图解Disruptor框架：初识Ringbuffer

Posted 2021-01-28 junhong1995

图解Disruptor框架（一）：初识Ringbuffer

概述

1、 什么是Disruptor？为什么是Disruptor?
Disruptor是一个性能十分强悍的无锁高并发框架。在JUC并发包中，号称是性能最好的ArrayBlockingQueue(简称：ABQ)，在Disruptor的面前，也只能低下骄傲的头颅了。现在我们来看一下官方给出的测试数据。

吞吐量

上图是官方给出的在不同的模式下，使用ABQ以及Disruptor的吞吐量对比图。可见，在相同的模式之下，ABQ的性能跟Disruptor的性能不是一个数量级的。

接下来，看看耗时怎么样：

耗时对比

毫无疑问，ABQ又败下阵来。稍微分析一下原因就可以知道为什么会是这个样子的，我们在ABQ的源码中可以看到：

1. public void put(E e) throws InterruptedException { 

   ---

2. checkNotNull(e); 

   ---

3. final ReentrantLock lock = this.lock; 

   ---

4. // 在这里，获取不到锁的线程只有阻塞了。 

   ---

5. lock.lockInterruptibly(); 

   ---

6. try { 

   ---

7. while (count == items.length) 

   ---

8. notFull.await(); 

   ---

9. enqueue(e); 

   ---

10. } finally { 

    ---

11. lock.unlock(); 

    ---

12. } 

    ---

13. } 

    ---

14.  

    ---

15. public E take() throws InterruptedException { 

    ---

16. final ReentrantLock lock = this.lock; 

    ---

17. // 在这里，获取不到锁的线程只有阻塞了。 

    ---

18. lock.lockInterruptibly(); 

    ---

19. try { 

    ---

20. while (count == 0) 

    ---

21. notEmpty.await(); 

    ---

22. return dequeue(); 

    ---

23. } finally { 

    ---

24. lock.unlock(); 

    ---

25. } 

    ---

26. } 

    ---

ABQ内部，不论是put()还是take()都使用了锁对资源进行同步，获取不到锁的线程就只能阻塞了。但是相比于ABQ，Disruptor号称是不使用锁进行资源同步的。孰优孰劣，在此Disruptor先胜一局。这里先留个悬念，既然Disruptor不使用锁，那么他是怎么做到的？

在对Disruptor进行深入的了解之前，我们先来看下Disruptor的核心数据结构--RingBuffer。

RingBuffer

RingBuffer就是下面这个东西：

RingBuffer

先来简单的介绍一下Ringbuffer这个名字，这个名字有两个特点:

• Ring：环形的。
• Buffer：缓存。

这一节先介绍第一个特点，环形的。（关于缓存，简单的说，Disruptor使用了一个内存预加载的机制，在构造Ringbuffer的时候已经初始化好了数据。每次存数据，其实是对数据的更新。）

RingBuffer本质上是一个数组，因此对数据的索引十分的方便。

获取第四个元素

随着数据的增多，序号的增大，这个环可能会变成以下的这个样子：

取第12个位置的元素

想取第十二个位置的元素也非常的简单，初中数学告诉我们，只需要在：

12 % 10 = 2 这个位置，就可以取到这个元素。

以上就是Disruptor最核心的数据结构了。这个框架中的其他一切组件：生产者、消费者、序号生成器等等之类的组件，都是为了服务这个RingBuffer而诞生的。

总结

今天这篇就是简单的介绍一下disruptor这个框架。大家只需要先有个印象，知道有这么一个东西就行了。后续我会慢慢的将这些东西补充完全。

参考资料

1. 官方的设计说明以及测试 http://101.96.10.64/lmax-exchange.github.io/disruptor/files/Disruptor-1.0.pdf
2. Ringbuffer设计的简要介绍 http://mechanitis.blogspot.com/2011/06/dissecting-disruptor-whats-so-special.html