RingBuffer 如何保证数据不丢失

由于ringbuffer是一个环形的队列，那么生产者和消费者在遍历这个队列的时候，如何制衡呢？

1、生产快，消费慢，数据丢失？

生产者速度过快，导致一个对象还没消费完，就循环生产了一个新的对象要加入ringbuffer，导致消费不完整，造成数据丢失？

我们注意到，在我们获取生产者下一个位置的时候，是通过ringbuffer的next方法，而这个next方式是调用了sequencer的next方法

这个对象，在我们创建disruptor对象的时候，创建的

所以这个ringbuffer就是disruptor中的sequencer对象，那么在进行获取next的时候，这里是如何获取下一个的呢？是否会对这个生产获取下一个序列进行相应的等待策略，避免产生相应的干扰！！！

这个各位看官还需多看看里面的代码以及封装（特别是封装，真是九转十八弯），多熟悉，我这绕着绕着很容易就绕晕了，刚开始也是云里雾里。

EventProcessor接口概览

EventProcessor顾名思义，就是事件处理器（handle和process都可以翻译为“处理”，但是process侧重于机器的处理，而handle侧重于有人工的处理，所以使用handle表示用户逻辑的处理，使用process表示机器的处理），这个接口有两个实现类，分别是WorkProcessor和BatchEventProcessor，它们对应的逻辑处理消费者分别是EventHandler和WorkHandler。下面是EventProcessor的UML类图及EventHandler和EventProcessor的接口定义。

/**
* Callback interface to be implemented for processing events as they become available in the {@link RingBuffer}
*
* @param <T> event implementation storing the data for sharing during exchange or parallel coordination of an event.
* @see BatchEventProcessor#setExceptionHandler(ExceptionHandler) if you want to handle exceptions propagated out of the handler.
* 处理事件的回调接口
*/
public interface EventHandler<T>
{
 /**
 * Called when a publisher has published an event to the {@link RingBuffer}
 *
 * @param event published to the {@link RingBuffer}
 * @param sequence of the event being processed
 * @param endOfBatch flag to indicate if this is the last event in a batch from the {@link RingBuffer}
 * @throws Exception if the EventHandler would like the exception handled further up the chain.
 */
 void onEvent(T event, long sequence, boolean endOfBatch) throws Exception;
}
/**
* EventProcessors waitFor events to become available for consumption from the {@link RingBuffer}
* <p>
* An EventProcessor will generally be associated with a Thread for execution.
* 事件执行器，等待RingBuffer有可用消费事件。一个事件处理器关联一个执行线程
*/
public interface EventProcessor extends Runnable
{
 /**
 * Get a reference to the {@link Sequence} being used by this {@link EventProcessor}.
 *
 * @return reference to the {@link Sequence} for this {@link EventProcessor}
 */
 Sequence getSequence();
 /**
 * Signal that this EventProcessor should stop when it has finished consuming at the next clean break.
 * It will call {@link SequenceBarrier#alert()} to notify the thread to check status.
 */
 void halt();
 boolean isRunning();
}

EventProcessor接口继承了Runnable接口，主要有两种实现：单线程批量处理BatchEventProcessor和多线程处理WorkProcessor。

在使用Disruptor帮助类构建消费者时，使用handleEventsWith方法传入多个EventHandler，内部使用多个BatchEventProcessor关联多个线程执行。这种情况类似JMS中的发布订阅模式，同一事件会被多个消费者并行消费。适用于同一事件触发多种操作。

而使用Disruptor的
handleEventsWithWorkerPool传入多个WorkHandler时，内部使用多个WorkProcessor关联多个线程执行。这种情况类似JMS的点对点模式，同一事件会被一组消费者其中之一消费。适用于提升消费者并行处理能力。

消费技术实现

我们先回顾下Disruptor消费者的两个特点：消费者依赖图（即下文所谓的“消费链”）和事件多播。

假设现在有A,B,C,D四个消费者，它们都能组成什么样的形式呢？从众多的排列组合中，我挑了4组比较有代表性的消费链形式。

image.png

• 第1组中，消费者A消费按成后，B、C、D可同时消费；
• 第2组中，消费者A、B、C、D顺序消费；
• 第3组中，消费者A、B顺序消费后，C、D同时消费；
• 第4组中，消费者A在消费完成后，B和C可以同时消费，但是必须在都消费完成后，D才能消费。

标号为1、3、4的消费链都使用了事件多播，可见事件多播属于消费链的一种组合形式。注意，在上面4种组合中，每个组合的每一水平行，都属于一个消费者组。

这些还只是较为简单的消费链组成，实际中消费链可能会更复杂。

那么在Disruptor内部是怎么实现消费链的呢？

我们可以先思考下。如果想把独立的消费者组成消费链，那么后方的消费者（组）必然要知道在它前方的消费者（组）的处理情况，否则就做不到顺序消费。同时，消费者也要了解生产者的位置，来判断是否有可用事件。之前我们分析生产者代码的时候，已经讲过，生产者为了不覆盖没有消费完全的事件，必须知道最慢消费者的处理情况。

做到了这些才会有能力去控制消费者组成消费链。下面让我们具体看Disruptor中的实现。

单生产者，多消费者模式。多消费者对于消息不重复消费。

package liuqiang.complex.multi;
import com.lmax.disruptor.EventFactory;
import com.lmax.disruptor.RingBuffer;
import com.lmax.disruptor.YieldingWaitStrategy;
import com.lmax.disruptor.dsl.Disruptor;
import com.lmax.disruptor.dsl.EventHandlerGroup;
import com.lmax.disruptor.dsl.ProducerType;
import liuqiang.complex.common.*;
import java.util.concurrent.Executors;
public class Main3 {
 //单生产者，多消费者模式。多消费者对于消息不重复消费。例如：1线程消费了消息0，则2线程只能从0后面的消息消费，不能对消息0进行消费。
 public static void main(String[] args) throws Exception {
 EventFactory<Order> factory = new OrderFactory();
 int ringBufferSize = 1024 * 1024;
 Disruptor<Order> disruptor =
 new Disruptor<Order>(factory, ringBufferSize, Executors.defaultThreadFactory(), ProducerType.SINGLE, new YieldingWaitStrategy());
 /*
 * 该方法传入的消费者需要实现WorkHandler接口，方法的内部实现是：先创建WorkPool，然后封装WorkPool为EventHandlerPool返回。
 * 消费者1、2对于消息的消费有时有竞争，保证同一消息只能有一个消费者消费
 */
 disruptor.handleEventsWithWorkerPool(new OrderHandler1("1"), new OrderHandler1("2"));
 disruptor.start();
 RingBuffer<Order> ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();
 Producer producer = new Producer(ringBuffer);
 //单生产者，生产3条数据
 for (int l = 0; l < 3; l++) {
 producer.onData(l + "");
 }
 //为了保证消费者线程已经启动，留足足够的时间。具体原因详见另一篇博客：disruptor的shutdown失效问题
 Thread.sleep(1000);
 disruptor.shutdown();
 }
}

调用
handleEventsWithWorkerPool形成WorkerPool，并进一步封装成EventHandlerGroup。对于同一条消息，两消费者不重复消费。

可能输出结果如下：

OrderHandler1 1，消费信息：0

OrderHandler1 2，消费信息：1

OrderHandler1 1，消费信息：2

消费者可用序列屏障-SequenceBarrier

我们重点看一下SequenceBarrier，可直译为“序列屏障”。SequenceBarrier的主要作用是协调获取消费者可处理到的最大序号，内部持有着生产者和其依赖的消费者序列。它的接口定义如下。

public interface SequenceBarrier
{
 /**
 * Wait for the given sequence to be available for consumption.<br>
 * 等待指定序列可用
 * @param sequence to wait for
 * @return the sequence up to which is available
 * @throws AlertException if a status change has occurred for the Disruptor
 * @throws InterruptedException if the thread needs awaking on a condition variable.
 * @throws TimeoutException
 *
 */
 long waitFor(long sequence) throws AlertException, InterruptedException, TimeoutException;
 /**
 * Get the current cursor value that can be read.<br>
 * 获取当前可读游标值
 *
 * @return value of the cursor for entries that have been published.
 *
 */
 long getCursor();
 /**
 * The current alert status for the barrier.<br>
 * 当前的alert状态
 *
 * @return true if in alert otherwise false.
 */
 boolean isAlerted();
 /**
 * Alert the {@link EventProcessor}s of a status change and stay in this status until cleared.<br>
 *
 * 通知消费者状态变化。当调用EventProcessor#halt()将调用此方法。
 */
 void alert();
 /**
 * Clear the current alert status.<br>
 * 清楚alert状态
 */
 void clearAlert();
 /**
 * Check if an alert has been raised and throw an {@link AlertException} if it has.
 * 检查是否发生alert，发生将抛出异常
 * @throws AlertException if alert has been raised.
 */
 void checkAlert() throws AlertException;
}
SequenceBarrier实例引用被EventProcessor持有，用于等待并获取可用的消费事件，主要体现在waitFor这个方法。

要实现这个功能，需要3点条件：

1. 知道生产者的位置。
2. 因为Disruptor支持消费者链，在不同的消费者组之间，要保证后边的消 费者组只有在前消费者组中的消费者都处理完毕后，才能进行处理。
3. 暂时没有事件可消费，在等待可用消费时，还需要使用某种等待策略进行等待。

看下SequenceBarrier实现类ProcessingSequenceBarrier的代码是如何实现waitFor方法。

final class ProcessingSequenceBarrier implements SequenceBarrier
{
 private final WaitStrategy waitStrategy; // 等待可用消费时，指定的等待策略
 private final Sequence dependentSequence; // 依赖的上组消费者的序号，如果当前为第一组则为cursorSequence（即生产者发布游标序列），否则使用FixedSequenceGroup封装上组消费者序列
 private volatile boolean alerted = false; // 当触发halt时，将标记alerted为true
 private final Sequence cursorSequence; // AbstractSequencer中的cursor引用，记录当前发布者发布的最新位置
 private final Sequencer sequencer; // MultiProducerSequencer 或 SingleProducerSequencer
 public ProcessingSequenceBarrier(
 final Sequencer sequencer,
 final WaitStrategy waitStrategy,
 final Sequence cursorSequence,
 final Sequence[] dependentSequences)
 {
 this.sequencer = sequencer;
 this.waitStrategy = waitStrategy;
 this.cursorSequence = cursorSequence;
 if (0 == dependentSequences.length) // 依赖的上一组序列长度，第一次是0
 {
 dependentSequence = cursorSequence;
 }
 else // 将上一组序列数组复制成新数组保存，引用不变
 {
 dependentSequence = new FixedSequenceGroup(dependentSequences);
 }
 }
 @Override
 public long waitFor(final long sequence)
 throws AlertException, InterruptedException, TimeoutException
 {
 // 检查是否停止服务
 checkAlert();
 // 获取最大可用序号 sequence为给定序号，一般为当前序号+1，cursorSequence记录生产者最新位置，
 long availableSequence = waitStrategy.waitFor(sequence, cursorSequence, dependentSequence, this);
 if (availableSequence < sequence)
 {
 return availableSequence;
 }
 // 返回已发布最高的序列值，将对每个序号进行校验
 return sequencer.getHighestPublishedSequence(sequence, availableSequence);
 }
 // ... 
}