# 使用 Python 实现多线程的令牌桶算法
## 1. 引言
在高并发的场景下,我们需要限制请求的速率,确保系统的稳定性和安全性。令牌桶(Token Bucket)算法是一种常见的流量控制机制。本文将逐步指导你如何在 Python 中使用多线程实现令牌桶算法。这将包括设计流程、代码实现和详细解释。
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## 2. 算法流程
在开始编写代码之前,了解整个流程是非常重要的。以下是我们            
                
         
            
            
            
            # 使用 Python 实现多线程令牌桶框架
## 介绍
在网络编程和多线程应用中,流量控制是一项重要的任务。令牌桶(Token Bucket)算法是一种流量控制算法,它可以允许一定的超出流量但会按照设定的速率进行限制。本篇文章将引导你如何在 Python 中实现一个多线程的令牌桶框架。
## 流程概述
在实现令牌桶框架之前,我们需要明确一下整个流程。下面是实现的步骤概述:
| 步骤 | 描            
                
         
            
            
            
            生活中我们为了保障房间里物品的安全,所以给门进行上锁,在我们需要进入房间的时候又会重新打开。同样的之间我们讲过多线程中的lock,作用是为了不让多个线程运行是出错所以进行锁住的指令。但是鉴于我们实际运用中,因为线程和指令不会只有一个,如果全部都进行lock操作就会出错。所以今天小编为大家进行lock的全面讲解,同时为大家带来lock的解锁方法。由于线程之间随机调度,所以在使用共享变量时,某线程可能            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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                            2023-10-20 18:23:48
                            
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            多进程概念:     由于GIL的存在,python中的多线程其实并不是真正的多线程,如果想要充分地使用多核CPU的资源,在python中大部分情况需要使用多进程。python提供了非常好用的多线程包(multiprocessing),只需要定义一个函数,Python会完成其他所有事情。借助这个包,可以轻松完成从单进程到并发执行的转换。multiprocessing支持子进程、通信和共享            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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                            2023-10-20 18:35:05
                            
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            1. 简介令牌桶算法最初来源于计算机网络。在网络传输数据时,为了防止网络拥塞,需限制流出网络的流量,使流量以比较均匀的速度向外发送。令牌桶算法就实现了这个功能,可控制发送到网络上数据的数目,并允许突发数据的发送。令牌桶算法是网络流量整形(Traffic Shaping)和速率限制(Rate Limiting)中最常使用的一种算法。典型情况下,令牌桶算法用来控制发送到网络上的数据的数目,并允许突发数            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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                            2023-10-21 09:43:24
                            
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            在多线程 Python 程序中实现多目标不同缩进格式的 logging in Python with tags indentmulti-threadpython多线程日志loggingmulti-targetcross-logging多目标缩进---- 带有动态缩进格式的自定义 logging 机制的输出效果:* 设计目标:	                   
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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                            2023-06-12 16:18:30
                            
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            # 令牌桶算法(Token Bucket Algorithm)及其在 Python 中的实现
在网络流量控制、API 速率限制和计算机网络等领域中,令牌桶算法是一种常用的流量控制机制。它允许系统以恒定速率发送数据流,同时也允许在短时间内突发发送更多数据,增强了灵活性。这篇文章将讲解令牌桶算法的基本原理及其在 Python 中的实现,包括状态图和甘特图的可视化。
## 令牌桶算法的原理
令牌桶            
                
         
            
            
            
            1.软件(终端的打开)打开软件之后, Jupyter Notebook 将在你的默认浏览器中打开,网址为:http://localhost:8888/tree在某些情况下,它可能无法自动打开。这种情况下,你的终端或者命令提示符中将会生成一个带有令牌密钥( token key )的网址。要打开 Notebook,你需要将整个 URL(包括令牌密钥)复制粘贴到浏览器中。Notebook 打开后,你会在            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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                            2024-07-11 13:30:58
                            
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            作者:大数据孟小鹏(Java架构沉思录做了部分修改)Java中对于生产者消费者模型,或者小米手机营销(1分钟卖多少台手机)等都存在限流的思想在里面。关于限流目前存在两大类:从线程并发数角度(jdk1.5 Semaphore)限流和从速率限流(guava)。Semaphore:从线程并发数限流。RateLimiter:从速率限流。目前常见的算法是漏桶算法和令牌算法。令牌桶算法。相比漏桶算法而言区别在            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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            令牌桶概念原理系统以一个恒定的速度往桶里放入令牌,如果请求需要被处理,则需要先从令牌桶里获取一个令牌,当桶里没有令牌可取时,则拒绝服务。相比较漏桶算法令牌桶算法允许一定的突发流量,但是又不会让突发流量超过我们给定的限制(单位时间窗口内的令牌数) 对于一个请求,需要根据计算您核实的间隔时间,然后让这个请求等待相应的时间以达到限流的目的。 令牌是对“过去的空闲”状态进行建模,当没有空闲时,这个变量为0            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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             1、令牌桶算法
令牌桶算法是比较常见的限流算法之一,大概描述如下:
1)、所有的请求在处理之前都需要拿到一个可用的令牌才会被处理;
2)、根据限流大小,设置按照一定的速率往桶里添加令牌;
3)、桶设置最大的放置令牌限制,当桶满时、新添加的令牌就被丢弃活着拒绝;
4)、请求达到后首先要获取令牌桶中的令牌,拿着令牌才可以进行其他的业务逻辑,处理完业务逻辑之后,将令牌直接删除;
5)、令牌桶            
                
         
            
            
            
            令牌桶算法和漏桶算法流量整形流量整形(traffic shaping)典型作用是限制流出某一网络的某一连接的流量与突发,使这类报文以比较均匀的速度向外发送。流量整形通常使用缓冲区和令牌桶来完成,当报文的发送速度过快时,首先在缓冲区进行缓存,在令牌桶的控制下再均匀地发送这些被缓冲的文。流量整形的核心算法有以下两种,具体采用的技术为GTS(Generic Traffic Shaping),通用流量整形            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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            令牌与漏桶的区别1. 漏桶是出,令牌是进2. 令牌是允许伸缩漏桶算法漏桶算法(Leaky Bucket)是网络世界中流量整形(Traffic Shaping)或速率限制(Rate Limiting)时经常使用的一种算法,它的主要目的是控制数据注入到网络的速率,平滑网络上的突发流量。漏桶算法提供了一种机制,通过它,突发流量可以被整形以便为网络提供一个稳定的流量。漏桶可以看作是一个带有常量服务时间的单            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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            概要  限流可以认为服务降级的一种,限流就是限制系统的输入和输出流量已达到保护系统的目的。一般来说系统的吞吐量是可以被测算的,为了保证系统的稳定运行,一旦达到的需要限制的阈值,就需要限制流量并采取一些措施以完成限制流量的目的。比如:延迟处理,拒绝处理,或者部分拒绝处理等等。令牌桶算法  令牌桶算法的原理是系统会以一个恒定的速度往桶里放入令牌,而如果请求需要被处理,则需要先从桶里获取一个令牌,当桶里            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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            服务限流作为分布式系统中保证系统稳定性的一个重要的手段,在我们的日常设计和开发中经常使用到。令牌桶算法是一种非常常用的限流算法,下图就描绘了令牌桶算法的基本过程。       处理请求前先到令牌桶中获取一个令牌如果桶中没有令牌就表示需要限流,可以根据策略选择直接拒绝请求或者挂起一段时间。如果拿到了令牌,表示不需要限流,放行请求,同时令牌桶中的令牌数要进行相应的扣减。同时有一个独立的令牌生产器按照固            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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            限速是大型服务里面必备的功能,目的是对并发控制和请求进行限速来保护系统,让系统不会因为单位时间内的请求数量太大,被打爆。对于超过了限速的那些请求,处理方法往往是:直接拒绝服务,排队等待,或者降级处理。对于限速来说,最常用的两个算法是:令牌桶算法和漏桶算法,下面我们便来看下它们是怎么回事。一、令牌桶:令牌桶这种控制机制基于令牌桶中是否存在令牌来指示什么时候可以发送流量。令牌桶中的每一个令牌都代表一个            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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            1.安装jupyter notebook pip install jupyter2.执行jupyter notebook Jupyter Notebook 将在默认浏览器中打开,网址为:http://localhost:8888/tree在某些情况下,它可能无法自动打开。这种情况下,你的终端或者命令提示符中将会生成一个带有令牌密钥( token key )的网址。要打开 Not            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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            要实现流量的控制,必须有一种机制可以对通过设备的流量进行度量。令牌桶(Token-Bucket)是目前最常采用的一种流量测量方法,用来评估流量速率是否超过了规定值。这里的令牌桶是指网络设备的内部存储池,而令牌则是指以给定速率填充令牌桶的虚拟信息包。令牌桶可以看作是一个存放令牌的容器,预先设定一定的容量。系统按设定的速度向桶中放置令牌,当桶中令牌满时,多余的令牌溢出。令牌桶只是一种流量测量方法,并不            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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            令牌桶算法(token bucket algorithm)         在实施QOS策略时,可以将用户的数据限制在特定的带宽,当用户的流量超过额定带宽时,超过的带宽将采取其它方式来处理。要衡量流量是否超过额定的带宽,网络设备并不是采用单纯的数字加减法来决定的,也就是说,比如带宽为100K,而用户发来的流量为110K,网络设            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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            一、令牌桶算法1、参考:https://www.jianshu.com/p/5d4fe4b2a726https://www.e-learn.cn/content/java/26032432、对于很多应用场景来说,除了要求能够限制数据的平均传输速率外,还要求允许某种程度的突发传输。这时候漏桶算法可能就不合适了,令牌桶算法更为适合。如图所示,令牌桶算法的原理是系统会以一个恒定的速度往桶里放入令牌,而如            
                
                    
                        
                                                            
                                                                        
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