Java 实现滑动时间窗口限流算法的代码

在网上搜滑动时间窗口限流算法，大多都太复杂了，本人实现了个简单的，先上代码：

package cn.dijia478.util;

import java.time.LocalTime;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

/**
 * 滑动时间窗口限流工具
 * 本限流工具只适用于单机版，如果想要做全局限流，可以按本程序的思想，用redis的List结构去实现
 *
 * @author dijia478
 * @date 2020-10-13 10:53
 */
public class SlideWindow {

  /** 队列id和队列的映射关系，队列里面存储的是每一次通过时候的时间戳，这样可以使得程序里有多个限流队列 */
  private volatile static Map<String, List<Long>> MAP = new ConcurrentHashMap<>();

  private SlideWindow() {}

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    while (true) {
      // 任意10秒内，只允许2次通过
      System.out.println(LocalTime.now().toString() + SlideWindow.isGo("ListId", 2, 10000L));
      // 睡眠0-10秒
      Thread.sleep(1000 * new Random().nextInt(10));
    }
  }

  /**
   * 滑动时间窗口限流算法
   * 在指定时间窗口，指定限制次数内，是否允许通过
   *
   * @param listId   队列id
   * @param count   限制次数
   * @param timeWindow 时间窗口大小
   * @return 是否允许通过
   */
  public static synchronized boolean isGo(String listId, int count, long timeWindow) {
    // 获取当前时间
    long nowTime = System.currentTimeMillis();
    // 根据队列id，取出对应的限流队列，若没有则创建
    List<Long> list = MAP.computeIfAbsent(listId, k -> new LinkedList<>());
    // 如果队列还没满，则允许通过，并添加当前时间戳到队列开始位置
    if (list.size() < count) {
      list.add(0, nowTime);
      return true;
    }

    // 队列已满（达到限制次数），则获取队列中最早添加的时间戳
    Long farTime = list.get(count - 1);
    // 用当前时间戳 减去 最早添加的时间戳
    if (nowTime - farTime <= timeWindow) {
      // 若结果小于等于timeWindow，则说明在timeWindow内，通过的次数大于count
      // 不允许通过
      return false;
    } else {
      // 若结果大于timeWindow，则说明在timeWindow内，通过的次数小于等于count
      // 允许通过，并删除最早添加的时间戳，将当前时间添加到队列开始位置
      list.remove(count - 1);
      list.add(0, nowTime);
      return true;
    }
  }

}

运行可以看到，任意10秒内，通过的次数不超过2次。或者按照实现原理来说，任意通过2次内的时间差，都不超过10秒：

这里画图做说明，为什么这样可以做到滑动窗口限流，假设10秒内允许通过5次

1.这条线就是队列list，当第一个事件进来，队列大小是0，时间是第1秒：

2.因为size=0，小于5，都没有到限制的次数，完全不用考虑时间窗口，直接把这次事件的时间戳放到0的位置：

3.第2.8秒的时候，第二个事件来了。因为此时size=1，还是小于5，把这次事件的时间戳放到0的位置，原来第1秒来的事件时间戳会往后移动一格：

4.陆续的又来了3个事件，队列大小变成了5，先来的时间戳依次向后移动。此时，第6个事件来了，时间是第8秒：

5.因为size=5，不小于5，此时已经达到限制次数，以后都需要考虑时间窗口了。所以取出位置4的时间（离现在最远的时间），和第6个事件的时间戳做比较：

6.得到的差是7秒，小于时间窗口10秒，说明在10秒内，来的事件个数大于5了，所以本次不允许通过：

7.接下来即便来上100个事件，只要时间差小于等于10秒，都同上，拒绝通过：

8.第11.1秒，第101次事件过来了。因为size=5，不小于5，所以取出位置4的时间（离现在最远的时间），和第101个事件的时间戳做比较：

9.得到的差是10.1秒，大于时间窗口10秒，说明在10秒内，来的事件个数小于等于5了，所以本次允许通过：

10.删除位置4的时间（离现在最远的时间），把这次事件的时间戳放到0的位置，后面的时间戳依次向后移动：

往后再来其他事件，就是重复4-10的步骤，即可实现，在任意滑动时间窗口内，限制通过的次数

其本质思想是转换概念，将原本问题的确定时间大小，进行次数限制。转换成确定次数大小，进行时间限制。

到此这篇关于Java 实现滑动时间窗口限流算法的代码的文章就介绍到这了,更多相关Java滑动时间窗口限流算法内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！