Disruptor 分析

什么是 Disruptor？

Disruptor是一个高性能的异步处理框架，或者可以认为是最快的消息框架（轻量的JMS），也可以认为是一个观察者模式的实现，或者事件监听模式的实现

性能远远高于传统的BlockingQueue容器

Disruptor使用观察者模式，主动将消息发送给消费者，而不是等消费者从队列中取，在无锁的情况下, 实现queue（环形, RingBuffer）的并发操作, 性能远高于BlockingQueue

Disruptor 的设计思想

环形数组结构

为了避免垃圾回收，使用数组，数组对处理器的缓存机制更加友好

数组长度为 2^n，通过位运算，加快定位速度，下标采用递增的方式，不用担心索引溢出

无锁设计

每个生产者或者消费者线程，会先申请可以操作的元素在数组中的位置，申请到之后，直接在该位置写入或者读取数据

Disruptor 实现生产消费模型

pom

<dependency>
    <groupId>com.lmax</groupId>
    <artifactId>disruptor</artifactId>
    <version>3.2.1</version>
</dependency>

LongEvent

// 声明一个Event来包含需要传递的数据
public class LongEvent {
    private Long value;

    public Long getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(Long value) {
        this.value = value;
    }
}

LongEventFactory

// Event工厂
public class LongEventFactory implements EventFactory<LongEvent> {

    public LongEvent newInstance() {
        return new LongEvent();
    }
}

LongEventHandler

// 事件消费者
public class LongEventHandler implements EventHandler<LongEvent> {

    public void onEvent(LongEvent event, long sequence, boolean endOfBatch) throws Exception {
        System.out.println("消费者:"+event.getValue());
    }
}

LongEventProducer

public class LongEventProducer {
    private RingBuffer<LongEvent> ringBuffer;

    public LongEventProducer(RingBuffer<LongEvent> ringBuffer) {
        this.ringBuffer = ringBuffer;
    }

    public void onData(ByteBuffer byteBuffer) {
        // 获取事件队列下标位置
        long sequence = ringBuffer.next();
        try {
            // 取出空队列
            LongEvent longEvent = ringBuffer.get(sequence);
            // 赋值
            longEvent.setValue(byteBuffer.getLong(0));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("生产者发送数据。。。");
            // 发送数据
            ringBuffer.publish(sequence);
        }
    }
}

Main

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建可缓存线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        // 创建工厂
        EventFactory eventFactory = new LongEventFactory();
        // 创建ringBufferSize
        int ringBufferSize = 1024 * 1024;
        // 创建disruptor
        // MULTI表示可以多个生产者
        Disruptor<LongEvent> longEventDisruptor = new Disruptor<LongEvent>(eventFactory, ringBufferSize, executorService, ProducerType.MULTI, new YieldingWaitStrategy());
        // 注册消费者
        longEventDisruptor.handleEventsWith(new LongEventHandler());
        // 启动
        longEventDisruptor.start();
        // 创建RingBuffer容器
        RingBuffer<LongEvent> ringBuffer = longEventDisruptor.getRingBuffer();
        // 创建生产者
        LongEventProducer longEventProducer = new LongEventProducer(ringBuffer);
        // 指定缓冲区大小
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(8);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            byteBuffer.putLong(0, i);
            longEventProducer.onData(byteBuffer);
        }
        executorService.shutdown();
        longEventDisruptor.shutdown();
    }
}

什么是 RingBuffer

它是一个环（首尾相接的环），作用是存储数据，实现不同线程之间的数据传输

RingBuffer 每块区是拥有一个序号的，这个序号指向环形数组结构的下一个可用元素

随着不断地写进了填充这个圆环，这个指针序号会不断地递增，直到绕过这个环

如果圆环满了，它会将金数据覆盖，如上图：现在12的区域的下个区域目前是3，如果有新的数据到来，那么指针往下移的时候就会把区域3的数据给覆盖变成13，框架提供了一系列帮助我们平行消费的监控，会很好的控制生产者和消费者之间的速度，从而达到生产和消费之间的平衡

RingBuffer 为什么效率高？

采用数组，数组支持索引访问

数组的内存分配是预先加载的，一但指定大小创建后，就一直存在，这也意味着不需要花大量的时间做垃圾回收，而阻塞队列采用链表实现，需要不断的删除、创建节点

Disruptor的核心概念

• RingBuffer：Disruptor 底层数据结构实现，核心类，是线程间交换数据的中转地

• Sequence：序号，声明一个序号，用于跟踪 ringbuffer 中任务的变化和消费者的消费情况

• Sequencer：生产者与缓存 RingBuffer 之间的桥梁，单生产者与多生产者分别对应于两个实现SingleProducerSequencer 与 MultiProducerSequencer，Sequencer 用于向 RingBuffer 申请空间，使用 publish 方法通过 waitStrategy 通知所有在等待可消费事件的 SequenceBarrie
• SequenceBarrier：序号栅栏，管理和协调生产者的游标序号和各个消费者的序号，确保生产者不会覆盖消费者未来得及处理的消息，确保存在依赖的消费者之间能够按照正确的顺序处理

• WaitStrategy：有多种实现，用以表示当无可消费事件时，消费者的等待策略

• Event：消费事件

• EventProcessor：事件处理器，监听 RingBuffer 的事件，并消费可用事件，从 RingBuffer 读取的事件会交由实际的生产者实现类来消费，它会一直侦听下一个可用的序号，直到该序号对应的事件已经准备好

• EventHandler：业务处理器，是实际消费者的接口，完成具体的业务逻辑实现，第三方实现该接口，代表着消费者

• Producer：生产者接口，第三方线程充当该角色，producer 向 RingBuffer 写入事件