互联网服务赖以生存的根本是流量, 产品和运营会经常通过各种方式来为应用倒流,比如淘宝的双十一等,如何让系统在处理高并发的同时还是保证自身系统的稳定,通常在最短时间内提高并发的做法就是加机器,但是如果机器不够怎么办?那就需要做业务降级或系统限流,流量控制中用的比较多的两个算法就是漏桶和令牌桶.

漏桶算法(Leaky bucket)

漏桶算法强制一个常量的输出速率而不管输入数据流的突发性,当输入空闲时，该算法不执行任何动作.就像用一个底部开了个洞的漏桶接水一样,水进入到漏桶里,桶里的水通过下面的孔以固定的速率流出,当水流入速度过大会直接溢出,可以看出漏桶算法能强行限制数据的传输速率.如下图所示:

令牌桶(Token bucket)

令牌桶算法的基本过程如下:

• 每秒会有 r 个令牌放入桶中，或者说，每过 1/r 秒桶中增加一个令牌

• 桶中最多存放 b 个令牌，如果桶满了，新放入的令牌会被丢弃

• 当一个 n 字节的数据包到达时，消耗 n 个令牌，然后发送该数据包

• 如果桶中可用令牌小于 n，则该数据包将被缓存或丢弃

漏桶和令牌桶比较

“漏桶算法”能够强行限制数据的传输速率，而“令牌桶算法”在能够限制数据的平均传输数据外，还允许某种程度的突发传输。在“令牌桶算法”中，只要令牌桶中存在令牌，那么就允许突发地传输数据直到达到用户配置的上限，因此它适合于具有突发特性的流量。

RateLimiter

我们可以使用 Guava 的 RateLimiter 来实现基于令牌桶的流量控制。RateLimiter 令牌桶算法的单桶实现,RateLimiter 对简单的令牌桶算法做了一些工程上的优化，具体的实现是 SmoothBursty。需要注意的是，RateLimiter 的另一个实现 SmoothWarmingUp，就不是令牌桶了，而是漏桶算法。

SmoothBursty 有一个可以放 N 个时间窗口产生的令牌的桶，系统空闲的时候令牌就一直攒着，最好情况下可以扛 N 倍于限流值的高峰而不影响后续请求,就像三峡大坝一样能扛千年一遇的洪水.

建议继续学习：

1. 为什么算法这么难？    (阅读：10723)
2. 15道使用频率极高的基础算法题    (阅读：5580)
3. 一些有意思的算法代码    (阅读：3958)
4. Fastbit中的bitmap索引算法    (阅读：3756)
5. 算法的意义    (阅读：3330)
6. 研发面试最常用的10大算法    (阅读：2959)
7. 生成特定分布随机数的方法    (阅读：2674)
8. 算法收集    (阅读：2480)
9. 机器学习算法之LightGBM    (阅读：1543)
10. 聚类算法之ISODATA    (阅读：1400)