springboot項目使用Disruptor做內部消息隊列的實現(xiàn)
一、背景
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(yōu)點就是快,還有一點它是開源的哦,下面做個簡單的記錄.
二、Disruptor介紹
- Disruptor 是英國外匯交易公司LMAX開發(fā)的一個高性能隊列,研發(fā)的初衷是解決內存隊列的延遲問題(在性能測試中發(fā)現(xiàn)竟然與I/O操作處于同樣的數量級)。基于 Disruptor 開發(fā)的系統(tǒng)單線程能支撐每秒 600 萬訂單,2010 年在 QCon 演講后,獲得了業(yè)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(xiàn)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(fā)、緩沖區(qū)、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
三、Disruptor 的核心概念
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(xiàn)上的核心對象。
1. Ring Buffer
如其名,環(huán)形的緩沖區(qū)。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(xiàn)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?zhèn)喂蚕?Flase Sharing)問題。
(注:這是 Disruptor 實現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(xiàn))
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(xiàn)的事件循環(huán)(Event Loop)。
8. EventHandler
Disruptor 定義的事件處理接口,由用戶實現(xiàn),用于處理事件,是 Consumer 的真正實現(xiàn)。
9. Producer
即生產者,只是泛指調用 Disruptor 發(fā)布事件的用戶代碼,Disruptor 沒有定義特定接口或類型。

四、案例-demo
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
*/
@Data
public 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
@Slf4j
public 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
?*/
@Component
public 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
@Configuration
public 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(fā)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(jié)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(yè)務處理器---消費者
? ? ? ? disruptor.handleEventsWith(new HelloEventHandler());
? ? ? ? // 啟動disruptor線程
? ? ? ? disruptor.start();
? ? ? ? //獲取ringbuffer環(huán),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(xiàn)類-生產者
public interface DisruptorMqService {
? ? /**
? ? ?* 消息
? ? ?* @param message
? ? ?*/
? ? void sayHelloMq(String message);
}
@Slf4j
@Component
@Service
public 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(fā)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(xù)的發(fā)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(fā)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(fā)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
五、總結
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(xiàn)的,而且是無鎖的。這也是 Disruptor 為什么高效的原因。
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