SpringBoot + Disruptor 实现特快高并发处理，支撑每秒 600 万订单无压力！

01、背景
02、Disruptor 介绍
03、Disruptor 的核心概念
04、Ring Buffer
05、Sequence Disruptor
06、Sequencer
07、Sequence Barrier
08、Wait Strategy
09、Event
10、EventProcessor
11、EventHandler
12、Producer
13、案例-demo
14、总结

01、背景

工作中遇到项目使用 Disruptor 做消息队列，对你没看错，不是 Kafka，也不是 rabbitmq；Disruptor 有个最大的优点就是快，还有一点它是开源的哦，下面做个简单的记录。

02、Disruptor 介绍

Disruptor 是英国外汇交易公司 LMAX 开发的一个高性能队列，研发的初衷是解决内存队列的延迟问题（在性能测试中发现竟然与 I/O 操作处于同样的数量级）。基于 Disruptor 开发的系统单线程能支撑每秒 600 万订单，2010 年在 QCon 演讲后，获得了业界关注。
Disruptor 是一个开源的 Java 框架，它被设计用于在生产者---消费者（producer-consumer problem，简称 PCP）问题上获得尽量高的吞吐量（TPS）和尽量低的延迟。
从功能上来看，Disruptor 是实现了"队列"的功能，而且是一个有界队列。那么它的应用场景自然就是"生产者-消费者"模型的应用场合了。
Disruptor 是 LMAX 在线交易平台的关键组成部分，LMAX 平台使用该框架对订单处理速度能达到 600 万 TPS，除金融领域之外，其他一般的应用中都可以用到 Disruptor，它可以带来显著的性能提升。
其实 Disruptor 与其说是一个框架，不如说是一种设计思路，这个设计思路对于存在"并发、缓冲区、生产者---消费者模型、事务处理"这些元素的程序来说，Disruptor 提出了一种大幅提升性能（TPS）的方案。
Disruptor 的 github 主页：github.com/LMAX-Exchan...

03、Disruptor 的核心概念

先从了解 Disruptor 的核心概念开始，来了解它是如何运作的。下面介绍的概念模型，既是领域对象，也是映射到代码实现上的核心对象。

04、Ring Buffer

如其名，环形的缓冲区。曾经 RingBuffer 是 Disruptor 中的最主要的对象，但从 3.0 版本开始，其职责被简化为仅仅负责对通过 Disruptor 进行交换的数据（事件）进行存储和更新。在一些更高级的应用场景中，Ring Buffer 可以由用户的自定义实现来完全替代。

05、Sequence Disruptor

通过顺序递增的序号来编号管理通过其进行交换的数据（事件），对数据(事件)的处理过程总是沿着序号逐个递增处理。一个 Sequence 用于跟踪标识某个特定的事件处理者( RingBuffer/Consumer )的处理进度。虽然一个 AtomicLong 也可以用于标识进度，但定义 Sequence 来负责该问题还有另一个目的，那就是防止不同的 Sequence 之间的 CPU 缓存伪共享(Flase Sharing)问题。（注：这是 Disruptor 实现高性能的关键点之一，网上关于伪共享问题的介绍已经汗牛充栋，在此不再赘述）。

06、Sequencer

Sequencer 是 Disruptor 的真正核心。此接口有两个实现类 SingleProducerSequencer、MultiProducerSequencer ，它们定义在生产者和消费者之间快速、正确地传递数据的并发算法。

07、Sequence Barrier

用于保持对 RingBuffer 的 main published Sequence 和 Consumer 依赖的其它 Consumer 的 Sequence 的引用。Sequence Barrier 还定义了决定 Consumer 是否还有可处理的事件的逻辑。

08、Wait Strategy

定义 Consumer 如何进行等待下一个事件的策略。（注：Disruptor 定义了多种不同的策略，针对不同的场景，提供了不一样的性能表现）

09、Event

在 Disruptor 的语义中，生产者和消费者之间进行交换的数据被称为事件(Event)。它不是一个被 Disruptor 定义的特定类型，而是由 Disruptor 的使用者定义并指定。

10、EventProcessor

EventProcessor 持有特定消费者(Consumer)的 Sequence，并提供用于调用事件处理实现的事件循环(Event Loop)。

11、EventHandler

Disruptor 定义的事件处理接口，由用户实现，用于处理事件，是 Consumer 的真正实现。

12、Producer

即生产者，只是泛指调用 Disruptor 发布事件的用户代码，Disruptor 没有定义特定接口或类型。

Disruptor 核心概念图

13、案例-demo

通过下面 8 个步骤，你就能将 Disruptor Get 回家啦：

1、添加 pom.xml 依赖

xml 复制代码

<dependency>
    <groupId>com.lmax</groupId>
    <artifactId>disruptor</artifactId>
    <version>3.3.4</version>
</dependency>

2、消息体 Model

arduino 复制代码

/**
 * 消息体
 */
@Data
public class MessageModel {
    private String message;
}

3、构造 EventFactory

typescript 复制代码

public class HelloEventFactory implements EventFactory<MessageModel> {
    @Override
    public MessageModel newInstance() {
        return new MessageModel();
    }
}

4、构造 EventHandler - 消费者

typescript 复制代码

@Slf4j
publicclass HelloEventHandler implements EventHandler<MessageModel> {
    @Override
    public void onEvent(MessageModel event, long sequence, boolean endOfBatch) {
        try {
            //这里停止1000ms是为了确定消费消息是异步的
            Thread.sleep(1000);
            log.info("消费者处理消息开始");
            if (event != null) {
                log.info("消费者消费的信息是：{}",event);
            }
        } catch (Exception e) {
            log.info("消费者处理消息失败");
        }
        log.info("消费者处理消息结束");
    }
}

5、构造 BeanManager

typescript 复制代码

/**
 * 获取实例化对象
 */
@Component
publicclass BeanManager implements ApplicationContextAware {

    privatestatic 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);
    }

    publicstatic <T> T getBean(Class<T> clazz) {
        return applicationContext.getBean(clazz);
    }
}

6、构造 MQManager

java 复制代码

@Configuration
publicclass MQManager {

    @Bean("messageModel")
    public RingBuffer<MessageModel> messageModelRingBuffer() {
        //定义用于事件处理的线程池，Disruptor通过java.util.concurrent.ExecutorSerivce提供的线程来触发consumer的事件处理
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);

        //指定事件工厂
        HelloEventFactory factory = new HelloEventFactory();

        //指定ringbuffer字节大小，必须为2的N次方（能将求模运算转为位运算提高效率），否则将影响效率
        int bufferSize = 1024 * 256;

        //单线程模式，获取额外的性能
        Disruptor<MessageModel> disruptor = new Disruptor<>(factory, bufferSize, executor,
                ProducerType.SINGLE, new BlockingWaitStrategy());

        //设置事件业务处理器---消费者
        disruptor.handleEventsWith(new HelloEventHandler());

        // 启动disruptor线程
        disruptor.start();

        //获取ringbuffer环，用于接取生产者生产的事件
        RingBuffer<MessageModel> ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();

        return ringBuffer;
    }
}

7、构造 Mqservice 和实现类 - 生产者

perl 复制代码

public interface DisruptorMqService {

    /**
     * 消息
     * @param message
     */
    void sayHelloMq(String message);
}

less 复制代码

@Slf4j
@Component
@Service
publicclass DisruptorMqServiceImpl implements DisruptorMqService {

    @Autowired
    private RingBuffer<MessageModel> messageModelRingBuffer;


    @Override
    public void sayHelloMq(String message) {
        log.info("record the message: {}",message);
        //获取下一个Event槽的下标
        long sequence = messageModelRingBuffer.next();
        try {
            //给Event填充数据
            MessageModel event = messageModelRingBuffer.get(sequence);
            event.setMessage(message);
            log.info("往消息队列中添加消息：{}", event);
        } catch (Exception e) {
            log.error("failed to add event to messageModelRingBuffer for : e = {},{}",e,e.getMessage());
        } finally {
            //发布Event，激活观察者去消费，将sequence传递给改消费者
            //注意最后的publish方法必须放在finally中以确保必须得到调用；如果某个请求的sequence未被提交将会堵塞后续的发布操作或者其他的producer
            messageModelRingBuffer.publish(sequence);
        }
    }
}

8、构造测试类及方法

less 复制代码

@Slf4j
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = DemoApplication.class)
public class DemoApplicationTests {

    @Autowired
    private DisruptorMqService disruptorMqService;
    /**
     * 项目内部使用Disruptor做消息队列
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void sayHelloMqTest() throws Exception{
        disruptorMqService.sayHelloMq("消息到了，Hello world!");
        log.info("消息队列已发送完毕");
        //这里停止2000ms是为了确定是处理消息是异步的
        Thread.sleep(2000);
    }
}

测试运行结果：

yaml 复制代码

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  : 往消息队列中添加消息：MessageModel(message=消息到了，Hello world!)
2020-04-05 14:31:18.545  INFO 7274 --- [           main] c.e.utils.demo.DemoApplicationTests      : 消息队列已发送完毕
2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消费者处理消息开始
2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消费者消费的信息是：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    : 消费者处理消息结束

14、总结

其实生成者 -> 消费者模式是很常见的，通过一些消息队列也可以轻松做到上述的效果。不同的地方在于，Disruptor 是在内存中以队列的方式去实现的，而且是无锁的。这也是 Disruptor 为什么高效的原因。