成 OPEN 状态：

  • 周期( 可配，HystrixCommandProperties.default_metricsRollingStatisticalWindow = 10000 ms )内，总请求数超过一定量( 可配，HystrixCommandProperties.circuitBreakerRequestVolumeThreshold = 20 ) 。
  • 错误请求占总请求数超过一定比例( 可配，HystrixCommandProperties.circuitBreakerErrorThresholdPercentage = 50% ) 。

• 绿线 ：断路器处于 OPEN 状态，命令执行时，若当前时间超过断路器开启时间一定时间( HystrixCommandProperties.circuitBreakerSleepWindowInMilliseconds = 5000 ms )，断路器变成 HALF_OPEN 状态，尝试调用正常逻辑，根据执行是否成功，打开或关闭熔断器【蓝线】。

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2. HystrixCircuitBreaker

com.netflix.hystrix.HystrixCircuitBreaker ，Hystrix 断路器接口。定义接口如下代码 ：

public interface HystrixCircuitBreaker {/*** Every {@link HystrixCommand} requests asks this if it is allowed to proceed or not.  It is idempotent and does* not modify any internal state, and takes into account the half-open logic which allows some requests through* after the circuit has been opened* * @return boolean whether a request should be permitted*/boolean allowRequest();/*** Whether the circuit is currently open (tripped).* * @return boolean state of circuit breaker*/boolean isOpen();/*** Invoked on successful executions from {@link HystrixCommand} as part of feedback mechanism when in a half-open state.*/void markSuccess();/*** Invoked on unsuccessful executions from {@link HystrixCommand} as part of feedback mechanism when in a half-open state.*/void markNonSuccess();/*** Invoked at start of command execution to attempt an execution.  This is non-idempotent - it may modify internal* state.*/boolean attemptExecution();
}

• #allowRequest() 和 #attemptExecution() 方法，方法目的基本类似，差别在于当断路器满足尝试关闭条件时，前者不会将断路器不会修改状态( CLOSE => HALF-OPEN )，而后者会。

HystrixCircuitBreaker 有两个子类实现 ：

• NoOpCircuitBreaker ：空的断路器实现，用于不开启断路器功能的情况。
• HystrixCircuitBreakerImpl ：完整的断路器实现。

在 AbstractCommand 创建时，初始化 HystrixCircuitBreaker ，代码如下 ：

/* package */abstract class AbstractCommand<R> implements HystrixInvokableInfo<R>, HystrixObservable<R> {/*** 断路器*/protected final HystrixCircuitBreaker circuitBreaker;protected AbstractCommand(HystrixCommandGroupKey group, HystrixCommandKey key, HystrixThreadPoolKey threadPoolKey, HystrixCircuitBreaker circuitBreaker, HystrixThreadPool threadPool,HystrixCommandProperties.Setter commandPropertiesDefaults, HystrixThreadPoolProperties.Setter threadPoolPropertiesDefaults,HystrixCommandMetrics metrics, TryableSemaphore fallbackSemaphore, TryableSemaphore executionSemaphore,HystrixPropertiesStrategy propertiesStrategy, HystrixCommandExecutionHook executionHook) {// ... 省略无关代码// 初始化 断路器this.circuitBreaker = initCircuitBreaker(this.properties.circuitBreakerEnabled().get(), circuitBreaker, this.commandGroup, this.commandKey, this.properties, this.metrics);// ... 省略无关代码}private static HystrixCircuitBreaker initCircuitBreaker(boolean enabled, HystrixCircuitBreaker fromConstructor,HystrixCommandGroupKey groupKey, HystrixCommandKey commandKey,HystrixCommandProperties properties, HystrixCommandMetrics metrics) {if (enabled) {if (fromConstructor == null) {// get the default implementation of HystrixCircuitBreakerreturn HystrixCircuitBreaker.Factory.getInstance(commandKey, groupKey, properties, metrics);} else {return fromConstructor;}} else {return new NoOpCircuitBreaker();}}}

• 当 HystrixCommandProperties.circuitBreakerEnabled = true 时，即断路器功能开启，使用 Factory 获得 HystrixCircuitBreakerImpl 对象。在 「3. HystrixCircuitBreaker.Factory」 详细解析。
• 当 HystrixCommandProperties.circuitBreakerEnabled = false 时，即断路器功能关闭，创建 NoOpCircuitBreaker 对象。另外，NoOpCircuitBreaker 代码简单到脑残，点击 链接 查看实现。

3. HystrixCircuitBreaker.Factory

com.netflix.hystrix.HystrixCircuitBreaker.Factory ，HystrixCircuitBreaker 工厂，主要用于：

• 创建 HystrixCircuitBreaker 对象，目前只创建 HystrixCircuitBreakerImpl 。

• HystrixCircuitBreaker 容器，基于 HystrixCommandKey 维护了 HystrixCircuitBreaker 单例对象 的映射。代码如下 ：

  private static ConcurrentHashMap<String, HystrixCircuitBreaker> circuitBreakersByCommand = new ConcurrentHashMap<String, HystrixCircuitBreaker>();
  

整体代码灰常清晰，点击 链接 查看代码。

4. HystrixCircuitBreakerImpl

com.netflix.hystrix.HystrixCircuitBreaker.HystrixCircuitBreakerImpl ，完整的断路器实现。

我们来逐个方法看看 HystrixCircuitBreakerImpl 的具体实现。

4.1 构造方法

构造方法，代码如下 ：

/* package */class HystrixCircuitBreakerImpl implements HystrixCircuitBreaker {private final HystrixCommandProperties properties;private final HystrixCommandMetrics metrics;enum Status {CLOSED, OPEN, HALF_OPEN}private final AtomicReference<Status> status = new AtomicReference<Status>(Status.CLOSED);private final AtomicLong circuitOpened = new AtomicLong(-1);private final AtomicReference<Subscription> activeSubscription = new AtomicReference<Subscription>(null);protected HystrixCircuitBreakerImpl(HystrixCommandKey key, HystrixCommandGroupKey commandGroup, final HystrixCommandProperties properties, HystrixCommandMetrics metrics) {this.properties = properties;this.metrics = metrics;//On a timer, this will set the circuit between OPEN/CLOSED as command executions occurSubscription s = subscribeToStream();activeSubscription.set(s);}
}

• Status 枚举类，断路器的三种状态。
• status 属性，断路器的状态。
• circuitOpened 属性，断路器打开，即状态变成 OPEN 的时间。
• activeSubscription 属性，基于 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的订阅，在 「4.2 #subscribeToStream()」 详细解析。

4.2 #subscribeToStream()

#subscribeToStream() 方法，向 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的发起订阅。代码如下 ：

private Subscription subscribeToStream() {1: private Subscription subscribeToStream() {2:     /*3:      * This stream will recalculate the OPEN/CLOSED status on every onNext from the health stream4:      */5:     return metrics.getHealthCountsStream()6:             .observe()7:             .subscribe(new Subscriber<HealthCounts>() {8:                 @Override9:                 public void onCompleted() {10: 11:                 }12: 13:                 @Override14:                 public void onError(Throwable e) {15: 16:                 }17: 18:                 @Override19:                 public void onNext(HealthCounts hc) {20:                     System.out.println("totalRequests" + hc.getTotalRequests()); // 芋艿，用于调试21:                     // check if we are past the statisticalWindowVolumeThreshold22:                     if (hc.getTotalRequests() < properties.circuitBreakerRequestVolumeThreshold().get()) {23:                         // we are not past the minimum volume threshold for the stat window,24:                         // so no change to circuit status.25:                         // if it was CLOSED, it stays CLOSED26:                         // if it was half-open, we need to wait for a successful command execution27:                         // if it was open, we need to wait for sleep window to elapse28:                     } else {29:                         if (hc.getErrorPercentage() < properties.circuitBreakerErrorThresholdPercentage().get()) {30:                             //we are not past the minimum error threshold for the stat window,31:                             // so no change to circuit status.32:                             // if it was CLOSED, it stays CLOSED33:                             // if it was half-open, we need to wait for a successful command execution34:                             // if it was open, we need to wait for sleep window to elapse35:                         } else {36:                             // our failure rate is too high, we need to set the state to OPEN37:                             if (status.compareAndSet(Status.CLOSED, Status.OPEN)) {38:                                 circuitOpened.set(System.currentTimeMillis());39:                             }40:                         }41:                     }42:                 }43:             });44: }

• 第 5 至 7 行 ：向 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的发起订阅。这里的 Observable 基于 RxJava Window 操作符。

  FROM 《ReactiveX文档中文翻译》「Window」
  定期将来自原始 Observable 的数据分解为一个 Observable 窗口，发射这些窗口，而不是每次发射一项数据

  • 简单来说，固定间隔，#onNext() 方法将不断被调用，每次计算断路器的状态。

• 第 22 行 ：判断周期( 可配，HystrixCommandProperties.default_metricsRollingStatisticalWindow = 10000 ms )内，总请求数超过一定量( 可配，HystrixCommandProperties.circuitBreakerRequestVolumeThreshold = 20 ) 。

  • 这里要注意下，请求次数统计的是周期内，超过周期的不计算在内。例如说，00:00 内发起了 N 个请求，00:11 不计算这 N 个请求。

• 第 29 行 ：错误请求占总请求数超过一定比例( 可配，HystrixCommandProperties.circuitBreakerErrorThresholdPercentage = 50% ) 。

• 第 37 至 39 行 ：满足断路器打开条件，CAS 修改状态( CLOSED => OPEN )，并设置打开时间( circuitOpened ) 。

• 【补充】第 5 至 7 行 ：? 怕写在上面，大家有压力。Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 使用了两种 RxJava Window 操作符 ：

  • Observable#window(timespan, unit) 方法，固定周期( 可配，HystrixCommandProperties.metricsHealthSnapshotIntervalInMilliseconds = 500 ms )，发射 Observable 窗口。点击 BucketedCounterStream 构造方法 查看调用处的代码。
  • Observable#window(count, skip) 方法，每发射一次(skip) Observable 忽略 count ( 可配，HystrixCommandProperties.circuitBreakerRequestVolumeThreshold = 20 ) 个数据项。为什么？答案在第 22 行的代码，周期内达到一定请求量是断路器打开的一个条件。点击 BucketedRollingCounterStream 构造方法 查看调用处的代码。

目前该方法有两处调用 ：

• 「4.1 构造方法」，在创建 HystrixCircuitBreakerImpl 时，向 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的发起订阅。固定间隔，计算断路器是否要关闭( CLOSE )。
• 「4.4 #markSuccess()」，清空 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的统计信息，取消原有订阅，并发起新的订阅。

4.3 #attemptExecution()

如下是 AbstractCommand#applyHystrixSemantics(_cmd) 方法，对 HystrixCircuitBreakerImpl#attemptExecution 方法的调用的代码 ：

private Observable<R> applyHystrixSemantics(final AbstractCommand<R> _cmd) {// ...  省略无关代码/* determine if we're allowed to execute */if (circuitBreaker.attemptExecution()) {// 执行【正常逻辑】} else {// 执行【回退逻辑】}
}

• 使用 HystrixCircuitBreakerImpl#attemptExecution 方法，判断是否可以执行正常逻辑。

#attemptExecution 方法，代码如下 ：

  1: @Override2: public boolean attemptExecution() {3:     // 强制 打开4:     if (properties.circuitBreakerForceOpen().get()) {5:         return false;6:     }7:     // 强制 关闭8:     if (properties.circuitBreakerForceClosed().get()) {9:         return true;10:     }11:     // 打开时间为空12:     if (circuitOpened.get() == -1) {13:         return true;14:     } else {15:         // 满足间隔尝试断路器时间16:         if (isAfterSleepWindow()) {17:             //only the first request after sleep window should execute18:             //if the executing command succeeds, the status will transition to CLOSED19:             //if the executing command fails, the status will transition to OPEN20:             //if the executing command gets unsubscribed, the status will transition to OPEN21:             if (status.compareAndSet(Status.OPEN, Status.HALF_OPEN)) {22:                 return true;23:             } else {24:                 return false;25:             }26:         } else {27:             return false;28:         }29:     }30: }

• 第 4 至 6 行 ：当 HystrixCommandProperties.circuitBreakerForceOpen = true ( 默认值 ：false) 时，即断路器强制打开，返回 false 。当该配置接入配置中心后，可以动态实现打开熔断。为什么会有该配置？当 HystrixCircuitBreaker 创建完成后，无法动态切换 NoOpCircuitBreaker 和 HystrixCircuitBreakerImpl ，通过该配置以实现类似效果。
• 第 8 至 10 行 ：当 HystrixCommandProperties.circuitBreakerForceClose = true ( 默认值 ：false) 时，即断路器强制关闭，返回 true 。当该配置接入配置中心后，可以动态实现关闭熔断。为什么会有该配置？当 HystrixCircuitBreaker 创建完成后，无法动态切换 NoOpCircuitBreaker 和 HystrixCircuitBreakerImpl ，通过该配置以实现类似效果。
• 第 12 至 13 行 ：断路器打开时间( circuitOpened ) 为"空"，返回 true 。
• 第 16 至 28 行 ：调用 #isAfterSleepWindow() 方法，判断是否满足尝试调用正常逻辑的间隔时间。当满足，使用 CAS 方式修改断路器状态( OPEN => HALF_OPEN )，从而保证有且仅有一个线程能够尝试调用正常逻辑。

#isAfterSleepWindow() 方法，代码如下 ：

private boolean isAfterSleepWindow() {final long circuitOpenTime = circuitOpened.get();final long currentTime = System.currentTimeMillis();final long sleepWindowTime = properties.circuitBreakerSleepWindowInMilliseconds().get();return currentTime > circuitOpenTime + sleepWindowTime;
}

• 在当前时间超过断路器打开时间 HystrixCommandProperties.circuitBreakerSleepWindowInMilliseconds ( 默认值，5000 ms )，返回 true 。

4.4 #markSuccess()

当尝试调用正常逻辑成功时，调用 #markSuccess() 方法，关闭断路器。代码如下 ：

  1: @Override2: public void markSuccess() {3:     if (status.compareAndSet(Status.HALF_OPEN, Status.CLOSED)) {4:         // 清空 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的**统计信息**5:         //This thread wins the race to close the circuit - it resets the stream to start it over from 06:         metrics.resetStream();7:         // 取消原有订阅8:         Subscription previousSubscription = activeSubscription.get();9:         if (previousSubscription != null) {10:             previousSubscription.unsubscribe();11:         }12:         // 发起新的订阅13:         Subscription newSubscription = subscribeToStream();14:         activeSubscription.set(newSubscription);15:         // 设置断路器打开时间为空16:         circuitOpened.set(-1L);17:     }18: }

• 第 3 行 ：使用 CAS 方式，修改断路器状态( HALF_OPEN => CLOSED )。
• 第 6 行 ：清空 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的统计信息。
• 第 8 至 14 行 ：取消原有订阅，发起新的订阅。
• 第 16 行 ：设置断路器打开时间为"空" 。

如下两处调用了 #markNonSuccess() 方法 ：

• markEmits
• markOnCompleted

4.5 #markNonSuccess()

当尝试调用正常逻辑失败时，调用 #markNonSuccess() 方法，重新打开断路器。代码如下 ：

  1: @Override2: public void markNonSuccess() {3:     if (status.compareAndSet(Status.HALF_OPEN, Status.OPEN)) {4:         //This thread wins the race to re-open the circuit - it resets the start time for the sleep window5:         circuitOpened.set(System.currentTimeMillis());6:     }7: }

• 第 3 行 ：使用 CAS 方式，修改断路器状态( HALF_OPEN => OPEN )。
• 第 5 行 ：设置设置断路器打开时间为当前时间。这样，#attemptExecution() 过一段时间，可以再次尝试执行正常逻辑。

如下两处调用了 #markNonSuccess() 方法 ：

• handleFallback
• unsubscribeCommandCleanup

4.6 #allowRequest()

#allowRequest() 和 #attemptExecution() 方法，方法目的基本类似，差别在于当断路器满足尝试关闭条件时，前者不会将断路器不会修改状态( CLOSE => HALF-OPEN )，而后者会。点击 链接 查看代码实现。

4.7 #isOpen()

#isOpen() 方法，比较简单，点击 链接 查看代码实现。

666. 彩蛋

呼呼，相对比较干净的一篇文章，满足。

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