一、緣起

很多時(shí)候，業(yè)務(wù)有定時(shí)任務(wù)或者定時(shí)超時(shí)的需求，當(dāng)任務(wù)量很大時(shí)，可能需要維護(hù)大量的timer，或者進(jìn)行低效的掃描。

例如：58到家APP實(shí)時(shí)消息通道系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)用戶會(huì)維護(hù)一個(gè)APP到服務(wù)器的TCP連接，用來實(shí)時(shí)收發(fā)消息，對(duì)這個(gè)TCP連接，有這樣一個(gè)需求：“如果連續(xù)30s沒有請(qǐng)求包(例如登錄，消息，keepalive包)，服務(wù)端就要將這個(gè)用戶的狀態(tài)置為離線”。

其中，單機(jī)TCP同時(shí)在線量約在10w級(jí)別，keepalive請(qǐng)求包大概30s一次，吞吐量約在3000qps。

一般來說怎么實(shí)現(xiàn)這類需求呢?

1. “輪詢掃描法”

1)用一個(gè)Map

2)當(dāng)某個(gè)用戶uid有請(qǐng)求包來到，實(shí)時(shí)更新這個(gè)Map

3)啟動(dòng)一個(gè)timer，當(dāng)Map中不為空時(shí)，輪詢掃描這個(gè)Map，看每個(gè)uid的last_packet_time是否超過30s，如果超過則進(jìn)行超時(shí)處理

2. “多timer觸發(fā)法”

1)用一個(gè)Map

2)當(dāng)某個(gè)用戶uid有請(qǐng)求包來到，實(shí)時(shí)更新這個(gè)Map，并同時(shí)對(duì)這個(gè)uid請(qǐng)求包啟動(dòng)一個(gè)timer，30s之后觸發(fā)

3)每個(gè)uid請(qǐng)求包對(duì)應(yīng)的timer觸發(fā)后，看Map中，查看這個(gè)uid的last_packet_time是否超過30s，如果超過則進(jìn)行超時(shí)處理

• 方案一：只啟動(dòng)一個(gè)timer，但需要輪詢，效率較低
• 方案二：不需要輪詢，但每個(gè)請(qǐng)求包要啟動(dòng)一個(gè)timer，比較耗資源

特別在同時(shí)在線量很大時(shí)，很容易CPU100%，如何高效維護(hù)和觸發(fā)大量的定時(shí)/超時(shí)任務(wù)，是本文要討論的問題。

二、環(huán)形隊(duì)列法

廢話不多說，三個(gè)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

1)30s超時(shí)，就創(chuàng)建一個(gè)index從0到30的環(huán)形隊(duì)列(本質(zhì)是個(gè)數(shù)組)

2)環(huán)上每一個(gè)slot是一個(gè)Set，任務(wù)集合

3)同時(shí)還有一個(gè)Map

同時(shí)：

1)啟動(dòng)一個(gè)timer，每隔1s，在上述環(huán)形隊(duì)列中移動(dòng)一格，0->1->2->3…->29->30->0…

2)有一個(gè)Current Index指針來標(biāo)識(shí)剛檢測過的slot

1. 當(dāng)有某用戶uid有請(qǐng)求包到達(dá)時(shí)：

1)從Map結(jié)構(gòu)中，查找出這個(gè)uid存儲(chǔ)在哪一個(gè)slot里

2)從這個(gè)slot的Set結(jié)構(gòu)中，刪除這個(gè)uid

3)將uid重新加入到新的slot中，具體是哪一個(gè)slot呢 =>Current Index指針?biāo)赶虻纳弦粋€(gè)slot，因?yàn)檫@個(gè)slot，會(huì)被timer在30s之后掃描到

(4)更新Map，這個(gè)uid對(duì)應(yīng)slot的index值

2. 哪些元素會(huì)被超時(shí)掉呢?

Current Index每秒種移動(dòng)一個(gè)slot，這個(gè)slot對(duì)應(yīng)的Set中所有uid都應(yīng)該被集體超時(shí)!如果最近30s有請(qǐng)求包來到，一定被放到Current Index的前一個(gè)slot了，Current Index所在的slot對(duì)應(yīng)Set中所有元素，都是最近30s沒有請(qǐng)求包來到的。

所以，當(dāng)沒有超時(shí)時(shí)，Current Index掃到的每一個(gè)slot的Set中應(yīng)該都沒有元素。

3. 優(yōu)勢(shì)：

(1)只需要1個(gè)timer

(2)timer每1s只需要一次觸發(fā)，消耗CPU很低

(3)批量超時(shí)，Current Index掃到的slot，Set中所有元素都應(yīng)該被超時(shí)掉

三、總結(jié)

這個(gè)環(huán)形隊(duì)列法是一個(gè)通用的方法，Set和Map中可以是任何task，本文的uid是一個(gè)最簡單的舉例。

HashedWheelTimer也是類似的原理，有興趣的同學(xué)可以百度一下這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，Netty中的一個(gè)工具類，希望大家有收獲。

【本文為51CTO專欄作者“58沈劍”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者】

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