Disruptor框架

java教程 1 年前 0 14

Martin Fowler在自己网站上写了一篇LMAX架构的文章，LMAX是一种运行在JVM平台上的新型零售金融交易平台，该平台能够以很低的延迟产生大量交易，大量交易是多少呢？单个线程达到了每秒处理6百万订单的TPS，虽然业务逻辑是纯内存操作，但每秒处理6百万订单的TPS已经高的惊人了。那么，是什么支撑了LMAX单个线程能达到每秒处理6百万订单呢？答案就是Disruptor。

Disruptor是一个开源的并发框架，其于2011年获得了Duke’s 程序框架创新奖，采用事件源驱动方式，能够在无锁的情况下实现网络的Queue并发操作。

2 Disruptor框架简介

Disruptor框架内部核心的数据结构是Ring Buffer，Ring Buffer是一个环形的数组，Disruptor框架以Ring Buffer为核心实现了异步事件处理的高性能架构；JDK的BlockingQueue相信大家都用过，其是一个阻塞队列，内部通过锁机制实现生产者和消费者之间线程的同步。跟BlockingQueue一样，Disruptor框架也是围绕Ring Buffer实现生产者和消费者之间数据的交换，只不过Disruptor框架性能更高，笔者曾经在同样的环境下拿Disruptor框架跟ArrayBlockingQueue做过性能测试，Disruptor框架处理数据的性能比ArrayBlockingQueue的快几倍。

Disruptor框架性能为什么会更好呢？其有以下特点：

预加载内存可以理解为使用了内存池；
无锁化
单线程写
消除伪共享
使用内存屏障
序号栅栏机制

3 相关概念

Disruptor:是使用Disruptor框架的核心类，持有RingBuffer、消费者线程池、消费者集合ConsumerRepository和消费者异常处理器ExceptionHandler等引用；

Ring Buffer: RingBuffer处于Disruptor框架的中心位置，其是一个环形数组，环形数组的对象采用预加载机制创建且能重用，是生产者和消费者之间交换数据的桥梁，其持有Sequencer的引用；

Sequencer: Sequencer是Disruptor框架的核心，实现了所有并发算法，用于生产者和消费者之间快速、正确地传递数据，其有两个实现类SingleProducerSequencer和MultiProducerSequencer。

Sequence:Sequence被用来标识Ring Buffer和消费者Event Processor的处理进度，每个消费者Event Processor和Ring Buffer本身都分别维护了一个Sequence，支持并发操作和顺序写，其也通过填充缓存行的方式来消除伪共享从而提高性能。

Sequence Barrier:Sequence Barrier即为序号屏障，通过追踪生产者的cursorSequence和每个消费者（ EventProcessor）的sequence的方式来协调生产者和消费者之间的数据交换进度，其实现类ProcessingSequenceBarrier持有的WaitStrategy等待策略类是实现序号屏障的核心。

Wait Strategy:Wait Strategy是决定消费者如何等待生产者的策略方式，当消费者消费速度过快时，此时是不是要让消费者等待下，此时消费者等待是通过锁的方式实现还是无锁的方式实现呢？

Event Processor:Event Processor可以理解为消费者线程，该线程会一直从Ring Buffer获取数据来消费数据，其有两个核心实现类：BatchEventProcessor和WorkProcessor。

Event Handler:Event Handler可以理解为消费者实现业务逻辑的Handler，被BatchEventProcessor类引用，在BatchEventProcessor线程的死循环中不断从Ring Buffer获取数据供Event Handler消费。

Producer:生产者，一般用RingBuffer.publishEvent来生产数据。

4 入门DEMO

// LongEvent.java
public class LongEvent
{
    private long value;

    public void set(long value)
    {
        this.value = value;
    }

    public long get() {
        return this.value;
    }
}

// LongEventFactory.java
public class LongEventFactory implements EventFactory<LongEvent>
{
    @Override
    public LongEvent newInstance()
    {
        return new LongEvent();
    }
}

// LongEventHandler.java
public class LongEventHandler implements EventHandler<LongEvent>
{
    @Override
    public void onEvent(LongEvent event, long sequence, boolean endOfBatch)
    {
        System.out.println(new Date() + ":Event-" + event.get());
    }
}

// LongEventTranslatorOneArg.java
public class LongEventTranslatorOneArg implements EventTranslatorOneArg<LongEvent, ByteBuffer> {
    @Override
    public void translateTo(LongEvent event, long sequence, ByteBuffer buffer) {
        event.set(buffer.getLong(0));
    }
}

// LongEventMain.java
public class LongEventMain
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        int bufferSize = 1024;
        final Disruptor<LongEvent> disruptor = new Disruptor<LongEvent>(
                new LongEventFactory(),
                bufferSize,
                Executors.newSingleThreadExecutor(),
                ProducerType.SINGLE,
                new YieldingWaitStrategy()
        );

        disruptor.handleEventsWith(new LongEventHandler());
        disruptor.start();


        RingBuffer<LongEvent> ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(8);
        for (long l = 0; true; l++)
        {
            bb.putLong(0, l);
            ringBuffer.publishEvent(new LongEventTranslatorOneArg(), bb);
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

输出结果：