SpringBoot+Disruptor实现特快高并发处理

01、背景

最近在项目里用到了Disruptor做消息队列——没错，你没看错，不是Kafka，也不是RabbitMQ。Disruptor最大的一个特点，就是快。当然，它还是开源的。这篇文章，就带你快速认识一下它，并记录一个基础的入门示例。

02、Disruptor 介绍

先来聊聊Disruptor的来头。它可不是凭空冒出来的，而是有深厚的“实战血统”：

1. 它出身于英国的外汇交易公司LMAX，最初就是为了解决内存队列的延迟问题而生的。有意思的是，团队在性能测试中发现，它的延迟竟然能和I/O操作处于同一个数量级。基于它构建的系统，单线程就能轻松扛住每秒600万笔订单。2010年在QCon大会上一经亮相，就迅速吸引了业界的目光。
2. 简单来说，Disruptor是一个开源的Ja va框架，它的核心设计目标，就是在经典的生产者-消费者问题上，追求极致的吞吐量和最低的延迟。
3. 从功能上看，它确实实现了“队列”的功能，而且是一个有界队列。所以，它的应用场景自然就是那些典型的“生产者-消费者”模型了。
4. 除了是LMAX在线交易平台的核心引擎，让订单处理飙到600万TPS之外，Disruptor在金融领域之外也大有可为。任何对性能有苛刻要求的应用，引入它都可能带来显著的提升。
5. 其实，与其说Disruptor是一个框架，不如说它代表了一种高性能的设计思路。但凡你的程序里涉及“并发、缓冲区、生产者-消费者模型、事务处理”这些元素，Disruptor都提供了一套大幅提升TPS的成熟方案。

03、Disruptor 的核心概念

理解Disruptor，得从它的核心概念入手。下面这些概念，既是领域模型，也直接对应着代码中的核心对象，弄懂了它们，就明白了Disruptor是如何运转的。

04、Ring Buffer

顾名思义，环形缓冲区。在早期版本中，RingBuffer是绝对的主角，但从3.0开始，它的职责被精简了——现在它只负责存储和更新通过Disruptor交换的数据（也就是事件）。在一些更高级的玩法中，你甚至可以用自己的实现来完全替换掉它。

05、Sequence Disruptor

Disruptor通过一个单调递增的序号来管理所有交换的数据。整个处理流程，就是沿着这个序号逐个推进的。Sequence对象用来跟踪特定事件处理者（比如RingBuffer或某个Consumer）的处理进度。你可能会问，用AtomicLong不行吗？当然可以，但Disruptor专门定义Sequence，还有一个更重要的目的：防止不同Sequence之间发生CPU缓存伪共享（False Sharing）问题。这可是Disruptor实现高性能的一个关键窍门。（关于伪共享，网上资料很多，这里就不展开了。）

06、Sequencer

Sequencer才是Disruptor真正的核心。这个接口有两个实现类：SingleProducerSequencer和MultiProducerSequencer。它们定义了一套精妙的并发算法，确保数据能在生产者和消费者之间既快速又正确地传递。

07、Sequence Barrier

你可以把它看作一个“协调员”。它持有对RingBuffer主发布序列（Sequence）以及当前消费者所依赖的其他消费者Sequence的引用。同时，Sequence Barrier还定义了判断消费者是否还有事件可处理的逻辑。

08、Wait Strategy

等待策略。它决定了消费者如何等待下一个事件的到来。Disruptor非常贴心地提供了多种策略，比如阻塞等待、忙等待等，针对不同的业务场景，你可以选择最适合的那一个，以达到最佳的性能表现。

09、Event

在Disruptor的语境里，生产者和消费者之间流通的数据就叫事件（Event）。需要注意的是，Disruptor本身并没有规定Event的具体类型，它完全由使用者来定义。

10、EventProcessor

EventProcessor持有特定消费者的Sequence，并提供了一个事件循环（Event Loop），这个循环会负责调用你实现的事件处理逻辑。

11、EventHandler

这是Disruptor定义的事件处理接口，需要由用户来实现。你的核心业务逻辑就写在这里，它是消费者功能的真正体现。

12、Producer

生产者，泛指所有调用Disruptor发布事件的用户代码。Disruptor很灵活，没有为此定义任何特定的接口或类型。

上面这张图，清晰地勾勒出了Disruptor这些核心概念之间的关系，值得多看两眼。

13、案例-demo

理论说了这么多，是时候动手了。下面通过8个步骤，带你快速把Disruptor“请”进你的SpringBoot项目。

1、添加 pom.xml 依赖

    com.lmax
    disruptor
    3.3.4

2、消息体 Model

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

3、构造 EventFactory

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

4、构造 EventHandler - 消费者

@Slf4j
publicclass HelloEventHandler implements EventHandler {
    @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

/**
 * 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 getBean(Class clazz) {
        return applicationContext.getBean(clazz);
    }
}

6、构造 MQManager

@Configuration
publicclass MQManager {

    @Bean("messageModel")
    public RingBuffer messageModelRingBuffer() {
        //定义用于事件处理的线程池，Disruptor通过ja va.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 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 ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();

        return ringBuffer;
    }
}

7、构造 Mqservice 和实现类 - 生产者

public interface DisruptorMqService {

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

@Slf4j
@Component
@Service
publicclass DisruptorMqServiceImpl implements DisruptorMqService {

    @Autowired
    private RingBuffer 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

@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);
    }
}

运行测试，控制台输出如下，可以看到生产者发布消息和消费者处理消息是异步进行的：

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

说到底，生产者-消费者模式并不稀奇，用常见的消息队列也能轻松实现。那么Disruptor的独特价值在哪呢？关键在于，它是在内存中实现了一个无锁的环形队列。正是这个“内存级”和“无锁”的设计，让它拥有了碾压传统方案的高性能。

希望这篇SpringBoot整合Disruptor的入门指南，能帮你打开高性能队列开发的新思路。