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：

792cf3b7e2654dcd487a398136b18b7d.png

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：

fceb485fade955e2aecb4f8da8827b95.png

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：

a7cc0bfc0825b6537f07eff0f6d6e0d2.png

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）。

a8b1bf160c1d2ac0b49fc2e6bbf5ca97.png

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

fed7854c709926ea6e53f742129147f2.png 
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：

7205dcf693fd1c4632df4d05b792afdd.png

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

如果我们想六边形操作呢？

5cf9f16b35df8c589baee590580df733.png 
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。

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