java的降級元件Hystrix有哪些功能

1、面試官：能簡單介紹下Hystrix有哪些功能嗎？

問題分析：了解Hystrix的功能，同時也能從Hystrix優秀的設計理念中得到架構設計方面的啟發。

答案：我在專案裡使用到，系統在Hystrix 的保護下，可以長期處於高可用的狀態，常用的功能有以下幾點：

1.1、fail-fast（快速失敗）

Hystrix設計中提供了fail-fast（快速失敗）和快速復原機制。

Tip：不知道之前你是否了解過fail-fast機制，或是面試Java基礎的時候，HashMap 中的Iterator 迭代器，Iterator的設計就是fail-fast 的，**快速失敗（fail— fast）**是Java集合中的一種機制， 在用迭代器遍歷一個集合物件時，如果遍歷過程中對集合物件的內容進行了修改（增加、刪除、修改），則會拋出Concurrent Modification Exception 。

我第一次學習HashMap 並不是很懂fail-fast，覺得快速失敗只是應用在Java集合類別中，防止Java非執行緒安全集合的並發操作，學習使用Hystrix 後，原來快速失敗機制也可以應用在系統架構設計中，對無法及時處理的請求快速失敗（fail-fast），降低系統負載，而不是排隊。

1.2、Fallback優雅降級機制

Fallback 字面上就是遇到Fall就啟動back，了解到Fallback的機制後，我馬上在專案中用起來。

看真實範例：

 @Override
    @Degrade(key = "getOrderByParamFromES", fallBackMethod = "getOrderByParamFromMysql")
    public OrderResult getOrderByParamFromES(OrderSearchParam param) {
        //走ES查询
        ......
        return OrderResult;
    }
 		//fallBack后调用getOrderByParamFromMysql方法
 		public OrderResult getOrderByParamFromMysql(OrderSearchParam param) {
        //走mysql查询
        ......
        return OrderResult;
    }

程式碼解釋：

fallBackMethod = "getOrderByParamFromMysql"

#就是在ES查詢故障失敗後，系統自動降級調getOrderByParamFromMysql方法，走mysql查詢，正常情況下，getOrderByParamFromMysql是不會被呼叫的，除非Fall。

1.3、執行緒/信號量隔離機制

執行緒隔離：

#請求會根據自己的key取得對應執行緒池中的執行緒執行，動態設定執行緒池參數，這樣自然地將不同的請求隔離開來，支援非同步來提高介面效能。不同請求直接不影響，例如service1請求緩慢，但是service2和service3還是可以正常運作，缺點就是執行緒切換影響效能。

信號量隔離：

一個請求中存取了service1、service2、service3，其中service1請求逾時，將導致整個信號量一直不釋放，其他請求一直無法接受。

對於延遲小的請求（例如存取快取或本地存取資料庫）來說，執行緒池帶來的開銷是非常高的，你可以考慮採用其他方法，例如非阻塞信號量（不支援逾時）來實現依賴服務的隔離。但絕大多數情況下，Netflix 更偏向於使用執行緒池來隔離依賴服務，因為其帶來的額外開銷可以接受，並且能支援包括逾時在內的所有功能。

2、面試官：剛剛說到執行緒隔離，那實際使用中是否開啟超時執行緒中斷開關？

問題分析：檢視實際使用經驗，根據執行緒本身的特點，執行緒逾時，如果不及時中斷，會浪費執行緒資源。

答：一般情況下我們會開啟超時中斷開關，目的是及時釋放執行緒資源。

透過hystrix.command.default.execution.isolation.thread.interruptOnTimeout = true 設定。

但是如果是寫入資料庫指令，或是記錄關鍵日誌指令的情況下，需要指令執行完畢情況，可關閉逾時中斷。

（面試官點頭滿意，相信我確實有Hystrix的維護經驗）

3、面試官：那你是如何估計線程池大小的？

答案：要正確設定執行緒池的大小，需要分析所部署系統的CPU個數、記憶體大小、任務類型（計算密集、IO密集等），對於運算密集型任務，執行緒池大小和CPU個數相近通常能達到最佳使用率，對於IO密集型任務，執行緒池的最優大小的運算公式：執行緒池大小=CPU個數* (1 任務等待時間/ 任務處理時間)。

深入分析

Hystrix歷史

Hystrix源自Netflix API團隊於2011年開始的專案。 2012年，Hystrix不斷發展成熟，Netflix內部的許多團隊都採用了它。如今，每天在Netflix上透過Hystrix執行數百億個執行緒隔離和數千億個信號量隔離的呼叫。這極大地提高了正常運作時間和彈性。

在高並發存取下，系統所依賴的服務的穩定性對系統的影響非常大，依賴有很多不可控的因素，例如網路連線變慢，資源突然繁忙，暫時不可用，服務脫機等。我們要建構穩定、可靠的分散式系統，就必須要有這樣一套容錯方法。

Hystrix的主要功能特性

熔断器机制：熔断器可以理解成保险丝，项目里使用Hystrix Command，当 Hystrix Command请求后，如果服务失败数量超过一定比例(比如默认50%)，断路器自动熔断，该服务将进入熔断状态，后续请求都会进入fallback。

降级机制：通过fallbackMethod注解，当请求后端服务出现异常的时候, 为了避免影响到其他业务逻辑，可以使用fallback方法指定的方法快速返回，或启用“备胎方案”。

环境隔离：包括线程隔离和信号量隔离。

cache：Hystrix支持将一个请求结果缓存起来，下一个具有相同key的请求将直接从缓存中取出结果，减少请求开销。

Hystrix Demo

通过一个demo快速理解Hystrix fallback 的使用

@Service
public class OrderQueryService {
     /**
     * 订单查询接口
     */
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "queryOrderBack")
    public List<Order> queryOrderFromRedis(String userId) {
      // todo  reids查询逻辑
      return orderlist;
    }
     /**
     * 订单查询接口失败降级方案
     */
    @SuppressWarnings("unused")
    private String queryOrderBack(String userId) {
      // todo  如，走ES查询逻辑  或者 直接提示用户“请稍后再试”
      // todo 通知维护人员处理故障
      return "";
    }
}

代码解释:

程序正常时，查询订单服务是走queryOrderFromRedis方法的逻辑，当queryOrderFromRedis方法抛出异常，根据设定的异常比例，或者指定哪个异常，达到阈值触法fallback开关，程序切换到queryOrderBack，设置程序走ES查询逻辑 或者 直接提示用户“请稍后再试”，根据业务自行设置。

哪些情况下会触发fallback？

Failure Type	Exception class	Exception.cause	触发fallback
FAILURE	HystrixRuntimeException	underlying exception (user-controlled)	YES
SEMAPHORE_REJECTED	HystrixRuntimeException	j.l.RuntimeException	YES
SHORT_CIRCUITED	HystrixRuntimeException	j.l.RuntimeException	YES
THREAD_POOL_REJECTED	HystrixRuntimeException	j.u.c.RejectedExecutionException	YES
TIMEOUT	HystrixRuntimeException	j.u.c.TimeoutException	YES

FAILURE：任意RuntimeException异常都可以激活fallback。

THREAD_POOL_REJECTED：并发执行的任务数超过线程池和队列之和时，也就是Hystrix的线程隔离机制。

SEMAPHORE_REJECTED：类似 THREAD_POOL_REJECTED ，当服务的并发数大于信号量阈值时将进入fallback。比如配置程序执行并发数不能大于3，由于信号量隔离下无论调用哪种命令执行方法，Hystrix都不会创建新线程执行run()/construct()，所以调用程序需要自己创建多个线程来模拟并发调用execute()，最后看到一旦并发线程>3，后续请求都进入fallback。

SHORT_CIRCUITED：在一定时间内，用户请求超过一定的比例失败时，如超时，异常，线程并发达到限定最大值等，断路器都会打开；短路器打开后所有请求直接走fallback，可以通过。circuitBreakerErrorThresholdPercentage方法设置百分比，默认是50。

TIMEOUT：即超时请求。

附录：Hystrix策略配置

/* --------------统计相关------------------*/ 
// 统计滚动的时间窗口,默认:5000毫秒（取自circuitBreakerSleepWindowInMilliseconds）   
private final HystrixProperty metricsRollingStatisticalWindowInMilliseconds;   
// 统计窗口的Buckets的数量,默认:10个,每秒一个Buckets统计   
private final HystrixProperty metricsRollingStatisticalWindowBuckets; // number of buckets in the statisticalWindow   
// 是否开启监控统计功能,默认:true   
private final HystrixProperty metricsRollingPercentileEnabled;   
/* --------------熔断器相关------------------*/ 
// 熔断器在整个统计时间内是否开启的阀值，默认20。也就是在metricsRollingStatisticalWindowInMilliseconds（默认10s）内至少请求20次，熔断器才发挥起作用   
private final HystrixProperty circuitBreakerRequestVolumeThreshold;   
// 熔断时间窗口，默认:5秒.熔断器中断请求5秒后会进入半打开状态,放下一个请求进来重试，如果该请求成功就关闭熔断器，否则继续等待一个熔断时间窗口
private final HystrixProperty circuitBreakerSleepWindowInMilliseconds;   
//是否启用熔断器,默认true. 启动   
private final HystrixProperty circuitBreakerEnabled;   
//默认:50%。当出错率超过50%后熔断器启动
private final HystrixProperty circuitBreakerErrorThresholdPercentage;  
//是否强制开启熔断器阻断所有请求,默认:false,不开启。置为true时，所有请求都将被拒绝，直接到fallback 
private final HystrixProperty circuitBreakerForceOpen;   
//是否允许熔断器忽略错误,默认false, 不开启   
private final HystrixProperty circuitBreakerForceClosed; 
/* --------------信号量相关------------------*/ 
//使用信号量隔离时，命令调用最大的并发数,默认:10   
private final HystrixProperty executionIsolationSemaphoreMaxConcurrentRequests;   
//使用信号量隔离时，命令fallback(降级)调用最大的并发数,默认:10   
private final HystrixProperty fallbackIsolationSemaphoreMaxConcurrentRequests; 
/* --------------其他------------------*/ 
//使用命令调用隔离方式,默认:采用线程隔离,ExecutionIsolationStrategy.THREAD   
private final HystrixProperty executionIsolationStrategy;   
//使用线程隔离时，调用超时时间，默认:1秒   
private final HystrixProperty executionIsolationThreadTimeoutInMilliseconds;   
//线程池的key,用于决定命令在哪个线程池执行   
private final HystrixProperty executionIsolationThreadPoolKeyOverride;   
//是否开启fallback降级策略 默认:true   
private final HystrixProperty fallbackEnabled;   
// 使用线程隔离时，是否对命令执行超时的线程调用中断（Thread.interrupt()）操作.默认:true   
private final HystrixProperty executionIsolationThreadInterruptOnTimeout; 
// 是否开启请求日志,默认:true   
private final HystrixProperty requestLogEnabled;   
//是否开启请求缓存,默认:true   
private final HystrixProperty requestCacheEnabled; // Whether request caching is enabled
//请求合并是允许的最大请求数,默认: Integer.MAX_VALUE   
private final HystrixProperty maxRequestsInBatch;   
//批处理过程中每个命令延迟的时间,默认:10毫秒   
private final HystrixProperty timerDelayInMilliseconds;   
//批处理过程中是否开启请求缓存,默认:开启   
private final HystrixProperty requestCacheEnabled; 
/* 配置线程池大小,默认值10个 */ 
private final HystrixProperty corePoolSize; 
/* 配置线程值等待队列长度,默认值:-1 建议值:-1表示不等待直接拒绝,测试表明线程池使用直接决绝策略+ 合适大小的非回缩线程池效率最高.所以不建议修改此值。 当使用非回缩线程池时，queueSizeRejectionThreshold,keepAliveTimeMinutes 参数无效 */
private final HystrixProperty maxQueueSize;

其他常用限流降级组件

Sentinel：阿里巴巴集团内部基础技术模块，覆盖了所有的核心场景。Sentinel 也因此积累了大量的流量归整场景以及生产实践。2018 年，Sentinel 开源，并持续演进。

Resilience4j：也是一个轻量级的容错组件，其灵感来自于 Hystrix，但主要为 Java 8 和函数式编程所设计。轻量级体现在其只用 Vavr库（前身是 Javaslang），没有任何外部依赖。而 Hystrix 依赖了 Archaius ，Archaius 本身又依赖很多第三方包，例如 Guava、Apache Commons Configuration 等。

Sentinel 与 Hystrix resilience4j 对比

	Sentinel	Hystrix	resilience4j
隔离策略	信号量隔离（并发线程数限流）	线程池隔离/信号量隔离	信号量隔离
熔断降级策略	基于响应时间、异常比率、异常数等	异常比率模式、超时熔断	基于异常比率、响应时间
实时统计实现	滑动窗口（LeapArray）	滑动窗口（基于 RxJava）	Ring Bit Buffer
动态规则配置	支持多种配置源	支持多种数据源	有限支持
扩展性	丰富的 SPI 扩展接口	插件的形式	接口的形式
基于注解的支持	支持	支持	支持
限流	基于 QPS，支持基于调用关系的限流	有限的支持	Rate Limiter
集群流量控制	支持	不支持	不支持
流量整形	支持预热模式、匀速排队模式等多种复杂场景	不支持	简单的 Rate Limiter 模式
系统自适应保护	支持	不支持	不支持
控制台	提供开箱即用的控制台，可配置规则、查看秒级监控、机器发现等	简单的监控查看	不提供控制台，可对接其它监控系统
多语言支持	Java / C++	Java	Java
开源社区状态	活跃	停止维护	较活跃

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