RateLimiter 的底层实现是啥？

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终码一生 2022-04-20 11:14:04

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前言

本文不是一个RateLimiter的详细分析，仅仅是概要分析。

令牌桶算法

一说到RateLimiter，必然要是说的令牌桶，它的大致逻辑如下：

RateLimiter 的底层实现是啥？_java

按图实现

令牌桶的图，网上到处可见，按图实现也非常简单，无非是定时添加令牌桶，并提供一个获取令牌的函数，博主实现了一遍代码如下：

public class MyRateLimiter {

    //令牌桶
    BlockingQueue<Integer>TOKEN_BUCKET=new LinkedBlockingDeque<>(5);
    public static void main(String[] args) {
        MyRateLimiter myRateLimiter=new MyRateLimiter();
        myRateLimiter.addTokenFixedRate();
       for(int i=0;i<10;i++){
                myRateLimiter.acqurie();
                System.out.println("第几次执行i:" + i + ",执行时间为：" + System.currentTimeMillis());
        }
    }

   /**
    * 定时添加令牌
    */
    public void addTokenFixedRate(){
        ScheduledExecutorService scheduledExecutorService= Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
        scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(()->{
                    boolean suc=TOKEN_BUCKET.offer(1);
                    if(!suc){
                        System.out.println("令牌桶满了丢弃");
                    }
        },0,200,TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    public void acqurie(){
        while (TOKEN_BUCKET.poll()==null){};
    }
}

测试结果如下，基本满足要求：

RateLimiter 的底层实现是啥？_动态更新_02

RateLimiter概要实现

我一开始是按照自己实现的逻辑，去查看Guava的RateLimiter的源码的，结果发现RateLimiter根本没有集合充当桶，核心是记录了下一令牌产生的时间与现存令牌数，并动态更新它们。

概要逻辑图如下：

RateLimiter 的底层实现是啥？_动态更新_03

按照这个图看核心代码就比较容易了，摘录核心代码如下：

@CanIgnoreReturnValue
public double acquire(int permits) {
  long microsToWait = reserve(permits);
  stopwatch.sleepMicrosUninterruptibly(microsToWait);
  return 1.0 * microsToWait / SECONDS.toMicros(1L);
}

//Reserve 一路向下能查到如下代码 reserveEarliestAvailable
final long reserveEarliestAvailable(int requiredPermits, long nowMicros) {
    resync(nowMicros);
    long returnValue = nextFreeTicketMicros;
 // 现存令牌可以提供的令牌数
    double storedPermitsToSpend = min(requiredPermits, this.storedPermits);
 //需要刷新的令牌数
    double freshPermits = requiredPermits - storedPermitsToSpend;
 //等待时间=需要刷新的令牌数*固定间隔+存储许可等待时间
    long waitMicros =
        storedPermitsToWaitTime(this.storedPermits, storedPermitsToSpend)
            + (long) (freshPermits * stableIntervalMicros);
 //下次令牌生产时间=本次令牌生产时间+等待时间
    this.nextFreeTicketMicros = LongMath.saturatedAdd(nextFreeTicketMicros, waitMicros);
    this.storedPermits -= storedPermitsToSpend;
    return returnValue;
}