Disruptor 图解

最新推荐文章于 2025-10-31 02:19:57 发布

原创

最新推荐文章于 2025-10-31 02:19:57 发布 · 901 阅读

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CC 4.0 BY-SA版权

本文围绕Disruptor无锁编程框架展开，介绍其是高性能队列及研发初衷，对比Java内置队列问题并说明它解决伪共享的方法。阐述使用场景、给出使用实例，分析实现高性能的原因，还介绍内部环形队列、等待策略和并行模式等内容。

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无锁编程（Lock Free）框架系列文章：

前置知识伪共享原理&实战
1 disruptor 使用和原理图解
2 akka 使用和原理图解
3 camel 使用和原理图解

1 disruptor 是什么？

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延迟问题（在性能测试中发现竟然与I/O操作处于同样的数量级）。

基于Disruptor开发的系统单线程能支撑每秒600万订单，2010年在QCon演讲后，获得了业界关注。2011年，企业应用软件专家Martin Fowler专门撰写长文介绍。同年它还获得了Oracle官方的Duke大奖。

目前，包括Apache Storm、Camel、Log4j 2在内的很多知名项目都应用了Disruptor以获取高性能。

需要特别指出的是，这里所说的队列是系统内部的内存队列，而不是Kafka这样的分布式队列。另外，本文所描述的Disruptor特性限于3.3.4。

2 Java内置队列的问题

介绍Disruptor之前，我们先来看一看常用的线程安全的内置队列有什么问题。Java的内置队列如下表所示。

队列	有界性	锁	数据结构
ArrayBlockingQueue	bounded	加锁	arraylist
LinkedBlockingQueue	optionally-bounded	加锁	linkedlist
ConcurrentLinkedQueue	unbounded	无锁	linkedlist
LinkedTransferQueue	unbounded	无锁	linkedlist
PriorityBlockingQueue	unbounded	加锁	heap
DelayQueue	unbounded	加锁	heap

队列的底层一般分成三种：数组、链表和堆。其中，堆一般情况下是为了实现带有优先级特性的队列，暂且不考虑。

从数组和链表两种数据结构来看，基于数组线程安全的队列，比较典型的是ArrayBlockingQueue，它主要通过加锁的方式来保证线程安全；基于链表的线程安全队列分成LinkedBlockingQueue和ConcurrentLinkedQueue两大类，前者也通过锁的方式来实现线程安全，而后者以及上面表格中的LinkedTransferQueue都是通过原子变量compare and swap（以下简称“CAS”）这种不加锁的方式来实现的。

但是对 volatile类型的变量进行 CAS 操作，存在伪共享问题，具体请参考专门的文章：

伪共享（图解）

Disruptor 使用了类似上面的方案，解决了伪共享问题。

3 Disruptor框架是如何解决伪共享问题的？

在Disruptor中有一个重要的类Sequence，该类包装了一个volatile修饰的long类型数据value，无论是Disruptor中的基于数组实现的缓冲区RingBuffer，还是生产者，消费者，都有各自独立的Sequence，RingBuffer缓冲区中，Sequence标示着写入进度，例如每次生产者要写入数据进缓冲区时，都要调用RingBuffer.next（）来获得下一个可使用的相对位置。对于生产者和消费者来说，Sequence标示着它们的事件序号，来看看Sequence类的源码：

  class LhsPadding {
	protected long p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7;
}

class Value extends LhsPadding {
	protected volatile long value;
}

class RhsPadding extends Value {
	protected long p9, p10, p