工作中遇到項目使用Disruptor做消息隊列,對你沒看錯,不是Kafka也不是rabbitmq。Disruptor有個最大的優點就是快,還有一點它是開源的哦,下面做個簡單的記錄。
Disruptor 是英國外匯交易公司LMAX開發的一個高性能隊列,研發的初衷是解決內存隊列的延遲問題(在性能測試中發現竟然與I/O操作處于同樣的數量級)。
基于 Disruptor 開發的系統單線程能支撐每秒 600 萬訂單,2010 年在 QCon 演講后,獲得了業界關注。
Disruptor是一個開源的Java框架,它被設計用于在生產者—消費者(producer-consumer problem,簡稱PCP)問題上獲得盡量高的吞吐量(TPS)和盡量低的延遲。
從功能上來看,Disruptor 是實現了“隊列”的功能,而且是一個有界隊列。那么它的應用場景自然就是“生產者-消費者”模型的應用場合了。
Disruptor是LMAX在線交易平臺的關鍵組成部分,LMAX平臺使用該框架對訂單處理速度能達到600萬TPS,除金融領域之外,其他一般的應用中都可以用到Disruptor,它可以帶來顯著的性能提升。
其實Disruptor與其說是一個框架,不如說是一種設計思路,這個設計思路對于存在“并發、緩沖區、生產者—消費者模型、事務處理”這些元素的程序來說,Disruptor提出了一種大幅提升性能(TPS)的方案。
Disruptor的github主頁:https://github.com/LMAX-Exchange/disruptor
先從了解 Disruptor 的核心概念開始,來了解它是如何運作的。下面介紹的概念模型,既是領域對象,也是映射到代碼實現上的核心對象。
(1) Ring Buffer
如其名,環形的緩沖區。曾經 RingBuffer 是 Disruptor 中的最主要的對象,但從3.0版本開始,其職責被簡化為僅僅負責對通過 Disruptor 進行交換的數據(事件)進行存儲和更新。在一些更高級的應用場景中,Ring Buffer 可以由用戶的自定義實現來完全替代。
(2) Sequence Disruptor
通過順序遞增的序號來編號管理通過其進行交換的數據(事件),對數據(事件)的處理過程總是沿著序號逐個遞增處理。一個 Sequence 用于跟蹤標識某個特定的事件處理者( RingBuffer/Consumer )的處理進度。
雖然一個 AtomicLong 也可以用于標識進度,但定義 Sequence 來負責該問題還有另一個目的,那就是防止不同的 Sequence 之間的CPU緩存偽共享(Flase Sharing)問題。
注:這是 Disruptor 實現高性能的關鍵點之一,網上關于偽共享問題的介紹已經汗牛充棟,在此不再贅述。
(3) Sequencer
Sequencer 是 Disruptor 的真正核心。此接口有兩個實現類 SingleProducerSequencer、MultiProducerSequencer ,它們定義在生產者和消費者之間快速、正確地傳遞數據的并發算法。
(4) Sequence Barrier
用于保持對RingBuffer的 main published Sequence 和Consumer依賴的其它Consumer的 Sequence 的引用。 Sequence Barrier 還定義了決定 Consumer 是否還有可處理的事件的邏輯。
(5) Wait Strategy
定義 Consumer 如何進行等待下一個事件的策略。 (注:Disruptor 定義了多種不同的策略,針對不同的場景,提供了不一樣的性能表現)
(6) Event
在 Disruptor 的語義中,生產者和消費者之間進行交換的數據被稱為事件(Event)。它不是一個被 Disruptor 定義的特定類型,而是由 Disruptor 的使用者定義并指定。
(7) EventProcessor
EventProcessor 持有特定消費者(Consumer)的 Sequence,并提供用于調用事件處理實現的事件循環(Event Loop)。
(8) EventHandler
Disruptor 定義的事件處理接口,由用戶實現,用于處理事件,是 Consumer 的真正實現。
(9) Producer
即生產者,只是泛指調用 Disruptor 發布事件的用戶代碼,Disruptor 沒有定義特定接口或類型。
通過下面8個步驟,你就能將Disruptor Get回家啦:
(1) 添加pom.xml依賴
<dependency> <groupId>com.lmax</groupId> <artifactId>disruptor</artifactId> <version>3.4.4</version></dependency>
(2) 消息體Model
/** * 消息體 */@Datapublic class MessageModel { private String message;}
(3) 構造EventFactory
public class HelloEventFactory implements EventFactory<MessageModel> { @Override public MessageModel newInstance() { return new MessageModel(); }}
(4) 構造EventHandler-消費者
@Slf4jpublic class HelloEventHandler implements EventHandler<MessageModel> { @Override public void onEvent(MessageModel event, long sequence, boolean endOfBatch) { try { //這里停止1000ms是為了確定消費消息是異步的 Thread.sleep(1000); log.info("消費者處理消息開始"); if (event != null) { log.info("消費者消費的信息是:{}",event); } } catch (Exception e) { log.info("消費者處理消息失敗"); } log.info("消費者處理消息結束"); }}
(5) 構造BeanManager
/** * 獲取實例化對象 */@Componentpublic 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) 構造MQManager
@Configurationpublic class MQManager { @Bean("messageModel") public RingBuffer<MessageModel> messageModelRingBuffer() { //定義用于事件處理的線程池, Disruptor通過java.util.concurrent.ExecutorSerivce提供的線程來觸發consumer的事件處理 ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2); //指定事件工廠 HelloEventFactory factory = new HelloEventFactory(); //指定ringbuffer字節大小,必須為2的N次方(能將求模運算轉為位運算提高效率),否則將影響效率 int bufferSize = 1024 * 256; //單線程模式,獲取額外的性能 Disruptor<MessageModel> disruptor = new Disruptor<>(factory, bufferSize, executor, ProducerType.SINGLE, new BlockingWaitStrategy()); //設置事件業務處理器---消費者 disruptor.handleEventsWith(new HelloEventHandler()); // 啟動disruptor線程 disruptor.start(); //獲取ringbuffer環,用于接取生產者生產的事件 RingBuffer<MessageModel> ringBuffer = disruptor.getRingBuffer(); return ringBuffer; }}
(7) 構造Mqservice和實現類-生產者
public interface DisruptorMqService { /** * 消息 * @param message */ void sayHelloMq(String message);}@Slf4j@Component@Servicepublic class DisruptorMqServiceImpl implements DisruptorMqService { @Autowired private RingBuffer<MessageModel> messageModelRingBuffer; @Override public void sayHelloMq(String message) { log.info("record the message: {}",message); //獲取下一個Event槽的下標 long sequence = messageModelRingBuffer.next(); try { //給Event填充數據 MessageModel event = messageModelRingBuffer.get(sequence); event.setMessage(message); log.info("往消息隊列中添加消息:{}", event); } catch (Exception e) { log.error("failed to add event to messageModelRingBuffer for : e = {},{}",e,e.getMessage()); } finally { //發布Event,激活觀察者去消費,將sequence傳遞給改消費者 //注意最后的publish方法必須放在finally中以確保必須得到調用;如果某個請求的sequence未被提交將會堵塞后續的發布操作或者其他的producer messageModelRingBuffer.publish(sequence); } }}
(8) 構造測試類及方法
@Slf4j@RunWith(SpringRunner.class)@SpringBootTest(classes = DemoApplication.class)public class DemoApplicationTests { @Autowired private DisruptorMqService disruptorMqService; /** * 項目內部使用Disruptor做消息隊列 * @throws Exception */ @Test public void sayHelloMqTest() throws Exception{ disruptorMqService.sayHelloMq("消息到了,Hello world!"); log.info("消息隊列已發送完畢"); //這里停止2000ms是為了確定是處理消息是異步的 Thread.sleep(2000); }}
測試運行結果:
2020-04-05 14:31:18.543 INFO 7274 --- [ main] c.e.u.d.d.s.Impl.DisruptorMqServiceImpl : record the message: 消息到了,Hello world!2020-04-05 14:31:18.545 INFO 7274 --- [ main] c.e.u.d.d.s.Impl.DisruptorMqServiceImpl : 往消息隊列中添加消息:MessageModel(message=消息到了,Hello world!)2020-04-05 14:31:18.545 INFO 7274 --- [ main] c.e.utils.demo.DemoApplicationTests : 消息隊列已發送完畢2020-04-05 14:31:19.547 INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler : 消費者處理消息開始2020-04-05 14:31:19.547 INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler : 消費者消費的信息是:MessageModel(message=消息到了,Hello world!)2020-04-05 14:31:19.547 INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler : 消費者處理消息結束
其實 生成者 -> 消費者 模式是很常見的,通過一些消息隊列也可以輕松做到上述的效果。不同的地方在于,Disruptor 是在內存中以隊列的方式去實現的,而且是無鎖的。這也是 Disruptor 為什么高效的原因。
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