java实现系统限流及IP限流

电玩女神 2022-05-08 12:54 275阅读 0赞

# Java 对IP请求进行限流. #

高并发系统下, 有三把利器 **缓存 降级 限流.**

*  缓存: 将常用数据缓存起来, 减少数据库或者磁盘IO
 *  降级: 保护核心系统, 降低非核心业务请求响应
 *  限流: 在某一个时间窗口内对请求进行限速, 保护系统

本文主要介绍限流, 常见限流算法中又分为计数器算法, 漏桶算法, 令牌桶算法.

### 计数器算法 ###

比较简单, 直接用一个map + counter即可实现. 请求来了, 以IP为key,

查询下之前响应次数, 如果调用次数超出MAX\_COUT, 返回失败, 属于简单粗暴型选手.

### 漏桶算法 ###

请求全部进入漏桶, 漏桶恒定速率输出反馈. 这样可以保证**数据传输平滑**,

但是无法预防**突发大量请求,** 一秒来了100个请求, 都要阻塞排队, 从小水管输出数据.

![1285727-20180112144538957-1049403459.png][]

### 令牌桶算法 ###

令牌桶是以固定速度往桶里存令牌, 例如一秒存1000个令牌, 业务请求来了, 直接从桶里获取令牌响应输出.

跟漏桶的差异在于, 他可以预存令牌, 如果一秒钟来了100个请求, 桶里有100个令牌,

那么可以立刻响应给客户端, 而不是排队输出.

![1285727-20180112143925910-463596524.png][]

### 令牌桶的实现 ###

guava中提供了令牌桶的一个封装实现RateLimiter, 可以直接调用, 省的我们自己包装ConcurrentHashMap + Timer.

我们预设的场景是服务器端提供一个API供不同客户端查询, 要限流每个IP每秒只能调用两次该API.

首先要定义一个服务器端的缓存, 定期清理即可, 缓存 IP : 令牌桶

// 根据IP分不同的令牌桶, 每天自动清理缓存
        private static LoadingCache<String, RateLimiter> caches = CacheBuilder.newBuilder()
                .maximumSize(1000)
                .expireAfterWrite(1, TimeUnit.DAYS)
                .build(new CacheLoader<String, RateLimiter>() {
                    @Override
                    public RateLimiter load(String key) throws Exception {
                        // 新的IP初始化 (限流每秒两个令牌响应)
                        return RateLimiter.create(2);
                    }
                });

然后在业务代码中进行限流调用

private static void login(int i) throws ExecutionException {
            // 模拟IP的key
            String ip = String.valueOf(i).charAt(0) + "";
            RateLimiter limiter = caches.get(ip);
    
            if (limiter.tryAcquire()) {
                System.out.println(i + " success " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.sss").format(new Date()));
            } else {
                System.out.println(i + " failed " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.sss").format(new Date()));
            }
        }

模拟客户端调用

for (int i = 1000; ;) {//模拟同一个ip请求多次
                // 模拟实际业务请求
                Thread.sleep(100);
                login(i);
            }

完整代码

public class doLimit {
    
        // 根据IP分不同的令牌桶, 每天自动清理缓存
        private static LoadingCache<String, RateLimiter> caches = CacheBuilder.newBuilder()
                .maximumSize(1000)
                .expireAfterWrite(1, TimeUnit.DAYS)
                .build(new CacheLoader<String, RateLimiter>() {
                    @Override
                    public RateLimiter load(String key) throws Exception {
                        // 新的IP初始化 (限流每秒两个令牌响应)
                        return RateLimiter.create(2);
                    }
                });
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
            for (int i = 1000; ;) {//模拟同一个ip请求多次
                // 模拟实际业务请求
                Thread.sleep(100);
                login(i);
            }
        }
    
        private static void login(int i) throws ExecutionException {
            // 模拟IP的key
            String ip = String.valueOf(i).charAt(0) + "";
            RateLimiter limiter = caches.get(ip);
    
            if (limiter.tryAcquire()) {
                System.out.println(i + " success " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.sss").format(new Date()));
            } else {
                System.out.println(i + " failed " + new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.sss").format(new Date()));
            }
        }
    }

测试结果  
![在这里插入图片描述][70]  
可以看到,一秒内,同一个IP只有2次访问成功,其他的将失败.

# [原文链接][Link 1] #

[1285727-20180112144538957-1049403459.png]: /images/20220508/11a03ec0736d4df5b0a11b54802c08b0.png
[1285727-20180112143925910-463596524.png]: /images/20220508/bbc9478b500e4da8ad668843db5c9f5f.png
[70]: /images/20220508/359330978c8f4d6e8569f58939eb8e9f.png
[Link 1]: https://www.cnblogs.com/xdecode/p/8275804.html