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在高并发系统中，我们经常遇到这样的需求：系统产生大量的请求，但是这些请求实时性要求不高。我们就可以将这些请求合并，达到一定数量我们统一提交。最大化的利用系统性IO,提升系统的吞吐性能。

所以请求合并框架需要考虑以下两个需求：

1. 当请求收集到一定数量时提交数据
2. 一段时间后如果请求没有达到指定的数量也进行提交

我们就聊聊一如何实现这样一个需求。

阅读这篇文章你将会了解到:

• ScheduledThreadPoolExecutor
• 阻塞队列
• 线程安全的参数
• LockSuppor的使用

设计思路和实现

我们就聊一聊实现这个东西的具体思路是什么。希望大家能够学习到分析问题，设计模块的一些套路。

1. 底层使用什么数据结构来持有需要合并的请求？

   • 既然我们的系统是在高并发的环境下使用，那我们肯定不能使用，普通的ArrayList来持有。我们可以使用阻塞队列来持有需要合并的请求。
   • 我们的数据结构需要提供一个 add() 的方法给外部，用于提交数据。当外部add数据以后，需要检查队列里面的数据的个数是否达到我们限额？达到数量提交数据，不达到继续等待。
   • 数据结构还需要提供一个timeOut()的方法，外部有一个计时器定时调用这个timeOut方法，如果方法被调用，则直接向远程提交数据。
   • 条件满足的时候线程执行提交动作，条件不满足的时候线程应当暂停，等待队列达到提交数据的条件。所以我们可以考虑使用 LockSuppor.park()和LockSuppor.unpark 来暂停和激活操作线程。

经过上面的分析，我们就有了这样一个数据结构：

private static class FlushThread<Item> implements Runnable{private final String name;//队列大小private final int bufferSize;//操作间隔private int flushInterval;//上一次提交的时间。private volatile long lastFlushTime;private volatile Thread writer;//持有数据的阻塞队列private final BlockingQueue<Item> queue;//达成条件后具体执行的方法private final Processor<Item> processor;//构造函数public FlushThread(String name, int bufferSize, int flushInterval,int queueSize,Processor<Item> processor) {this.name = name;this.bufferSize = bufferSize;this.flushInterval = flushInterval;this.lastFlushTime = System.currentTimeMillis();this.processor = processor;this.queue = new ArrayBlockingQueue<>(queueSize);}//外部提交数据的方法public boolean add(Item item){boolean result = queue.offer(item);flushOnDemand();return result;}//提供给外部的超时方法public void timeOut(){//超过两次提交超过时间间隔if(System.currentTimeMillis() - lastFlushTime >= flushInterval){start();}}//解除线程的阻塞private void start(){LockSupport.unpark(writer);}//当前的数据是否大于提交的条件private void flushOnDemand(){if(queue.size() >= bufferSize){start();}}//执行提交数据的方法public void flush(){lastFlushTime = System.currentTimeMillis();List<Item> temp = new ArrayList<>(bufferSize);int size = queue.drainTo(temp,bufferSize);if(size > 0){try {processor.process(temp);}catch (Throwable e){log.error("process error",e);}}}//根据数据的尺寸和时间间隔判断是否提交private boolean canFlush(){return queue.size() > bufferSize || System.currentTimeMillis() - lastFlushTime > flushInterval;}@Overridepublic void run() {writer = Thread.currentThread();writer.setName(name);while (!writer.isInterrupted()){while (!canFlush()){//如果线程没有被打断，且不达到执行的条件，则阻塞线程LockSupport.park(this);}flush();}}}

1. 如何实现定时提交呢？

通常我们遇到定时相关的需求，首先想到的应该是使用 ScheduledThreadPoolExecutor定时来调用FlushThread 的 timeOut 方法,如果你想到的是 Thread.sleep()...那需要再努力学习，多看源码了。

1. 怎样进一步的提升系统的吞吐量？

我们使用的FlushThread 实现了 Runnable 所以我们可以考虑使用线程池来持有多个FlushThread。

所以我们就有这样的代码：

public class Flusher<Item> {private final FlushThread<Item>[] flushThreads;private AtomicInteger index;//防止多个线程同时执行。增加一个随机数间隔private static final Random r = new Random();private static final int delta = 50;private static ScheduledExecutorService TIMER = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);private static ExecutorService POOL = Executors.newCachedThreadPool();public Flusher(String name,int bufferSiz,int flushInterval,int queueSize,int threads,Processor<Item> processor) {this.flushThreads = new FlushThread[threads];if(threads > 1){index = new AtomicInteger();}for (int i = 0; i < threads; i++) {final FlushThread<Item> flushThread = new FlushThread<Item>(name+ "-" + i,bufferSiz,flushInterval,queueSize,processor);flushThreads[i] = flushThread;POOL.submit(flushThread);//定时调用 timeOut()方法。TIMER.scheduleAtFixedRate(flushThread::timeOut, r.nextInt(delta), flushInterval, TimeUnit.MILLISECONDS);}}// 对 index 取模，保证多线程都能被addpublic boolean add(Item item){int len = flushThreads.length;if(len == 1){return flushThreads[0].add(item);}int mod = index.incrementAndGet() % len;return flushThreads[mod].add(item);}//上文已经描述private static class FlushThread<Item> implements Runnable{...省略}
}

1. 面向接口编程，提升系统扩展性：

public interface Processor<T> {void process(List<T> list);
}

使用

我们写个测试方法测试一下：

//实现 Processor 将 String 全部输出
public class PrintOutProcessor implements Processor<String>{@Overridepublic void process(List<String> list) {System.out.println("start flush");list.forEach(System.out::println);System.out.println("end flush");}
}

public class Test {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Flusher<String> stringFlusher = new Flusher<>("test",5,1000,30,1,new PrintOutProcessor());int index = 1;while (true){stringFlusher.add(String.valueOf(index++));Thread.sleep(1000);}}
}

执行的结果：

start flush
1
2
3
end flush
start flush
4
5
6
7
end flush

我们发现并没有达到10个数字就触发了flush。因为出发了超时提交，虽然还没有达到规定的5
个数据，但还是执行了 flush。

如果我们去除 Thread.sleep(1000); 再看看结果：

start flush
1
2
3
4
5
end flush
start flush
6
7
8
9
10
end flush

每5个数一次提交。完美。。。。

总结

一个比较生动的例子给大家讲解了一些多线程的具体运用。学习多线程应该多思考多动手，才会有比较好的效果。希望这篇文章大家读完以后有所收获，欢迎交流。

github地址:https://github.com/diaozxin007/framework

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