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无锁并发框架Disruptor一、Disruptor的原理二、Disruptor的使用1. 定义数据对象2. 定义数据处理逻辑3. 创建Disruptor对象4. 注册消费者事件处理器5. 启动Disruptor6. 发布Event

小故事

无锁并发框架Disruptor

Disruptor是一个无锁并发框架,用于高性能数据传输。它的核心思想是将数据在生产者线程和消费者线程之间高效地传输,而不需要使用传统的互斥锁等同步机制。下面我们来详细介绍一下Disruptor的原理和使用。

一、Disruptor的原理

Disruptor的核心是一个环形缓冲区,生产者线程将数据写入缓冲区,消费者线程从缓冲区中读取数据。这个环形缓冲区的大小是2的n次方,这样就可以通过位运算来快速计算数据在缓冲区中的位置,从而减少了对锁的需要。

为了避免生产者和消费者线程之间的竞争,Disruptor采用了一种叫做“ring buffer”的数据结构。这个ring buffer由多个slot(插槽)组成,每个插槽都存储了一个数据对象。Disruptor还有一个叫做“sequence”的数据结构,用于记录每个消费者线程上一次读取的数据对象的序号。生产者线程将数据对象写入ring buffer中的一个可用插槽,然后增加sequence的值,表示数据对象的序号增加了1;消费者线程会不断地检查其对应的序号,如果序号小于生产者线程的序号,说明该数据对象已经可用,就可以从ring buffer中读取出来。

二、Disruptor的使用

Disruptor的使用非常简单,主要包括以下几个步骤:

1. 定义数据对象

首先需要定义要在Disruptor中传输的数据对象,称为Event。Event可以有任意的数据结构,只要满足业务需求即可。

public class Event {

private int id;

private String name;

// getters and setters

}

2. 定义数据处理逻辑

Disruptor的数据处理逻辑,即Event处理器,需要实现EventHandler接口。EventHandler中只有一个onEvent方法,用于处理Event。Event处理器需要在Disruptor启动之前创建并注册。

public class EventHandlerImpl implements EventHandler {

@Override

public void onEvent(Event event, long sequence, boolean endOfBatch) throws Exception {

// 处理Event

System.out.println("消费者处理Event:" + event.getId() + " " + event.getName());

}

}

3. 创建Disruptor对象

使用Disruptor需要创建一个Disruptor对象,这个对象用于管理Disruptor的所有操作。Disruptor的构造函数需要传入事件工厂、ring buffer大小、线程池等参数。事件工厂是用于初始化事件的,ring buffer大小必须是2的n次方。线程池用于处理Event。

EventFactory factory = new EventFactoryImpl();

int bufferSize = 1024;

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(

4, 4, 0, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<>());

Disruptor disruptor = new Disruptor<>(factory, bufferSize, executor);

4. 注册消费者事件处理器

将消费者的Event处理器注册到Disruptor中:

disruptor.handleEventsWith(new EventHandlerImpl());

5. 启动Disruptor

Disruptor对象创建后,需要启动它,开启生产者和消费者线程:

disruptor.start();

6. 发布Event

发布Event的方式有两种:一种是使用Disruptor的publishEvent方法,这个方法是线程安全的;另一种是使用RingBuffer的publish方法,这个方法需要保证并发安全。

// 使用Disruptor的publishEvent方法

disruptor.publishEvent((event, sequence) -> {

event.setId(1);

event.setName("test");

});

// 使用RingBuffer的publish方法

RingBuffer ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();

long sequence = ringBuffer.next();

try {

Event event = ringBuffer.get(sequence);

event.setId(1);

event.setName("test");

} finally {

ringBuffer.publish(sequence);

}

关闭Disruptor

停止生产者和消费者线程,关闭Disruptor:

disruptor.shutdown();

以上就是使用Disruptor的基本步骤。Disruptor的具体实现和使用还有很多细节,需要根据具体业务场景进行调整和优化。

小故事

有一个小镇上有一个酒吧,里面的服务员要同时处理多个顾客点的酒水,所以他们想出了一个高效的方法——在一个转盘上放置每个顾客点的酒水,服务员只需要轮流地拿取转盘上的酒水即可。

这个转盘就好比Disruptor中的RingBuffer,它是一个环形缓冲区,用于存储事件对象。多个生产者可以将事件对象放入RingBuffer中,并且消费者也可以从中获取并处理这些事件。在Disruptor中,每个事件对象都有一个序号,这个序号可以作为生产者和消费者之间的交互标识,保证每个事件只被处理一次。

在服务员的例子中,当所有的酒水都被放置在转盘上后,服务员们就可以开始轮流地取酒水了。在Disruptor中也是类似的,当RingBuffer中有事件时,消费者就可以开始处理这些事件了。为了避免同步问题,Disruptor使用了无锁(Lock-free)的方式实现,使得多个线程可以同时访问RingBuffer,从而提高了并发处理的效率。

总之,Disruptor使用环形缓冲区和无锁的方式实现了高效的并发处理,使得多个生产者和消费者可以同时访问RingBuffer,从而提高了系统的吞吐量和性能。

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