Java請求流量合并和拆分提高系統(tǒng)的并發(fā)量示例
序言
在并發(fā)場景中,當(dāng)熱點緩存Key失效時,流量瞬間打到數(shù)據(jù)庫中,此所謂緩存擊穿現(xiàn)象;當(dāng)大范圍的緩存Key失效時,流量也會打到數(shù)據(jù)庫中,此所謂緩存雪崩現(xiàn)象。
當(dāng)使用分布式行鎖時,能夠有效解決緩存擊穿問題;當(dāng)使用分布式表鎖時,能夠解決緩存雪崩問題。實際操作中,分布式表鎖不在考慮范圍,理由是降低并發(fā)量。
本文將從另一個角度出發(fā),將請求流量合并和拆分,以提高系統(tǒng)的并發(fā)量。
理論基礎(chǔ)
流量的合并與拆分原理是將多條請求合并成一條請求,執(zhí)行后再將結(jié)果拆分。在數(shù)據(jù)庫與緩存架構(gòu)中,緩存Key失效的瞬間,大量重復(fù)請求打到數(shù)據(jù)庫中。實際上除了第一條請求為有效請求,隨后的請求為無效請求,浪費數(shù)據(jù)庫連接資源。
流量的合并與拆分實踐是額外喚醒一個線程,每隔固定時間(比如200毫秒)發(fā)送合并后的請求,執(zhí)行完成后將查詢結(jié)果進(jìn)行拆分,分發(fā)到原始請求中,原始請求響應(yīng)用戶請求。
從應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫之間連接資源需求顯著下降,從而提高數(shù)據(jù)庫連接資源利用率。
應(yīng)用實踐
(一)編碼與使用
基于MybatisPlus提供一個內(nèi)置封裝的服務(wù)類QueueServiceImpl
,透明的實現(xiàn)查詢詳情流量的合并與拆分,使用者可屏蔽內(nèi)部實現(xiàn)。
<dependency> <groupId>xin.altitude.cms</groupId> <artifactId>ucode-cms-common</artifactId> <version>1.4.4</version> </dependency>
對于一定時間區(qū)間內(nèi)的所有請求,合并成一條請求處理。
@Override public BuOrder getOrderById(Long orderId) { return getById(orderId); }
舉例說明,如果特定時間區(qū)間內(nèi)匯集了相同的主鍵請求,那么合并后的請求查詢一次數(shù)據(jù)庫便能夠響應(yīng)所有的請求。
子類重寫父類方法,可修改合并與拆分的行為。
@Override protected RequstConfig createRequstConfig() { RequstConfig config = new RequstConfig(); /* 單次最大合并請求數(shù)量 */ config.setMaxRequestSize(100); /* 核心線程池大小 */ config.setCorePoolSize(1); /* 請求間隔(毫秒) */ config.setRequestInterval(200); return config; }
實現(xiàn)細(xì)節(jié)
1、ConcurrentLinkedQueue
使用ConcurrentLinkedQueue
并發(fā)安全隊列用于緩沖和接收請求,定時任務(wù)以固定頻率從隊列中消費數(shù)據(jù),將多條請求條件合并后匯總查詢。
2、CompletableFuture
CompletableFuture
類是合并與拆分的關(guān)鍵類,原始請求將查詢條件封裝成CompletableFuture
對象,提交到隊列中后陷入阻塞,定時任務(wù)分批次組裝查詢條件,得到結(jié)果后將結(jié)果拆分并存入CompletableFuture
對象中,原始請求線程被喚醒,繼續(xù)響應(yīng)用戶請求。
其它應(yīng)用場景
應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫間流量的合并請求與拆分,首先提高數(shù)據(jù)庫連接資源(稀缺資源)利用率,其次提高網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)傳輸效率。100條數(shù)據(jù)收發(fā)100次與100條數(shù)據(jù)收發(fā)一次的效率差別。
1、服務(wù)間接口調(diào)用
服務(wù)間API接口調(diào)用同樣適用于流量的合并與拆分:比如向訂單服務(wù)發(fā)送Http API請求,同一時刻有100個用戶發(fā)起查詢請求,使用流量合并與拆分的思想可將多個訂單查詢請求轉(zhuǎn)換成批查詢請求,得到結(jié)果后分發(fā)到不同的請求線程,響應(yīng)用戶請求。
小結(jié)
在本文中,選用的隊列是本地并發(fā)安全的隊列,在分布式系統(tǒng)中,本地隊列是否合適?此處選用本地隊列基于兩點考慮:一是無嚴(yán)格的分布式的需求;二是CompletableFuture
類不支持序列化。考慮使用Redis做分布式隊列的想法無法實現(xiàn),你用本地隊列,盡管會有少量查詢條件數(shù)據(jù)冗余(不影響結(jié)果),回避了分布式隊列的網(wǎng)絡(luò)IO延遲,反而有更優(yōu)的查詢效率。
本方案僅在高并發(fā)場景受益,屬于針對并發(fā)場景進(jìn)行架構(gòu)的優(yōu)化,普通項目使用常規(guī)操作即可。
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