java循环数组实现滑动窗口限流

什么是滑动窗口限流

滑动窗口是一种流量控制算法,它以窗口大小来限制并发流量或请求,可以有效地保护系统免于过载,防止系统崩溃。

滑动窗口的实现方法很多,其中最常用的是基于循环数组的滑动窗口。在这种方式下,我们会维护一个长度为windowSize的数组,每个元素表示某个时刻的请求量或者响应时间。窗口会随着时间往前滑动,删除最老的元素,加入最新的元素。这个滑动过程就相当于一个固定大小的滑动窗口,窗口中的数据可以用来判断当前的请求是否达到阈值。

Java实现滑动窗口

我们可以使用Java中的ConcurrentLinkedDeque作为循环数组来实现滑动窗口。ConcurrentLinkedDeque是Java集合类库中的一个双端队列,支持并发操作,并有removeFirstOccurrence命令可以删除双端队列中的指定元素。我们可以将循环数组视为一个环形的双端队列,然后用ConcurrentLinkedDeque来实现循环数组的环状存储。

java循环数组实现滑动窗口限流

代码示例:


public class RateLimiter {
// 滑动窗口大小
private int windowSize;
// 请求总量
private AtomicInteger requestCount = new AtomicInteger(0);
// 循环数组
private ConcurrentLinkedDeque window = new ConcurrentLinkedDeque();

public RateLimiter(int windowSize) {
this.windowSize = windowSize;
}

public boolean tryAcquire() {
long now = System.currentTimeMillis();

// 删除窗口左侧非当前时间窗口中的请求
while (window.size() > 0 && window.peekFirst() < now - windowSize) {
window.removeFirstOccurrence(window.peekFirst());
}

// 判断当前窗口中请求是否超出阈值
if (window.size() < windowSize) {
window.addLast(now);
return true;
} else {
return false;
}
}
}

滑动窗口限流的应用

滑动窗口限流算法广泛应用于微服务架构中的服务治理环节。例如,我们可以在服务网关中使用滑动窗口算法来限制API接口的并发请求数量,以保证微服务的可靠性和稳定性。

另外,滑动窗口算法也可以用于Web应用防护中,比如设置一个滑动时间窗口来限制每个IP地址在一定时间内发送的HTTP请求次数,以防止恶意攻击和DoS攻击。

总之,滑动窗口限流是一种简单、高效、灵活的流量控制算法,可以帮助我们优化系统的并发性、可用性和可靠性,提高系统的容错能力和性能稳定性。

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