【摘要】Kafka 工夫轮是 Kafka 实现高效的延时工作的根底，它模仿了现实生活中的钟表对工夫的示意形式，同时，工夫轮的形式并不仅限于 Kafka，它是一种通用的工夫示意形式，本文次要介绍 Kafka 中的工夫轮原理。
Kafka 中存在一些定时工作 (DelayedOperation)，如 DelayedFetch、DelayedProduce、DelayedHeartbeat 等，在 Kafka 中，定时工作的增加、轮转、执行、沦亡等是通过工夫轮来实现的。(工夫轮并不是 Kafka 独有的设计，而是一种通用的实现形式，Netty 中也有用到工夫轮的形式)
1. 工夫轮是什么
参考网上的两张图（摘自 https://blog.csdn.net/u013256…）
这两张图就比较清楚的阐明了 Kafka 工夫轮的构造了：相似事实中的钟表，由多个环形数组组成，每个环形数组蕴含 20 个工夫单位，示意一个工夫维度（一轮），如：第一层工夫轮，数组中的每个元素代表 1ms，一圈就是 20ms，当延迟时间大于 20ms 时，就“进位”到第二层工夫轮，第二层中，每“一格”示意 20ms，依此类推…
对于一个提早工作，大体蕴含三个过程：进入工夫轮、降级和到期执行。
- 进入工夫轮
- 依据延迟时间计算对应的工夫轮“档次”（如钟表中的“小时级”还是“分钟级”还是“秒级”，实际上是一个一直“降级”的过程，直到找到适合的“档次”）
- 计算在该轮中的地位，并插入该地位（每个 bucket 是一个双向链表，可能蕴含多个提早工作，这也是工夫轮提高效率的一大起因，前面会提到）
- 若该 bucket 是首次插入，须要将该 bucket 退出 DelayQueue 中（DelayQueue 的引入是为了解决“空推动”，前面会提到）
- 降级
- 当工夫“推动”到某个 bucket 时，阐明该 bucket 中的工作在以后工夫轮中的工夫曾经走完，须要进行“降级”，即进入更小粒度的工夫轮中，reinsert 的过程和进入工夫轮是相似的
- 到期执行
- 在 reinsert 的过程中，若发现曾经到期，则执行这些工作
整体过程大抵如下：
2. 工夫的“推动”
一种直观的想法是，像事实中的钟表一样，“一格一格”地走，这样就须要有一个线程始终不停的执行，而大多数状况下，工夫轮中的 bucket 大部分是空的，指针的“推动”就没有本质作用，因而，为了缩小这种“空推动”，Kafka 引入了 DelayQueue，以 bucket 为单位入队，每当有 bucket 到期，即 queue.poll 能拿到后果时，才进行工夫的“推动”，缩小了 ExpiredOperationReaper 线程空转的开销。
3. 为什么要用工夫轮
用到提早工作时，比拟间接的想法是 DelayQueue、ScheduledThreadPoolExecutor 这些，而工夫轮相比之下，最大的劣势是在工夫复杂度上：
工夫复杂度比照：
因而，实践上，当工作较多时，TimingWheel 的工夫性能劣势会更显著
总结一下 Kafka 工夫轮性能高的几个次要起因：
（1）工夫轮的构造 + 双向列表 bucket，使得插入操作能够达到 O(1) 的工夫复杂度
（2）Bucket 的设计让多个工作“合并”，使得同一个 bucket 的屡次插入只须要在 delayQueue 中入队一次，同时缩小了 delayQueue 中元素数量，堆的深度也减小，delayqueue 的插入和弹出操作开销也更小
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