微服务优化之并行调用
互联网产品随着用户的增加，系统对服务的高性能、高可用、可伸缩、可扩展的支持，大都采用分布式RPC框架。然而随着业务的增加，系统越来越多，系统之间的调用也越来越复杂，原本一个系统中一次请求就可以完成的工作，现在可能被分散在多个系统中，一次请求需要多个系统响应。这样就会放大RPC调用延迟带来的副作用，影响系统的高性能需求。
例如：一个RPC接口中需要依赖另外三个系统的RPC服务，各RPC服务的响应时间分别是20ms、10ms、10ms，那么这个接口的对外系统依赖的耗时40ms。如果接口依赖越多，响应时间就会越长。
对此，需要在业务范围内进行性能优化，优化思路总的来说有两种：
第一：如果对RPC接口调用，不需要关心接口的返回值，那么可以采用异步RPC调用。
第二：如果依赖RPC接口返回值，并且连续调用的多个RPC之间没有依赖关系，可以采用并行化处理。
本文主要分享一下通过并行化处理，来优化RPC接口响应时间，如上例子中的RPC采用并行调用，对外系统接口的依赖耗时会降低到20ms。
第一：因为Java对线程的使用非常方便，所以完成并行调用对于Java语言来说是相对简单，根据依赖外部接口分别创建一个线程来调用就可以完成。
第二：那么问题来：如果我的接口在完成其他接口调用后，还需要完成额外的功能而且需要依赖其他接口调用结果，该怎么处理呢？Thread类通过join调用，可以让主线程等待子线程处理结果。
第三：那么问题又来了：子线程内部的异常无法在外部获取，而需要依赖外部接口的调用结果的情况下，如果RPC接口抛出异常，必须在主线程中获取并作出相应处理，这个工作可以通过FutureTask来完成。
第四：那么问题又来了：如果一个接口依赖十个外部系统，那么每次请求就需要创建十个线程，随着接口TPS增加，系统创建线程和销毁的线程耗费的资源越来越高，这个时候需要考虑采用线程池方案了。
第五：那么问题又来了：以上实例只是一个单应用的测试Demo，真实应用情况下如上这样在代码中创建线程池并没太大意义，应该创建全局的线程池，所有请求共用线程池才能达到线程资源共用。但是Executors中线程池都默认采用AbortPolicy 的拒绝策略，在高并发情况下，就会频繁出现的线程池拒绝服务异常。此时可以考虑自定义线程池，采用CallerRunsPolicy拒绝策略，在高并发量，当线程池无法提供服务的情况下，采用主线程自己创建线程，达到并发量和计算资源的最优协调。
第六：完成以上操作就可以完美了吗？然而情况并非如此，如果细心测试发现，如果其中一个接口抛出异常时，主线程就结束了，而其他还没有执行结束的子线程将继续执行，一开始我们通过Thread.join()来协调主子线程的先后顺序，而现在采用线程池，无法在获取线程并且调用join方法，而是采用FutureTask.get()来协调先后顺序，那么还可以采用哪些方式保证主线程最后结束呢？此时可以采用一些特有的并发工具，如：闭锁，栅栏，信号量。如下为网络摘抄的三个工具对比：
闭锁(CountDownLatch) | 类似于门。门初始是关闭的，试图进门的线程挂起等待开门。当负责开门进程将门打开后，所有等待线程被唤醒。 门一旦打开就不能再关闭了。 | CountDownLatch(int n)：指定闭锁计数器 await() ：挂起等待闭锁计数器为0 countDown()：闭锁计数器减1 |
栅栏(CyclicBarrier) | 和闭锁有类似之处。闭锁是等待“开门”事件；栅栏是等待其他线程。例如有N个线程视图通过栅栏，此时先到的要等待，直到所有线程到到达后，栅栏开启，所有等待线程被唤醒通过栅栏。 | CyclicBarrier(int n)：需要等待的线程数量 await()：挂起等待达到线程数量 |
信号量(Semaphore) | 和锁的作用类似。区别是锁只允许被一个线程获取，但是信号量可以设置资源数量。当没有可用资源时，才被挂起等待。 | Semaphore(int n)：指定初始的资源数量 acquire()：试图获取资源。当没有可用资源时挂起 release()：释放一个资源 |
本文采用栅栏完成实例代码如下：
packagecom.halfworlders.test.domo;
importjava.util.concurrent.Callable;
importjava.util.concurrent.CyclicBarrier;
importjava.util.concurrent.ExecutionException;
importjava.util.concurrent.ExecutorService;
importjava.util.concurrent.FutureTask;
importjava.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
importjava.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
importjava.util.concurrent.TimeUnit;
importcom.halfworlders.test.exp.AppException;
importcom.halfworlders.test.impl.ServiceImpl;
importcom.halfworlders.test.intf.ServiceInterface;
publicclassApp {
/**
* 外接口总数
*/
privatestaticfinalintINTERFACE_COUNT= 10;
ExecutorService executorService=newThreadPoolExecutor(INTERFACE_COUNT,INTERFACE_COUNT*3, 10L,
TimeUnit.MILLISECONDS,newLinkedBlockingQueue<Runnable>(),newThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
publicstaticvoidmain(String[]args) {
longstart= System.currentTimeMillis();
App test=newApp();
test.test();
longend= System.currentTimeMillis();
System.out.println("总耗时："+(end-start)+"ms");
}
@SuppressWarnings("unchecked")
publicvoidtest() {
finalCyclicBarriercb=newCyclicBarrier(INTERFACE_COUNT+ 1);
finalServiceInterface[]services= assembles();
finalFutureTask<Integer>[]futureTasks=newFutureTask[INTERFACE_COUNT];
for(inti= 0;i<INTERFACE_COUNT;i++) {
finalIntegerfi=i;
futureTasks[i] =newFutureTask<Integer>(newCallable<Integer>() {
@Override
publicInteger call()throwsException {
try{
returnservices[fi].service();
} finally{
cb.await();
}
}
});
executorService.submit(futureTasks[i]);
}
String serviceName=null;
try{
//打开栅栏
cb.await();
//如果有其他系统调用异常，则将该异常向外层抛出
for(inti= 0;i<INTERFACE_COUNT;i++) {
serviceName=services[i].getName();
futureTasks[i].get();
}
} catch(Exceptione) {
if((einstanceofExecutionException) && (e.getCause()instanceofAppException)) {
throw(AppException)e.getCause();
} else{
thrownewRuntimeException(serviceName+"系统异常",e);
}
}
}
privateServiceInterface[] assembles(){
ServiceInterface[] service=newServiceInterface[INTERFACE_COUNT];
for(inti= 0;i<INTERFACE_COUNT;i++) {
service[i] =newServiceImpl("接口"+i);
}
returnservice;
}
}