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Golang限流器实现 令牌桶与漏桶算法

P粉602998670

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发布时间:2025-08-22 08:43:01

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来源于php中文网

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令牌桶允许突发流量,漏桶保证恒定输出;Go中用rate.Limiter实现令牌桶,漏桶需手动实现并注意并发安全。

golang限流器实现 令牌桶与漏桶算法

在高并发系统中,限流是保护服务稳定性的重要手段。Golang中常用的限流算法是令牌桶和漏桶。它们都能控制请求的处理速率,但实现思路不同,适用场景也略有区别。下面分别介绍这两种算法的原理与Go语言实现方式。

令牌桶算法(Token Bucket)

令牌桶的核心思想是:系统以固定速率向桶中添加令牌,每个请求需要先从桶中获取一个令牌才能被处理。如果桶中没有令牌,请求就会被拒绝或等待。

它的特点是允许一定程度的突发流量——只要桶中有足够的令牌,多个请求可以短时间内集中处理。

使用 golang.org/x/time/rate 包可以轻松实现令牌桶:

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  • rate.Limiter 是基于令牌桶的实现
  • 支持突发(burst)配置,即桶的容量
  • 可设置每秒生成的令牌数(r)和桶大小(b)

示例代码:

package main

import ( "fmt" "time" "golang.org/x/time/rate" )

func main() { // 每秒生成10个令牌,桶最多容纳50个 limiter := rate.NewLimiter(10, 50)

for i := 0; i < 100; i++ {
    if limiter.Allow() {
        fmt.Printf("请求 %d 被允许\n", i)
    } else {
        fmt.Printf("请求 %d 被限流\n", i)
    }
    time.Sleep(50 * time.Millisecond) // 模拟请求间隔
}

}

上面代码中,Allow() 非阻塞判断是否放行,也可用 Wait() 阻塞等待令牌。

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漏桶算法(Leaky Bucket)

漏桶算法将请求看作水流入桶中,桶以固定速率漏水(处理请求)。如果流入速度超过漏水速度,水就会溢出(请求被拒绝)。

与令牌桶不同,漏桶强调的是恒定的输出速率,即使短时间内涌入大量请求,处理速度也不会变化,因此更平滑但不支持突发。

Go中可以手动实现一个简单的漏桶:

type LeakyBucket struct {
    capacity  int       // 桶容量
    water     int       // 当前水量(请求数)
    rate      int       // 漏水速率(每秒处理数)
    lastLeak  time.Time // 上次漏水时间
}

func NewLeakyBucket(capacity, rate int) *LeakyBucket { return &LeakyBucket{ capacity: capacity, rate: rate, lastLeak: time.Now(), } }

func (lb LeakyBucket) Allow() bool { now := time.Now() // 计算从上次漏水到现在漏了多少水 elapsed := now.Sub(lb.lastLeak).Seconds() leakAmount := int(elapsed) lb.rate if leakAmount > 0 { lb.water = max(0, lb.water-leakAmount) lb.lastLeak = now }

// 如果加水后不超过容量,则允许
if lb.water < lb.capacity {
    lb.water++
    return true
}
return false

}

使用示例:

bucket := NewLeakyBucket(10, 2) // 容量10,每秒处理2个
for i := 0; i < 20; i++ {
    if bucket.Allow() {
        fmt.Printf("请求 %d 放行\n", i)
    } else {
        fmt.Printf("请求 %d 被拒绝\n", i)
    }
    time.Sleep(300 * time.Millisecond)
}

令牌桶 vs 漏桶:如何选择?

两者本质都是控制流量,但行为不同:

  • 令牌桶 更灵活,支持突发,适合大多数Web服务限流(如API网关)
  • 漏桶 输出更平稳,适合对处理速率要求严格的场景(如音视频流控)
  • 实际开发中,令牌桶更常用,因为多数系统希望在资源允许时快速处理突发请求

基本上就这些。Golang标准生态中虽然没有内置限流器,但通过 x/time/rate 能快速实现高效令牌桶限流。漏桶则可根据业务需要自行实现,逻辑清晰且易于控制。选择哪种算法,取决于你更看重突发处理能力还是输出平滑性。不复杂但容易忽略细节,比如时间计算精度和并发安全。如果在多协程环境下使用,记得加锁或使用原子操作保护状态。基本上就这些。

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