Java并发编程框架Disruptor
Disruptor是什么？
Disruptor是一个高性能的异步处理框架，一个轻量级的JMS，和JDK中的BlockingQueue有相似处，但是它的处理速度非常快，获得2011年程序框架创新大奖，号称“一个线程一秒钟可以处理600W个订单”（这有点吓人吧），并且Disruptor不仅仅只有buffer，它提供的功能非常强大，比如它可以帮助我们轻松构建数据流处理（比如一个数据先交给A和B这2个消费者并行处理后再交给C处理，是不是有点想起storm这种流处理，实际上strom的底层就是应用了disruptor来实现worker内部threads的通信）。本文将使用disruptor最新版3.3.6进行介绍，可以在https://github.com/LMAX-Exchange/disruptor/releases 下载最新的JAR包开始disruptor之旅吧。
轮胎：RingBuffer
RingBuffer，环形缓冲区，在disruptor中扮演着非常重要的角色，理解RingBuffer的结构有利于我们理解disruptor为什么这么快、无锁的实现方式、生产者/消费者模式的实现细节。如下图所示：
数组
这个类似于轮胎的东西实际上就是一个数组，使用数组的好处当然是由于预加载的缘故使得访问比链表要快的多。
序号
RingBuffer中元素拥有序号的概念，并且序号是一直增长的，这怎么理解？比如RingBuffer大小为10，那么序号从0开始增长，当到9的时候，相当于转了一圈，如果继续增长的话，那么将覆盖0号元素。也即是说通过 序号%SIZE 来定位元素，实现set/get操作。这里也发现了和队列不同的一个方式，就是不存在元素的删除操作，只有覆盖而已，实际上RingBuffer的这种特别的环形存储方式，使得不需要花费大量的时间用于内存清理/垃圾回收。
由于涉及到取模操作，为了CPU进行位运算更加高效，RingBuffer的大小应该是2的N次方。
无锁的机制
在生产者/消费者模式下，disruptor号称“无锁并行框架”（要知道BlockingQueue是利用了Lock锁机制来实现的），这是怎么做到的呢？下面我们来具体分析下：
一个生产者 + 一个消费者
生产者维护一个生产指针P，消费者维护一个消费者指针C，当然P和C本质上就是序号。2者各操作各的，不需要锁，仅仅需要注意的是生产者和消费者的速度问题，当然这个在disruptor内部已经为我们做了处理，就是判断一下P和C之间不能超过一圈的大小。
一个生产者 + 多个消费者
多个消费者当然持有多个消费指针C1，C2，...，消费者依据C进行各自读取数据，只需要保证生产者的速度“协调”最慢的消费者的速度，就是那个不能超出一圈的概念。此时也不需要进行锁定。
多个生产者 + N个消费者
很显然，无论生产者有几个，生产者指针P只能存在一个，否则数据就乱套了。那么多个生产者之间共享一个P指针，在disruptor中实际上是利用了CAS机制来保证多线程的数据安全，也没有使用到锁。
Disruptor初体验：简单的生产者和消费者
业务数据对象POJO（Event）
public class Order {
//订单ID
private long id;
//订单信息
private String info;
//订单价格
private double price;
public long getId() {
return id;
}
public void setId(long id) {
this.id = id;
}
public String getInfo() {
return info;
}
public void setInfo(String info) {
this.info = info;
}
public double getPrice() {
return price;
}
public void setPrice(double price) {
this.price = price;
}
}
业务数据工厂(Factory)
public class OrderFactory implements EventFactory{
@Override
public Object newInstance() {
System.out.println("OrderFactory.newInstance");
return new Order();
}
}
事件处理器(Handler，即消费者处理逻辑)
public class OrderHandler implements EventHandler<Order>{
@Override
public void onEvent(Order order, long l, boolean b) throws Exception {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 消费者处理中:" + l);
order.setInfo("info" + order.getId());
order.setPrice(Math.random());
}
}
Main
public class Main {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建订单工厂
OrderFactory orderFactory = new OrderFactory();
//ringbuffer的大小
int RINGBUFFER_SIZE = 1024;
//创建disruptor
Disruptor<Order> disruptor = new Disruptor<Order>(orderFactory,RINGBUFFER_SIZE,Executors.defaultThreadFactory());
//设置事件处理器 即消费者
disruptor.handleEventsWith(new OrderHandler());
disruptor.start();
RingBuffer<Order> ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();
//-------------生产数据
for(int i = 0 ; i < 3 ; i++){
long sequence = ringBuffer.next();
Order order = ringBuffer.get(sequence);
order.setId(i);
ringBuffer.publish(sequence);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 生产者发布一条数据:" + sequence + " 订单ID：" + i);
}
Thread.sleep(1000);
disruptor.shutdown();
}
}
运行结果：
说明：
其实上面的结果已经很明显的说明了，在初始阶段构造Disruptor的时候，会调用工厂Factory去实例化RingBuffer中的Event数据对象。
另外在构造Disruptor的时候，在3.3.6之前使用的是API：
到了3.3.6这些API都不推荐使用了，即不再推荐传入Executor这样的线程池，而是推荐传入ThreadFactory线程工厂。这样的话，关闭disruptor就会自动关闭Executor线程池，而不需要像以前那样必须在关闭disruptor的时候再关闭线程池了。
构造Disruptor时，需要注意ProducerType（SINGLE or MULTI 指示是单个生产者还是多个生产者模式）、WaitStrategy（策略选择，决定了消费者如何等待生产者）。
单独使用RingBuffer：WorkerPool
如果场景比较简单，我们完全可以不用创建Disruptor，而是仅仅使用RingBuffer功能。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
RingBuffer<Order> ringBuffer = RingBuffer.create(ProducerType.SINGLE,new OrderFactory(),1024,new YieldingWaitStrategy());
WorkerPool<Order> workerPool = new WorkerPool<Order>(ringBuffer,ringBuffer.newBarrier(),new IgnoreExceptionHandler(),new OrderHandler());
workerPool.start(executor);
//-------------生产数据
for(int i = 0 ; i < 30 ; i++){
long sequence = ringBuffer.next();
Order order = ringBuffer.get(sequence);
order.setId(i);
ringBuffer.publish(sequence);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 生产者发布一条数据:" + sequence + " 订单ID：" + i);
}
Thread.sleep(1000);
workerPool.halt();
executor.shutdown();
}
实际上是利用WorkerPool辅助连接消费者。
一个生产者+多个消费者
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建订单工厂
OrderFactory orderFactory = new OrderFactory();
//ringbuffer的大小
int RINGBUFFER_SIZE = 1024;
//创建disruptor
Disruptor<Order> disruptor = new Disruptor<Order>(orderFactory,RINGBUFFER_SIZE,Executors.defaultThreadFactory());
//设置事件处理器 即消费者
EventHandlerGroup<Order> eventHandlerGroup = disruptor.handleEventsWith(new OrderHandler(),new OrderHandler2());
eventHandlerGroup.then(new OrderHandler3());
disruptor.start();
RingBuffer<Order> ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();
//-------------生产数据
for(int i = 0 ; i < 3 ; i++){
long sequence = ringBuffer.next();
Order order = ringBuffer.get(sequence);
order.setId(i);
ringBuffer.publish(sequence);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 生产者发布一条数据:" + sequence + " 订单ID：" + i);
}
Thread.sleep(1000);
disruptor.shutdown();
}
运行结果：
生产者生产了3条消息，一个消费者线程1消费了这3条数据，另一个消费者线程2也消费了这3条数据，2者是并行的，待消费者线程1和2完毕后，3条数据交给消费者线程3处理。
如果我们想顺序的按照A->B->C呢？
disruptor.handleEventsWith(new Handler1()).
handleEventsWith(new Handler2()).
handleEventsWith(new Handler3());
如果我们想六边形操作呢？
Handler1 h1 = new Handler1();
Handler2 h2 = new Handler2();
Handler3 h3 = new Handler3();
Handler4 h4 = new Handler4();
Handler5 h5 = new Handler5();
disruptor.handleEventsWith(h1, h2);
disruptor.after(h1).handleEventsWith(h4);
disruptor.after(h2).handleEventsWith(h5);
disruptor.after(h4, h5).handleEventsWith(h3);
到这里相信你对Disruptor已经有所了解了，那么多个生产者多个消费者如何实现呢，其实和上面的代码非常类似，无非是多个生产者都持有RingBuffer可以publish而已。
