关于java:Spring-Boot-Disruptor-实现消息队列告诉你什么叫快什么叫高效

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01、背景

工作中遇到我的项目应用 Disruptor 做音讯队列, 对你没看错, 不是 Kafka, 也不是 rabbitmq;Disruptor 有个最大的长处就是快, 还有一点它是开源的哦, 上面做个简略的记录.

02、Disruptor 介绍

  1. Disruptor 是英国外汇交易公司 LMAX 开发的一个高性能队列，研发的初衷是解决内存队列的提早问题（在性能测试中发现居然与 I / O 操作处于同样的数量级）。基于 Disruptor 开发的零碎单线程能撑持每秒 600 万订单，2010 年在 QCon 演讲后，取得了业界关注。
  2. Disruptor 是一个开源的 Java 框架，它被设计用于在生产者—消费者（producer-consumer problem，简称 PCP）问题上取得尽量高的吞吐量（TPS）和尽量低的提早。
  3. 从性能上来看，Disruptor 是实现了“队列”的性能，而且是一个有界队列。那么它的利用场景天然就是“生产者 - 消费者”模型的利用场合了。
  4. Disruptor 是 LMAX 在线交易平台的要害组成部分，LMAX 平台应用该框架对订单处理速度能达到 600 万 TPS，除金融畛域之外，其余个别的利用中都能够用到 Disruptor，它能够带来显著的性能晋升。
  5. 其实 Disruptor 与其说是一个框架，不如说是一种设计思路，这个设计思路对于存在“并发、缓冲区、生产者—消费者模型、事务处理”这些元素的程序来说，Disruptor 提出了一种大幅晋升性能（TPS）的计划。
  6. Disruptor 的 github 主页：https://github.com/LMAX-Exchange/disruptor

03、Disruptor 的外围概念

先从理解 Disruptor 的外围概念开始，来理解它是如何运作的。上面介绍的概念模型，既是畛域对象，也是映射到代码实现上的外围对象。

04、Ring Buffer

如其名，环形的缓冲区。已经 RingBuffer 是 Disruptor 中的最次要的对象，但从 3.0 版本开始，其职责被简化为仅仅负责对通过 Disruptor 进行替换的数据（事件）进行存储和更新。在一些更高级的利用场景中，Ring Buffer 能够由用户的自定义实现来齐全代替。

05、Sequence Disruptor

通过程序递增的序号来编号治理通过其进行替换的数据（事件），对数据 (事件) 的处理过程总是沿着序号一一递增解决。一个 Sequence 用于跟踪标识某个特定的事件处理者 (RingBuffer/Consumer) 的解决进度。

尽管一个 AtomicLong 也能够用于标识进度，但定义 Sequence 来负责该问题还有另一个目标，那就是避免不同的 Sequence 之间的 CPU 缓存伪共享 (Flase Sharing) 问题。（注：这是 Disruptor 实现高性能的关键点之一，网上对于伪共享问题的介绍曾经车载斗量，在此不再赘述）。

06、Sequencer

Sequencer 是 Disruptor 的真正外围。此接口有两个实现类 SingleProducerSequencer、MultiProducerSequencer，它们定义在生产者和消费者之间疾速、正确地传递数据的并发算法。

07、Sequence Barrier

用于放弃对 RingBuffer 的 main published Sequence 和 Consumer 依赖的其它 Consumer 的 Sequence 的援用。Sequence Barrier 还定义了决定 Consumer 是否还有可解决的事件的逻辑。

08、Wait Strategy

定义 Consumer 如何进行期待下一个事件的策略。（注：Disruptor 定义了多种不同的策略，针对不同的场景，提供了不一样的性能体现）

09、Event

在 Disruptor 的语义中，生产者和消费者之间进行替换的数据被称为事件(Event)。它不是一个被 Disruptor 定义的特定类型，而是由 Disruptor 的使用者定义并指定。

10、EventProcessor

EventProcessor 持有特定消费者 (Consumer) 的 Sequence，并提供用于调用事件处理实现的事件循环(Event Loop)。

11、EventHandler

Disruptor 定义的事件处理接口，由用户实现，用于处理事件，是 Consumer 的真正实现。

12、Producer

即生产者，只是泛指调用 Disruptor 公布事件的用户代码，Disruptor 没有定义特定接口或类型。

13、案例 -demo

举荐一个 Spring Boot 基础教程及实战示例：https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice

通过上面 8 个步骤, 你就能将 Disruptor Get 回家啦：

1、增加 pom.xml 依赖

<dependency>
    <groupId>com.lmax</groupId>
    <artifactId>disruptor</artifactId>
    <version>3.3.4</version>
</dependency>

2、音讯体 Model

/**
 * 音讯体
 */
@Data
public class MessageModel {private String message;}

3、结构 EventFactory

public class HelloEventFactory implements EventFactory<MessageModel> {
    @Override
    public MessageModel newInstance() {return new MessageModel();
    }
}

4、结构 EventHandler- 消费者

@Slf4j
public class HelloEventHandler implements EventHandler<MessageModel> {
    @Override
    public void onEvent(MessageModel event, long sequence, boolean endOfBatch) {
        try {
            // 这里进行 1000ms 是为了确定生产音讯是异步的
            Thread.sleep(1000);
            log.info("消费者解决音讯开始");
            if (event != null) {log.info("消费者生产的信息是：{}",event);
            }
        } catch (Exception e) {log.info("消费者解决音讯失败");
        }
        log.info("消费者解决音讯完结");
    }
}

5、结构 BeanManager

/**
 * 获取实例化对象
 */
@Component
public class BeanManager implements ApplicationContextAware {

    private static ApplicationContext applicationContext = null;

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {this.applicationContext = applicationContext;}

    public static ApplicationContext getApplicationContext() { return applicationContext;}

    public static Object getBean(String name) {return applicationContext.getBean(name);
    }

    public static <T> T getBean(Class<T> clazz) {return applicationContext.getBean(clazz);
    }
}

6、结构 MQManager

@Configuration
public class MQManager {@Bean("messageModel")
    public RingBuffer<MessageModel> messageModelRingBuffer() {
        // 定义用于事件处理的线程池，Disruptor 通过 java.util.concurrent.ExecutorSerivce 提供的线程来触发 consumer 的事件处理
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);

        // 指定事件工厂
        HelloEventFactory factory = new HelloEventFactory();

        // 指定 ringbuffer 字节大小，必须为 2 的 N 次方（能将求模运算转为位运算提高效率），否则将影响效率
        int bufferSize = 1024 * 256;

        // 单线程模式，获取额定的性能
        Disruptor<MessageModel> disruptor = new Disruptor<>(factory, bufferSize, executor,
                ProducerType.SINGLE, new BlockingWaitStrategy());

        // 设置事件业务处理器 --- 消费者
        disruptor.handleEventsWith(new HelloEventHandler());

        // 启动 disruptor 线程
        disruptor.start();

        // 获取 ringbuffer 环，用于接取生产者生产的事件
        RingBuffer<MessageModel> ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();

        return ringBuffer;
    }

7、结构 Mqservice 和实现类 - 生产者

public interface DisruptorMqService {

    /**
     * 音讯
     * @param message
     */
    void sayHelloMq(String message);
}

@Slf4j
@Component
@Service
public class DisruptorMqServiceImpl implements DisruptorMqService {

    @Autowired
    private RingBuffer<MessageModel> messageModelRingBuffer;

    @Override
    public void sayHelloMq(String message) {log.info("record the message: {}",message);
        // 获取下一个 Event 槽的下标
        long sequence = messageModelRingBuffer.next();
        try {
            // 给 Event 填充数据
            MessageModel event = messageModelRingBuffer.get(sequence);
            event.setMessage(message);
            log.info("往音讯队列中增加音讯：{}", event);
        } catch (Exception e) {log.error("failed to add event to messageModelRingBuffer for : e = {},{}",e,e.getMessage());
        } finally {
            // 公布 Event，激活观察者去生产，将 sequence 传递给改消费者
            // 留神最初的 publish 办法必须放在 finally 中以确保必须失去调用；如果某个申请的 sequence 未被提交将会梗塞后续的公布操作或者其余的 producer
            messageModelRingBuffer.publish(sequence);
        }
    }
}

8、结构测试类及办法

Spring Boot 根底就不介绍了，举荐下这个实战教程：
https://github.com/javastacks/spring-boot-best-practice

@Slf4j
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = DemoApplication.class)
public class DemoApplicationTests {

    @Autowired
    private DisruptorMqService disruptorMqService;
    /**
     * 我的项目外部应用 Disruptor 做音讯队列
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void sayHelloMqTest() throws Exception{disruptorMqService.sayHelloMq("音讯到了，Hello world!");
        log.info("音讯队列已发送结束");
        // 这里进行 2000ms 是为了确定是解决音讯是异步的
        Thread.sleep(2000);
    }
}

测试运行后果

2020-04-05 14:31:18.543  INFO 7274 --- [main] c.e.u.d.d.s.Impl.DisruptorMqServiceImpl  : record the message: 音讯到了，Hello world!
2020-04-05 14:31:18.545  INFO 7274 --- [main] c.e.u.d.d.s.Impl.DisruptorMqServiceImpl  : 往音讯队列中增加音讯：MessageModel(message= 音讯到了，Hello world!)
2020-04-05 14:31:18.545  INFO 7274 --- [main] c.e.utils.demo.DemoApplicationTests      : 音讯队列已发送结束
2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消费者解决音讯开始
2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消费者生产的信息是：MessageModel(message= 音讯到了，Hello world!)
2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消费者解决音讯完结

14、总结

其实 生成者 -> 消费者 模式是很常见的，通过一些音讯队列也能够轻松做到上述的成果。不同的中央在于，Disruptor 是在内存中以队列的形式去实现的，而且是无锁的。

这也是 Disruptor 为什么高效的起因。

版权申明：本文为 CSDN 博主「不二天次」的原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协定，转载请附上原文出处链接及本申明。原文链接：https://blog.csdn.net/buertianci/article/details/105327031

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正文完
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发表至： java
2023-09-19
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