【Guava】使用RateLimiter限制用户操作频率

本文介绍了如何利用Google Guava库中的RateLimiter进行API限流,以保证接口稳定性和用户体验。通过示例展示了如何配置和使用RateLimiter,以及其基于令牌桶算法的工作原理。RateLimiter具有线程安全、内存占用小、处理突发流量等优点,是轻量级的限流工具。

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前言

标题应该很直观了,为了接口的稳定性还有用户体验的好感度,我们不能对所有的请求都进行有效处理并返回有效数据和结果,所以为了接口能够不崩溃、用户一直在等待或者直接报错反馈给用户,都是不好的系统反馈,所以我们使用Guava进行限制,当然,微服组件也有类似功能,这里只讲Guava

基于谷歌RateLimiter实现限流

Google的Guava工具包中就提供了一个限流工具类——RateLimiter,RateLimiter是基于“令牌通算法”来实现限流的。 

代码实现

1、创建SpringBoot工程

2、添加Guava依赖

<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>28.2-jre</version>
</dependency>

 3、编写接口

@RestController
public class TestController {
    //create(1)表示QPS=1,表示每秒生成1个令牌
    private RateLimiter rateLimiter = RateLimiter.create(1);

    @RequestMapping("/rate-limiter")
    public String rateLimiter(){
        //用户限流频率设置 每秒中限制1个请求,如果有令牌,也就是有请求进来,就会返回false
        //还有一个acquire,如果有令牌,就会直接阻塞,不推荐使用
        //timeout=0,说明是非阻塞的,获取不到令牌就直接返回,不要让用户等待或者直接报错给用户
        boolean tryAcquire = rateLimiter.tryAcquire(0, TimeUnit.SECONDS);
        if (!tryAcquire) {
            return "现在操作的用户过多,请稍后再试!";
        }
        return "OK";
    }
}

tryAcquire()重载方法解析:

  1. tryAcquire()    //从RateLimiter 获取许可,如果该许可可以在无延迟下的情况下立即获取得到的话  
  2. tryAcquire(int permits)    //从RateLimiter 获取许可数,如果该许可数可以在无延迟下的情况下立即获取得到的话  
  3. tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit)    //从RateLimiter 获取指定许可数如果该许可数可以在不超过timeout的时间内获取得到的话,或者如果无法在timeout 过期之前获取得到许可数的话,那么立即返回false (无需等待)  
  4. tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)   //从RateLimiter 获取许可如果该许可可以在不超过timeout的时间内获取得到的话,或者如果无法在timeout 过期之前获取得到许可的话,那么立即返回false(无需等待)

4、测试接口

很简单,连续点击肯定会在OK和现在操作的用户过多,请稍后再试!这两个结果来回切换,如果是每隔指定时间请求接口,那就只会有OK

特点

1、RateLimiter使用令牌桶算法,会进行令牌的累积,如果获取令牌的频率比较低,则不会导致等待,直接获取令牌

2、RateLimiter由于会累积令牌,所以可以应对突发流量,也就是说如果同时请求5个令牌,由于此时令牌桶有累积的令牌,能够快速响应请求

3、RateLimiter在没有足够的令牌发放时,采用的是滞后的方式进行处理,也就是前一个请求获取令牌所需要等待的时间由下一次请求来承受和弥补,也就是代替前一个请求进行等待

总结

RateLiniter是线程安全的,并且内部存在同步锁机制,每个资源使用各自的RateLimiter,互相隔离,所以占用的内存也不会太大,而且还没有额外的线程,高能低耗,所以是轻量级的,还是比较不错的限流组件

### Guava RateLimiter API 使用方法 #### 1. 创建限流器 `RateLimiter` 是 Google Guava 库中的一个工具类,用于限制操作的执行速率。通过 `RateLimiter.create(double permitsPerSecond)` 方法可以创建一个新的限流器实例,其中参数表示每秒允许的最大许可数量。 示例代码如下: ```java import com.google.common.util.concurrent.RateLimiter; public class RateLimiterExample { public static void main(String[] args) { // 创建一个每秒最多发放5个令牌的限流器 RateLimiter limiter = RateLimiter.create(5); System.out.println(limiter.acquire(10)); // 请求10个令牌所需等待的时间(单位:秒) System.out.println(limiter.acquire(1)); // 请求1个令牌所需等待的时间(单位:秒) System.out.println(limiter.acquire(1)); // 再次请求1个令牌所需等待的时间(单位:秒) } } ``` 上述代码展示了如何初始化一个限流器并获取多个令牌所需的等待时间[^1]。 --- #### 2. 阻塞式获取令牌 调用 `acquire(int permits)` 或者无参版本 `acquire()` 可以阻塞当前线程直到获得指定数量的令牌为止。如果可用令牌不足,则会自动计算剩余等待时间,并让线程休眠一段时间后再尝试获取令牌。 以下是另一个例子展示如何结合线程池使用限流器: ```java import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadedRateLimiting { private final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10); private final RateLimiter limiter = RateLimiter.create(4); public void submitTask(Runnable task) { limiter.acquire(); // 获取单个令牌 executor.submit(task); // 提交任务给线程池处理 } public void shutdown() { executor.shutdown(); } } ``` 此片段说明了如何在线程环境中应用限流逻辑[^3]。 --- #### 3. 非阻塞方式尝试获取令牌 除了强制性的阻塞模式外,还可以采用非阻塞的方式判断是否能够成功取得令牌。这可以通过调用 `tryAcquire([int permits])` 实现。当无法立刻得到足够的许可证时,该函数将直接返回 false 而不会引起任何延迟。 下面是一个简单的演示程序: ```java if (limiter.tryAcquire()) { doSomething(); // 成功拿到令牌后执行某些动作 } else { doSomethingElse(); // 如果失败则采取其他措施 } ``` 这种方法非常适合那些希望快速响应而不需要长时间挂起的应用场景。 --- #### 4. 动态调整速率 值得注意的是,在实际运行过程中可能需要动态改变分配速度。为此提供了重新配置接口——即设置新的每秒钟可发出的数量值: ```java double newRate = calculateNewRateBasedOnLoadConditions(); rateLimiter.setRate(newRate); ``` 这里需要注意一点就是修改后的效果仅对未来的影响生效;已经存在的计时周期不受影响[^2]。 --- ### 总结 综上所述,Guava 的 `RateLimiter` 类为我们提供了一种简单有效的手段去管理应用程序内的资源消耗频率问题。无论是同步还是异步流程都可以轻松集成此类机制达到预期目标。
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