A. 限速神器RateLimiter源碼解析
軟體系統中一般有兩種場景會用到限流：一是管理並發訪問，控制多個請求同時執行的數量；二是控制數據生成或傳輸速率，避免過快消耗資源。常見的限流演算法有漏桶演算法、令牌桶演算法等。本文將介紹谷歌Guava包中的限流組件RateLimiter，它基於令牌桶演算法，通過控制令牌的生成和消費，實現對系統資源的合理分配。
RateLimiter的實現簡單，只需要引入guava jar，適用於各種場景。本文介紹的源碼基於版本31.1-jre。使用時，RateLimiter提供直觀的示例，幫助用戶快速上手。例如，控制任務列表的提交速率不超過每秒2個，或者以不超過5kb/s的速率產生數據流。
RateLimiter的核心功能是限速，通過令牌桶演算法實現。在使用時，系統會根據預先設定的速率生成令牌，並在請求時消費令牌。如果當前沒有足夠的令牌，系統會等待直至獲取令牌。在等待期間，系統會記錄等待時間，確保不會因為等待而損失性能。此外，RateLimiter還考慮了資源利用不足的場景，通過存儲令牌（storedPermits）來提高系統的靈活性和效率。
RateLimiter內部實現包括RateLimiter類和SmoothRateLimiter類。RateLimiter類是頂級類，提供創建RateLimiter的方法，以及獲取令牌的介面。SmoothRateLimiter類是一個抽象類，提供了平滑限速器的功能。SmoothBursty類和SmoothWarmingUp類分別是平滑突發限速器和平滑預熱限速器的實現，分別適用於突發和預熱場景。
獲取令牌的主體流程涉及令牌的存儲和更新。在平滑突發限速器中，令牌的存儲和更新由一個核心方法實現，該方法通過計算令牌的剩餘量和下次令牌發放的時間，確定請求的等待時間。平滑預熱限速器則在此基礎上進一步實現預熱演算法，以適應不同場景的性能需求。
在使用RateLimiter時，主要關注獲取令牌的方法，如accquire和tryAccquire。這些方法通過計算令牌的剩餘量和下次令牌發放的時間，決定請求是否等待以及等待多長時間。在具體實現中，平滑突發限速器和預熱限速器在令牌的管理策略上有所不同，平滑突發限速器的實現相對直觀，而預熱限速器則需要深入理解其背後的演算法邏輯。
總之，RateLimiter提供了一種簡單而高效的限流機制，通過靈活的演算法和介面設計，滿足不同場景的需求。在使用過程中，需要注意RateLimiter的實現細節，如令牌的存儲和更新策略，以及如何根據實際需求調整限流參數，以達到最佳的性能和資源利用效果。