山重水复疑无路，柳暗花明又一村——经典限流算法导论

浪淘沙-秦观

雾失楼台，月迷津渡，
更断肠是，欲渡黄河冰塞川。
将登太行雪满山。

残阳西下，断肠人在天涯。
马上相逢无纸笔，凭君传语，寄江北。
好把音书凭尺素，
春风不度玉门关。

前 言

限流，顾名思义，就是在一定时间内限制系统处理的请求数量，以防止系统不堪重负而崩溃。限流算法就是用来实现限流功能的一类算法。在分布式系统中，限流算法被广泛应用于各种场景，比如：

• 保护后端服务免受突发流量的冲击
• 防止缓存被恶意刷爆
• 控制并发数，提高系统稳定性

限流算法的分类

限流算法有很多种，但最常用的有以下几种：

• 令牌桶算法

令牌桶算法是一种基于令牌桶的数据结构实现的限流算法。令牌桶中存储着一定数量的令牌，每次请求到来时，会先从令牌桶中获取一个令牌，如果没有令牌可用，则拒绝请求。令牌桶算法的优点是简单易懂，实现起来也很容易。

• 漏桶算法

漏桶算法与令牌桶算法类似，但它不是基于令牌桶的数据结构，而是基于漏桶的数据结构实现的。漏桶中存储着一定数量的水，每次请求到来时，会先将请求放入漏桶中，如果漏桶已满，则拒绝请求。漏桶算法的优点是不会产生突发流量，因此更适合于处理突发流量的情况。

• 滑动窗口算法

滑动窗口算法是一种基于时间窗口的限流算法。滑动窗口算法将一段时间内（比如1秒钟）划分为多个时间窗口（比如100个窗口），每个时间窗口内最多允许处理一定数量的请求。如果在一个时间窗口内请求数超过了限制，则拒绝请求。滑动窗口算法的优点是能够动态地调整限流阈值，因此更适合于处理流量波动较大的情况。

• 分布式限流算法

分布式限流算法是在分布式系统中实现限流的一种算法。分布式限流算法通常采用一种分布式的数据结构来存储限流信息，比如Redis或ZooKeeper。分布式限流算法的优点是能够实现全局限流，从而防止单个节点成为瓶颈。

Guava RateLimiter

Guava RateLimiter是Guava库中提供的限流组件，它是基于令牌桶算法实现的。Guava RateLimiter使用非常简单，只需要指定令牌桶的大小和令牌的生成速率即可。Guava RateLimiter的优点是简单易用，而且性能也很高。

限流算法的应用场景

限流算法在分布式系统中有着广泛的应用场景，比如：

• 保护后端服务免受突发流量的冲击

当后端服务受到突发流量的冲击时，限流算法可以保护后端服务免受过载，从而防止服务崩溃。

• 防止缓存被恶意刷爆

当缓存被恶意刷爆时，限流算法可以防止缓存中的数据被全部清空，从而保证缓存的可用性。

• 控制并发数，提高系统稳定性

限流算法可以控制系统的并发数，从而防止系统因并发数过高而崩溃。

结 语

限流算法是一种非常重要的技术，它可以有效地保护分布式系统免受过载。在分布式系统的设计和开发中，限流算法是必不可少的。