JAVA并发编程 之 LMAX Disruptor使用实例（高效解决生产者与消费者问题）

什么是Disruptor？

Disruptor是一个开源的JAVA框架，它被设计用于在生产者—消费者（producer-consumer problem，简称PCP）问题上获得尽量高的吞吐量（TPS）和尽量低的延迟。Disruptor是LMAX在线交易平台的关键组成部分，LMAX平台使用该框架对订单处理速度能达到600万TPS，除金融领域之外，其他一般的应用中都可以用到Disruptor，它可以带来显著的性能提升。其实Disruptor与其说是一个框架，不如说是一种设计思路，这个设计思路对于存在“并发、缓冲区、生产者—消费者模型、事务处理”这些元素的程序来说，Disruptor提出了一种大幅提升性能（TPS）的方案。

Disruptor是一个高性能的异步处理框架，或者可以认为是最快的消息框架（轻量的JMS），也可以认为是一个观察者模式的实现，或者事件监听模式的实现。

Disruptor术语说明

• RingBuffer: 被看作Disruptor最主要的组件，然而从3.0开始RingBuffer仅仅负责存储和更新在Disruptor中流通的数据。对一些特殊的使用场景能够被用户(使用其他数据结构)完全替代。
• Sequence：Disruptor使用Sequence来表示一个特殊组件处理的序号。和Disruptor一样，每个消费者(EventProcessor)都维持着一个Sequence。大部分的并发代码依赖这些Sequence值的运转，因此Sequence支持多种当前为AtomicLong类的特性。
• Sequencer：这是Disruptor真正的核心。实现了这个接口的两种生产者（单生产者和多生产者）均实现了所有的并发算法，为了在生产者和消费者之间进行准确快速的数据传递。
• SequenceBarrier: 由Sequencer生成，并且包含了已经发布的Sequence的引用，这些的Sequence源于Sequencer和一些独立的消费者的Sequence。它包含了决定是否有供消费者来消费的Event的逻辑。
• WaitStrategy：决定一个消费者将如何等待生产者将Event置入Disruptor。
• Event：从生产者到消费者过程中所处理的数据单元。Disruptor中没有代码表示Event，因为它完全是由用户定义的。
• EventProcessor：主要事件循环，处理Disruptor中的Event，并且拥有消费者的Sequence。它有一个实现类是BatchEventProcessor，包含了event loop有效的实现，并且将回调到一个EventHandler接口的实现对象。
• EventHandler：由用户实现并且代表了Disruptor中的一个消费者的接口。
• Producer：由用户实现，它调用RingBuffer来插入事件(Event)，在Disruptor中没有相应的实现代码，由用户实现。
• WorkProcessor：确保每个sequence只被一个processor消费，在同一个WorkPool中的处理多个WorkProcessor不会消费同样的sequence。
• WorkerPool：一个WorkProcessor池，其中WorkProcessor将消费Sequence，所以任务可以在实现WorkHandler接口的worker吃间移交
• LifecycleAware：当BatchEventProcessor启动和停止时，于实现这个接口用于接收通知。

理解RingBuffer

正如名字所说的一样，它是一个环（首尾相接的环），你可以把它用做在不同上下文（线程）间传递数据的buffer。

基本来说，ringbuffer拥有一个序号，这个序号指向数组中下一个可用元素。

Disruptor说的是生产者和消费者的故事。有一个数组，生产者往里面扔芝麻；消费者从里面捡芝麻。但是扔芝麻和捡芝麻也要考虑速度的问题：

1、消费者捡的比扔的快，那么消费者要停下来。生产者扔了新的芝麻，然后消费者继续。

2、数组的长度是有限的，生产者到末尾的时候会再从数组的开始位置继续。这个时候可能会追上消费者，消费者还没从那个地方捡走芝麻，这个时候生产者要等待消费者捡走芝麻，然后继续。

随着你不停地填充这个buffer（可能也会有相应的读取），这个序号会一直增长，直到绕过这个环。

要找到数组中当前序号指向的元素，可以通过mod操作：sequence mod array length = array index（取模操作）以上面的ringbuffer为例（java的mod语法）：12 % 10 = 2。很简单吧。

事实上，上图中的ringbuffer只有10个槽完全是个意外。如果槽的个数是2的N次方更有利于基于二进制的计算机进行计算。

如果你看了维基百科里面的关于环形buffer的词条，你就会发现，我们的实现方式，与其最大的区别在于：没有尾指针。我们只维护了一个指向下一个可用位置的序号。这种实现是经过深思熟虑的—我们选择用环形buffer的最初原因就是想要提供可靠的消息传递。

我们实现的ring buffer和大家常用的队列之间的区别是，我们不删除buffer中的数据，也就是说这些数据一直存放在buffer中，直到新的数据覆盖他们。这就是和维基百科版本相比，我们不需要尾指针的原因。ringbuffer本身并不控制是否需要重叠。

因为它是数组，所以要比链表快，而且有一个容易预测的访问模式。

这是对CPU缓存友好的，也就是说在硬件级别，数组中的元素是会被预加载的，因此在ringbuffer当中，cpu无需时不时去主存加载数组中的下一个元素。

其次，你可以为数组预先分配内存，使得数组对象一直存在（除非程序终止）。这就意味着不需要花大量的时间用于垃圾回收。此外，不像链表那样，需要为每一个添加到其上面的对象创造节点对象—对应的，当删除节点时，需要执行相应的内存清理操作。

为什么速度更快？

PCP又称Bounded-Buffer问题，其核心就是保证对一个Buffer的存取操作在多线