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对不起,我错了,这题不简单!原创

4月前
293001

hello,大家好呀,我是小楼。

前几天不是写了这篇文章《发现一个开源项目优化点,点进来就是你的了》嘛。

文章介绍了Sentinl的自适应缓存时间戳算法,从原理到实现都手把手解读了,而且还发现Sentinel-Go还未实现这个自适应算法,于是我就觉得,这简单啊,把Java代码翻译成Go不就可以混个PR?

甚至在文章初稿中把这个描述为:「有手就可以」,感觉不太妥当,后来被我删掉了。

过了几天,我想去看看有没有人看了我的文章真的去提了个PR,发现仍然是没有,心想,可能是大家太忙(懒)了吧。

于是准备自己来实现一遍,周末我拿出电脑试着写一下这段代码,结果被当头一棒敲醒,原来这题并不简单。

如何实现

先简单介绍一下我当时是如何实现的。

首先,定义了系统的四种状态:

const (
 UNINITIALIZED = iota
 IDLE
 PREPARE
 RUNNING
)

这里为了让代码更加贴近Go的习惯,用了iota

用了4种状态,第一个状态UNINITIALIZED是Java版里没有的,因为Java在系统初始化时默认就启动了定时缓存时间戳线程。

但Go版本不是这样的,它有个开关,当开关开启时,会调用StartTimeTicker来启动缓存时间戳的协程,所以当没有初始化时是需要直接返回系统时间戳,所以这里多了一个UNINITIALIZED状态。

然后我们需要能够统计QPS的方法,这块直接抄Java的实现,由于不是重点,但又怕你不理解,所以直接贴一点代码,不想看可以往下划。

定义我们需要的BucketWrap:

type statistic struct {
 reads  uint64
 writes uint64
}

func (s *statistic) NewEmptyBucket() interface{} {
 return statistic{
  reads:  0,
  writes: 0,
 }
}

func (s *statistic) ResetBucketTo(bucket *base.BucketWrap, startTime uint64) *base.BucketWrap {
 atomic.StoreUint64(&bucket.BucketStart, startTime)
 bucket.Value.Store(statistic{
  reads:  0,
  writes: 0,
 })
 return bucket
}

获取当前的Bucket:

func currentCounter(now uint64) (*statistic, error) {
 if statistics == nil {
  return nil, fmt.Errorf("statistics is nil")
 }

 bk, err := statistics.CurrentBucketOfTime(now, bucketGenerator)
 if err != nil {
  return nil, err
 }
 if bk == nil {
  return nil, fmt.Errorf("current bucket is nil")
 }

 v := bk.Value.Load()
 if v == nil {
  return nil, fmt.Errorf("current bucket value is nil")
 }
 counter, ok := v.(*statistic)
 if !ok {
  return nil, fmt.Errorf("bucket fail to do type assert, expect: *statistic, in fact: %s", reflect.TypeOf(v).Name())
 }

 return counter, nil
}

获取当前的QPS:

func currentQps(now uint64) (uint64uint64) {
 if statistics == nil {
  return 00
 }

 list := statistics.ValuesConditional(now, func(ws uint64) bool {
  return ws <= now && now < ws+uint64(bucketLengthInMs)
 })

 var reads, writes, cnt uint64
 for _, w := range list {
  if w == nil {
   continue
  }

  v := w.Value.Load()
  if v == nil {
   continue
  }

  s, ok := v.(*statistic)
  if !ok {
   continue
  }

  cnt++
  reads += s.reads
  writes += s.writes
 }

 if cnt < 1 {
  return 00
 }

 return reads / cnt, writes / cnt
}

当我们有了这些准备后,来写核心的check逻辑:

func check() {
 now := CurrentTimeMillsWithTicker(true)
 if now-lastCheck < checkInterval {
  return
 }

 lastCheck = now
 qps, tps := currentQps(now)
 if state == IDLE && qps > hitsUpperBoundary {
  logging.Warn("[time_ticker check] switches to PREPARE for better performance""reads", qps, "writes", tps)
  state = PREPARE
 } else if state == RUNNING && qps < hitsLowerBoundary {
  logging.Warn("[time_ticker check] switches to IDLE due to not enough load""reads", qps, "writes", tps)
  state = IDLE
 }
}

最后是调用check的地方:

func StartTimeTicker() {
 var err error
 statistics, err = base.NewLeapArray(sampleCount, intervalInMs, bucketGenerator)
 if err != nil {
  logging.Warn("[time_ticker StartTimeTicker] new leap array failed""error", err.Error())
 }

 atomic.StoreUint64(&nowInMs, uint64(time.Now().UnixNano())/unixTimeUnitOffset)
 state = IDLE
 go func() {
  for {
   check()
   if state == RUNNING {
    now := uint64(time.Now().UnixNano()) / unixTimeUnitOffset
    atomic.StoreUint64(&nowInMs, now)
    counter, err := currentCounter(now)
    if err != nil && counter != nil {
     atomic.AddUint64(&counter.writes, 1)
    }
    time.Sleep(time.Millisecond)
    continue
   }
   if state == IDLE {
    time.Sleep(300 * time.Millisecond)
    continue
   }
   if state == PREPARE {
    now := uint64(time.Now().UnixNano()) / unixTimeUnitOffset
    atomic.StoreUint64(&nowInMs, now)
    state = RUNNING
    continue
   }
  }
 }()
}

自此,我们就实(抄)现(完)了自适应的缓存时间戳算法。

测试一下

先编译一下,咚,报错了:import cycle not allowed!

啥意思呢?循环依赖了!

我们的时间戳获取方法在包util中,然后我们使用的统计QPS相关的实现在base包中,util包依赖了base包,这个很好理解,反之,base包也依赖了util包,base包主要也使用了CurrentTimeMillis方法来获取当前时间戳。我这里截个图,但不止这些,有好几个地方都使用到了:

但我写代码时是特地绕开了循环依赖,也就是util中调用base包中的方法是不会反向依赖回来形成环的,为此还单独写了个方法:

使用新方法,就不会形成依赖环。但实际上编译还是通过不了,这是因为Go在编译时就直接禁止了循环依赖。

那我就好奇了啊,Java是怎么实现的?

这是com.alibaba.csp.sentinel.util

这是com.alibaba.csp.sentinel.slots.statistic.base

Java也出现了循环依赖,但它没事!

这瞬间勾起了我的兴趣,如果我让它运行时形成依赖环,会怎么样呢?

简单做个测试,搞两个包,互相调用,比如pk1pk2code方法都调用对方:

package org.newboo.pk1;

import org.newboo.pk2.Test2;

public class Test1 {
    public static int code() {
        return Test2.code();
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(code());
    }
}

编译可以通过,但运行报栈溢出了:

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
 at org.newboo.pk1.Test1.code(Test1.java:7)
 at org.newboo.pk2.Test2.code(Test2.java:7)
 ...

这么看来是Go编译器做了校验,强制不允许循环依赖。

说到这里,其实Java领域也有循环依赖校验,例如Maven不允许循环依赖,比我在sentinel-core模块中依赖sentinel-benchmark,编译时就直接报错。

再比如SpringBoot2.6.x默认禁用循环依赖,如果想用,还得手动打开才行。

Java中强制禁止的只有maven,语言层面、框架层面基本都没有赶尽杀绝,但Go却在语言层面强制不让使用。

这让我想起了之前在写Go代码时,Go的锁不允许重入,经常写出死锁代码。这搁Java上一点问题都没有,当时我就没想通,为啥Go不支持锁的重入。

现在看来可能的原因:一是Go的设计者有代码洁癖,想强制约束大家都有良好的代码风格;二是由于Go有循环依赖的强制检测,导致锁重入的概率变小。

但这终究是理想状态,往往在实施起来的时候令人痛苦。

反观Java,一开始没有强制禁用循环依赖,导致后面基本不可避免地写出循环依赖的代码,SpringBoot认为这是不好的,但又不能强制,只能默认禁止,但如果你真的需要,也还是可以打开的。

但话又说回来,循环依赖真的「丑陋」吗?我看不一定,仁者见仁,智者见智。

如何解决

问题是这么个问题,可能大家都有不同的观点,或是吐槽Go,或是批判Java,这都不是重点,重点是我们还得在Go的规则下解决问题。

如何解决Go的循环依赖问题呢?稍微查了一下资料,大概有这么几种方法:

方法一

将两个包合成一个,这是最简单的方法,但这里肯定不行,合成一个这个PR铁定过不了。

方法二

抽取公共底层方法,双方都依赖这个底层方法。比如这里,我们把底层方法抽出来作为common,util和base同时依赖它,这样util和base就不互相依赖了。

---- util
---- ---- common
---- base
---- ---- common

这个方法也是最常见,最正规的方法。

但在这里,似乎也不好操作。因为获取时间戳这个方法已经非常底层了,没办法抽出一个和统计QPS共用的方法,反正我是没能想出来,如果有读者朋友可以做到,欢迎私聊我,真心求教。

花了很多时间,还是没能搞定。当时的感觉是,这下翻车了,这题可没那么简单啊!

方法三

这个方法比较难想到,我也是在前两个方法怎么都搞不定的情况下咨询了组里的Go大佬才知道。

仔细看获取时间戳的代码:

// Returns the current Unix timestamp in milliseconds.
func CurrentTimeMillis() uint64 {
 return CurrentClock().CurrentTimeMillis()
}

这里的CurrentClock()是什么?其实是返回了一个Clock接口的实现

type Clock interface {
 Now() time.Time
 Sleep(d time.Duration)
 CurrentTimeMillis() uint64
 CurrentTimeNano() uint64
}

作者这么写的目的是为了在测试的时候,可以灵活地替换真实实现

实际使用时RealClock,也就是调用了我们正在调优的时间戳获取;MockClock则是测试时使用的。

这个实现是什么时候注入的呢?

func init() {
 realClock := NewRealClock()
 currentClock = new(atomic.Value)
 SetClock(realClock)

 realTickerCreator := NewRealTickerCreator()
 currentTickerCreator = new(atomic.Value)
 SetTickerCreator(realTickerCreator)
}

在util初始化时,就写死注入了realClock。

这么一细说,是不是对循环依赖的解决有点眉目了?

我们的realClock实际上依赖了base,但这个realClock可以放在util包外,util包内只留一个接口。

注入真实的realClock的地方也不能放在util的初始化中,也得放在util包外(比如Sentinel初始化的地方),这样一来,util就不再直接依赖base了。

这样一改造,编译就能通过了,当然这代码只是个示意,还需要精雕细琢。

最后

我们发现就算给你现成的代码,抄起来也是比较难的,有点类似「脑子会了,但手不会」的尴尬境地。

同时每个编程语言都有自己的风格,也就是我们通常说的,Go代码要写得更「Go」一点,所以语言不止是一个工具这么简单,它的背后也存在着自己的思考方式。

本文其实是从一个案例分享了如何解决Go的循环依赖问题,以及一些和Java对比的思考,更偏向代码工程。

如果你觉得还不过瘾,可以看看这篇文章,也是关于代码工程的:

看完记得点个关注在看哦,这样我才有动力持续输出优质技术文章 ~ 我们下期再见吧。


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