你是否遇到过这样的场景:后台接口响应越来越慢,用户抱怨页面加载时间长,运维同事警告服务器负载飙升?分析日志发现,一个页面渲染竟然要发起几十上百个接口请求!随着用户量增长,系统就像陷入泥潭。这种情况在微服务架构特别常见 - 获取 10 个用户信息,就要发 10 次独立请求,每次都有网络延迟。如何优雅地解决这个问题?请求合并技术正是你需要的救星。

请求合并的核心原理

请求合并就是把短时间内的多个独立请求打包成一个批量请求,处理后再分发结果。这就像公交车而不是出租车 - 不是每个人单独派一辆车,而是等一小会儿,让大家坐同一辆车前往目的地,大幅提高效率。

graph TD
    A[客户端] --> B1[请求1]
    A --> B2[请求2]
    A --> B3[请求3]
    B1 --> C[服务端]
    B2 --> C
    B3 --> C

    D[客户端] --> E[合并请求]
    E --> F[服务端]

    style D fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style E fill:#bbf,stroke:#333,stroke-width:2px
    style F fill:#bfb,stroke:#333,stroke-width:2px

请求合并能带来这些好处:

  1. 减少网络往返,显著降低总延迟
  2. 节约连接资源,避免连接池耗尽
  3. 减少数据库查询次数,降低数据库压力
  4. 提高系统整体吞吐量,降低资源消耗

三大合并策略及应用场景

1. 时间窗口合并

在固定时间窗口内(比如 50ms)收集所有请求,然后一起发送。这种策略适合对实时性要求不那么苛刻的场景。

sequenceDiagram
    participant 请求1
    participant 请求2
    participant 请求3
    participant 合并器
    participant 服务端

    请求1->>合并器: 提交请求
    合并器->>合并器: 开始计时(50ms)
    请求2->>合并器: 提交请求
    请求3->>合并器: 提交请求
    合并器->>服务端: 批量请求
    服务端->>合并器: 批量响应
    合并器->>请求1: 返回结果
    合并器->>请求2: 返回结果
    合并器->>请求3: 返回结果

这就像公交车,会在每个站点等待固定时间,不管上多少人都会准时发车。

2. 数量阈值合并

当收集到足够多的请求(如 100 个)后立即发送,不再等待。适合批处理场景,可以控制每批数据量。

这就像电梯容量到了就会自动关门,不会无限等待。

3. 混合策略

结合时间窗口和数量阈值,满足任一条件就触发批量请求。这是生产环境最常用的策略,能平衡实时性和效率。

类比食堂打饭:要么人满一桌就上菜,要么到点就上菜,哪个条件先满足就先执行。

高性能请求合并器实现

配置驱动的合并参数

首先,我们定义一个配置类来支持外部化配置:

/**
 * 请求合并器配置类
 */
public class MergerConfig {
    // 基本配置
    public static final long DEFAULT_WINDOW_TIME = 50;  // 默认时间窗口(ms)
    public static final int DEFAULT_MAX_BATCH_SIZE = 100;  // 默认最大批量大小

    // 熔断配置
    public static final int DEFAULT_FAILURE_THRESHOLD = 5;  // 默认失败阈值
    public static final long DEFAULT_CIRCUIT_RESET_TIMEOUT = 30_000;  // 默认熔断重置时间(ms)
    public static final long DEFAULT_REQUEST_TIMEOUT = 3_000;  // 默认请求超时时间(ms)

    // 根据系统环境变量获取配置值
    public static long getWindowTime() {
        return Long.parseLong(System.getProperty("merger.window.time",
                             String.valueOf(DEFAULT_WINDOW_TIME)));
    }

    public static int getMaxBatchSize() {
        return Integer.parseInt(System.getProperty("merger.max.batch.size",
                               String.valueOf(DEFAULT_MAX_BATCH_SIZE)));
    }

    /**
     * 根据系统资源状态动态调整合并参数
     */
    public static void adjustParameters() {
        // 基于CPU利用率动态调整批量大小
        double cpuLoad = getSystemCpuLoad();
        if (cpuLoad > 0.8) { // CPU负载高
            System.setProperty("merger.max.batch.size",
                             String.valueOf(DEFAULT_MAX_BATCH_SIZE / 2));
        } else if (cpuLoad < 0.3) { // CPU负载低
            System.setProperty("merger.max.batch.size",
                             String.valueOf(DEFAULT_MAX_BATCH_SIZE * 2));
        }
    }

    /**
     * 获取系统CPU负载
     */
    private static double getSystemCpuLoad() {
        try {
            return ManagementFactory.getOperatingSystemMXBean()
                   .getSystemLoadAverage() / Runtime.getRuntime().availableProcessors();
        } catch (Exception e) {
            return 0.5; // 默认值
        }
    }

    // 其他getter方法...
}

同步请求合并器

下面是一个支持监控、部分结果处理的高性能同步请求合并器:

/**
 * 同步请求合并器
 * 时间复杂度:O(1)平均情况,O(n)触发批处理时
 * 空间复杂度:O(n)其中n为等待处理的请求数
 */
public class RequestMerger<K, V> {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(RequestMerger.class);

    private final long windowTimeMillis;
    private final int maxBatchSize;
    private final Function<List<K>, Map<K, V>> batchFunction;
    private final V defaultValue;
    private final boolean allowPartialResult;

    // 使用ConcurrentHashMap减少锁竞争
    private final ConcurrentHashMap<K, CompletableFuture<Optional<V>>> pendingRequests = new ConcurrentHashMap<>();
    private final List<K> pendingKeys = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
    private final Object batchLock = new Object(); // 细粒度锁,只锁批处理操作
    private ScheduledFuture<?> scheduledTask;
    private final ScheduledExecutorService scheduler =
        Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(r -> {
            Thread t = new Thread(r, "request-merger-scheduler");
            t.setDaemon(true); // 使用守护线程避免阻止JVM退出
            return t;
        });

    // 监控指标
    private final Timer batchProcessTimer;
    private final Counter batchSizeCounter;
    private final Counter requestCounter;
    private final Counter batchCounter;

    /**
     * 创建请求合并器
     * @param windowTimeMillis 时间窗口(毫秒)
     * @param maxBatchSize 最大批处理大小
     * @param batchFunction 批量处理函数,需返回包含所有输入key的Map
     * @param allowPartialResult 是否允许部分结果
     * @param defaultValue 默认值(当key没有对应值且allowPartialResult为true时使用)
     */
    public RequestMerger(long windowTimeMillis, int maxBatchSize,
                         Function<List<K>, Map<K, V>> batchFunction,
                         boolean allowPartialResult, V defaultValue) {
        this.windowTimeMillis = windowTimeMillis;
        this.maxBatchSize = maxBatchSize;
        this.batchFunction = batchFunction;
        this.allowPartialResult = allowPartialResult;
        this.defaultValue = defaultValue;

        // 初始化监控指标
        MeterRegistry registry = Metrics.globalRegistry;
        this.batchProcessTimer = Timer.builder("merger.batch.process.time")
            .description("批量处理耗时")
            .register(registry);
        this.batchSizeCounter = Counter.builder("merger.batch.size")
            .description("批量大小分布")
            .register(registry);
        this.requestCounter = Counter.builder("merger.requests")
            .description("请求总数")
            .register(registry);
        this.batchCounter = Counter.builder("merger.batches")
            .description("批次总数")
            .register(registry);
    }

    /**
     * 获取指定键的值,可能触发批量请求
     * @param key 请求键
     * @return 包含可选结果的CompletableFuture
     */
    public CompletableFuture<Optional<V>> get(K key) {
        // ① 参数校验
        if (key == null) {
            CompletableFuture<Optional<V>> future = new CompletableFuture<>();
            future.completeExceptionally(new IllegalArgumentException("Key不能为null"));
            return future;
        }

        // 记录请求数
        requestCounter.increment();

        // ② 重复请求检查 - 避免相同请求多次处理
        CompletableFuture<Optional<V>> existingFuture = pendingRequests.get(key);
        if (existingFuture != null) {
            return existingFuture;
        }

        CompletableFuture<Optional<V>> future = new CompletableFuture<>();
        CompletableFuture<Optional<V>> oldFuture = pendingRequests.putIfAbsent(key, future);

        // 双重检查,处理并发冲突
        if (oldFuture != null) {
            return oldFuture;
        }

        // ③ 合并逻辑 - 添加到等待队列并可能触发批处理
        synchronized (batchLock) {
            pendingKeys.add(key);

            // 策略1: 首个请求,启动计时器
            if (pendingKeys.size() == 1) {
                scheduledTask = scheduler.schedule(
                    this::processBatch, windowTimeMillis, TimeUnit.MILLISECONDS);
            }
            // 策略2: 达到批量阈值,立即处理
            else if (pendingKeys.size() >= maxBatchSize) {
                if (scheduledTask != null) {
                    scheduledTask.cancel(false);
                }
                // 异步处理,避免阻塞当前线程
                CompletableFuture.runAsync(this::processBatch);
            }
        }

        // ④ 上下文传递 - 保留调用方的追踪信息
        setupRequestContext(future);

        return future;
    }

    // 设置请求上下文,保留调用线程的MDC信息
    private void setupRequestContext(CompletableFuture<Optional<V>> future) {
        Map<String, String> currentContext = MDC.getCopyOfContextMap();

        future.whenComplete((result, ex) -> {
            Map<String, String> oldContext = MDC.getCopyOfContextMap();
            try {
                if (currentContext != null) {
                    MDC.setContextMap(currentContext);
                } else {
                    MDC.clear();
                }
            } finally {
                if (oldContext != null) {
                    MDC.setContextMap(oldContext);
                } else {
                    MDC.clear();
                }
            }
        });
    }

    private void processBatch() {
        List<K> batchKeys;
        Map<K, CompletableFuture<Optional<V>>> batchFutures;

        // ① 收集批处理请求
        synchronized (batchLock) {
            if (pendingKeys.isEmpty()) {
                return;
            }

            batchKeys = new ArrayList<>(pendingKeys);
            batchFutures = new HashMap<>();

            for (K key : batchKeys) {
                CompletableFuture<Optional<V>> future = pendingRequests.get(key);
                if (future != null) {
                    batchFutures.put(key, future);
                    pendingRequests.remove(key);
                }
            }

            pendingKeys.clear();
            scheduledTask = null; // 清空调度任务引用
        }

        if (batchKeys.isEmpty()) {
            return; // 防御性编程
        }

        // ② 记录批次和大小
        batchCounter.increment();
        batchSizeCounter.increment(batchKeys.size());

        // ③ 测量批量处理时间
        Timer.Sample sample = Timer.start();

        try {
            // ④ 执行批量请求
            Map<K, V> results = batchFunction.apply(batchKeys);

            // ⑤ 结果完整性检查
            Set<K> missingKeys = new HashSet<>();
            if (!allowPartialResult) {
                for (K key : batchKeys) {
                    if (!results.containsKey(key)) {
                        missingKeys.add(key);
                    }
                }

                if (!missingKeys.isEmpty()) {
                    String errorMsg = "缺少键的结果: " + missingKeys;
                    log.warn(errorMsg);
                    RuntimeException ex = new RuntimeException(errorMsg);

                    // 所有future都异常完成
                    batchFutures.values().forEach(future ->
                        future.completeExceptionally(ex));

                    // 记录处理时间
                    sample.stop(batchProcessTimer);
                    return;
                }
            }

            // ⑥ 分发结果给各个请求
            for (K key : batchKeys) {
                V result = results.get(key);
                CompletableFuture<Optional<V>> future = batchFutures.get(key);

                if (future != null) {
                    if (result != null) {
                        future.complete(Optional.of(result));
                    } else if (allowPartialResult) {
                        future.complete(Optional.ofNullable(defaultValue));
                    } else {
                        future.completeExceptionally(
                            new RuntimeException("未找到键的结果: " + key));
                    }
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            log.error("批量请求处理异常", e);
            // 出现异常时,让所有future都异常完成
            batchFutures.values().forEach(future ->
                future.completeExceptionally(e));
        } finally {
            // 记录处理时间
            sample.stop(batchProcessTimer);
        }
    }

    // 其他方法略...
}

自适应背压的异步请求合并器

增强版异步合并器,加入了动态背压控制:

/**
 * 异步请求合并器(增强版)
 * 特点:完全非阻塞 + 自适应背压控制
 */
public class AsyncRequestMerger<K, V> {
    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(AsyncRequestMerger.class);

    private final long windowTimeMillis;
    private final int maxBatchSize;
    private final Function<List<K>, CompletableFuture<Map<K, V>>> asyncBatchFunction;
    private final V defaultValue;
    private final boolean allowPartialResult;
    private final long timeoutMillis;

    // 熔断器
    private final MergerCircuitBreaker circuitBreaker;

    // 背压控制 - 动态调整并发量
    private final AdaptiveSemaphore concurrencyLimiter;

    private final ConcurrentHashMap<K, CompletableFuture<Optional<V>>> pendingRequests = new ConcurrentHashMap<>();
    private final List<K> pendingKeys = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
    private final Object batchLock = new Object();
    private ScheduledFuture<?> scheduledTask;
    private final ScheduledExecutorService scheduler =
        Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();

    private final Counter rejectedRequestCounter;

    /**
     * 创建异步请求合并器
     */
    public AsyncRequestMerger(long windowTimeMillis, int maxBatchSize,
                           Function<List<K>, CompletableFuture<Map<K, V>>> asyncBatchFunction,
                           boolean allowPartialResult, V defaultValue,
                           long timeoutMillis) {
        this.windowTimeMillis = windowTimeMillis;
        this.maxBatchSize = maxBatchSize;
        this.asyncBatchFunction = asyncBatchFunction;
        this.allowPartialResult = allowPartialResult;
        this.defaultValue = defaultValue;
        this.timeoutMillis = timeoutMillis;

        this.circuitBreaker = new MergerCircuitBreaker(
            MergerConfig.DEFAULT_FAILURE_THRESHOLD,
            MergerConfig.DEFAULT_CIRCUIT_RESET_TIMEOUT);

        // 动态背压控制 - 初始许可为CPU核心数的2倍
        int initialPermits = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2;
        this.concurrencyLimiter = new AdaptiveSemaphore(initialPermits);

        // 监控指标
        MeterRegistry registry = Metrics.globalRegistry;
        this.rejectedRequestCounter = Counter.builder("merger.rejected.requests")
            .description("被拒绝的请求数")
            .register(registry);

        // 定期调整并发许可数量
        scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {
            concurrencyLimiter.adjustPermits();
        }, 5, 5, TimeUnit.SECONDS);
    }

    // 背压控制的核心 - 自适应信号量
    private static class AdaptiveSemaphore {
        private final Semaphore semaphore;
        private final AtomicInteger currentPermits;
        private final AtomicLong lastSuccessfulBatchTime = new AtomicLong(0);
        private final AtomicLong lastRejectedTime = new AtomicLong(0);

        public AdaptiveSemaphore(int initialPermits) {
            this.semaphore = new Semaphore(initialPermits);
            this.currentPermits = new AtomicInteger(initialPermits);
        }

        public boolean tryAcquire() {
            boolean acquired = semaphore.tryAcquire();
            if (!acquired) {
                lastRejectedTime.set(System.currentTimeMillis());
            }
            return acquired;
        }

        public void release() {
            semaphore.release();
            lastSuccessfulBatchTime.set(System.currentTimeMillis());
        }

        // 根据系统状态动态调整许可数
        public void adjustPermits() {
            int permits = currentPermits.get();

            // 如果有最近的拒绝记录,可能需要增加许可
            long lastRejected = lastRejectedTime.get();
            if (lastRejected > 0 &&
                System.currentTimeMillis() - lastRejected < 5000) {

                // 增加25%的许可,但不超过CPU核心数的4倍
                int maxPermits = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 4;
                int newPermits = Math.min(maxPermits, (int)(permits * 1.25));

                if (newPermits > permits) {
                    int delta = newPermits - permits;
                    semaphore.release(delta);
                    currentPermits.set(newPermits);
                    log.info("增加并发许可至: {}", newPermits);
                }
            }

            // 如果长时间没有拒绝,可以尝试减少许可
            else if (System.currentTimeMillis() - lastRejectedTime.get() > 30000) {
                // 每次减少10%,但不低于CPU核心数
                int minPermits = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
                int newPermits = Math.max(minPermits, (int)(permits * 0.9));

                if (newPermits < permits) {
                    // 计算要减少的许可数
                    int delta = permits - newPermits;

                    // 尝试获取这些许可(如果都在使用中则无法减少)
                    if (semaphore.tryAcquire(delta)) {
                        currentPermits.set(newPermits);
                        log.info("减少并发许可至: {}", newPermits);
                    }
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 获取指定键的值,通过异步批处理
     * 注意:若系统过载或熔断器开启,会快速拒绝请求
     */
    public CompletableFuture<Optional<V>> get(K key) {
        // 检查熔断器状态
        if (!circuitBreaker.allowRequest()) {
            rejectedRequestCounter.increment();
            CompletableFuture<Optional<V>> future = new CompletableFuture<>();
            future.completeExceptionally(new RuntimeException("熔断器已开启,拒绝请求"));
            return future;
        }

        // 背压控制 - 检查系统负载
        if (!concurrencyLimiter.tryAcquire()) {
            rejectedRequestCounter.increment();
            CompletableFuture<Optional<V>> future = new CompletableFuture<>();
            future.completeExceptionally(new RuntimeException("系统负载过高,请稍后重试"));
            return future;
        }

        try {
            // 其余逻辑与之前类似
            // ...省略相似代码...

            // 异步处理批量请求
            asyncBatchFunction.apply(batchKeys)
                // 添加超时控制
                .orTimeout(timeoutMillis, TimeUnit.MILLISECONDS)
                // 处理结果...
                // ...省略相似代码...
                // 确保释放许可,无论成功失败
                .whenComplete((v, ex) -> concurrencyLimiter.release());

            // 返回结果future
            return future;
        } catch (Exception e) {
            concurrencyLimiter.release(); // 确保异常情况下也释放许可
            throw e;
        }
    }
}
背压控制是什么?想象一下水管接水龙头的场景 - 如果水龙头(请求源)出水太快,而水管(处理系统)无法及时输送,水就会溢出来。背压就是一种反馈机制,告诉水龙头"慢点出水",避免系统被压垮。

反应式框架集成

针对 Spring WebFlux 等反应式编程框架,我们可以提供响应式合并器实现:

/**
 * 响应式请求合并器
 * 适用于Spring WebFlux等反应式框架
 */
public class ReactiveRequestMerger<K, V> {
    private final RequestMerger<K, V> delegate;

    public ReactiveRequestMerger(long windowTimeMillis, int maxBatchSize,
                              Function<List<K>, Map<K, V>> batchFunction,
                              boolean allowPartialResult, V defaultValue) {
        this.delegate = new RequestMerger<>(
            windowTimeMillis, maxBatchSize, batchFunction,
            allowPartialResult, defaultValue);
    }

    /**
     * 响应式API - 返回Mono结果
     */
    public Mono<V> getMono(K key) {
        return Mono.fromFuture(delegate.get(key))
            .flatMap(opt -> opt.map(Mono::just)
                .orElseGet(Mono::empty));
    }

    /**
     * 响应式API - 批量获取
     */
    public Flux<Tuple2<K, V>> getAllFlux(List<K> keys) {
        if (keys.isEmpty()) {
            return Flux.empty();
        }

        return Flux.fromIterable(keys)
            .flatMap(key -> getMono(key)
                .map(value -> Tuples.of(key, value))
                .onErrorResume(e -> Mono.empty())
            );
    }

    /**
     * 响应式API - 获取结果映射
     */
    public Mono<Map<K, V>> getMapMono(List<K> keys) {
        if (keys.isEmpty()) {
            return Mono.just(Collections.emptyMap());
        }

        List<Mono<Tuple2<K, V>>> monos = keys.stream()
            .distinct()
            .map(key -> getMono(key)
                .map(value -> Tuples.of(key, value))
                .onErrorResume(e -> Mono.empty())
            )
            .collect(Collectors.toList());

        return Flux.merge(monos)
            .collectMap(Tuple2::getT1, Tuple2::getT2);
    }
}

使用示例:

@RestController
@RequestMapping("/api/users")
public class UserController {
    private final ReactiveRequestMerger<Long, UserInfo> userMerger;

    public UserController(UserRepository userRepo) {
        // 创建响应式合并器
        this.userMerger = new ReactiveRequestMerger<>(
            50, 100,
            ids -> userRepo.findAllByIdIn(ids).stream()
                .collect(Collectors.toMap(User::getId, this::mapToUserInfo)),
            true, null
        );
    }

    @GetMapping("/{id}")
    public Mono<UserInfo> getUser(@PathVariable Long id) {
        return userMerger.getMono(id)
            .switchIfEmpty(Mono.error(new ResponseStatusException(
                HttpStatus.NOT_FOUND, "用户不存在")));
    }

    @GetMapping
    public Mono<Map<Long, UserInfo>> getUsers(@RequestParam List<Long> ids) {
        return userMerger.getMapMono(ids);
    }
}

熔断器实现

熔断器用于防止系统反复请求已失的服务,状态转换如下:

熔断器就像家里的保险丝 - 当电路短路或过载时,保险丝会熔断,切断电源以保护家电。系统熔断器也是同理,在发现目标服务异常时,暂时"断开",避免无谓的请求消耗资源。

Service Mesh 集成

在 Service Mesh 架构中,可以通过 Istio 实现透明的请求合并:

# Istio EnvoyFilter配置
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: EnvoyFilter
metadata:
  name: request-merger
  namespace: istio-system
spec:
  configPatches:
  - applyTo: HTTP_FILTER
    match:
      context: SIDECAR_OUTBOUND
      listener:
        filterChain:
          filter:
            name: "envoy.filters.network.http_connection_manager"
    patch:
      operation: INSERT_BEFORE
      value:
        name: envoy.filters.http.request_merger
        typed_config:
          "@type": type.googleapis.com/udpa.type.v1.TypedStruct
          type_url: type.googleapis.com/envoy.extensions.filters.http.request_merger.v3.RequestMerger
          value:
            window_time_ms: 50
            max_batch_size: 100
            merge_routes:
            - pattern: "/api/v1/users/*"
              batch_path: "/api/v1/users/batch"

相应的路由规则配置:

# Istio虚拟服务配置
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: user-service
spec:
  hosts:
  - "user-service"
  http:
  - name: "single-user-requests"
    match:
    - uri:
        prefix: "/api/v1/users/"
        regex: "/api/v1/users/[0-9]+"
    route:
    - destination:
        host: user-service
        subset: default

  - name: "batch-user-requests"
    match:
    - uri:
        exact: "/api/v1/users/batch"
    route:
    - destination:
        host: user-service
        subset: batch-handler
        port:
          number: 8080

这种方式的优势在于:

  1. 对应用代码完全透明,无需修改业务逻辑
  2. 集中管理合并策略,易于统一配置和监控
  3. 跨语言支持,不限制服务实现技术栈

Serverless 环境下的请求合并

在 AWS Lambda 等 FaaS 环境中使用请求合并需要特别注意:

/**
 * 为Serverless环境优化的请求合并器工厂
 */
public class ServerlessMergerFactory {
    // 使用静态Map保存合并器实例,避免冷启动问题
    private static final ConcurrentHashMap<String, Object> MERGER_INSTANCES = new ConcurrentHashMap<>();

    /**
     * 获取或创建合并器实例
     * Serverless环境特化版本:
     * 1. 更大的初始窗口时间,补偿冷启动延迟
     * 2. 使用全局单例,避免函数实例间重复创建
     * 3. 自动适配内存限制
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <K, V> RequestMerger<K, V> getMerger(
            String name,
            Function<List<K>, Map<K, V>> batchFunction) {

        return (RequestMerger<K, V>) MERGER_INSTANCES.computeIfAbsent(
            name,
            key -> {
                // 根据环境变量调整参数
                long windowTime = getLambdaOptimizedWindowTime();
                int batchSize = getLambdaOptimizedBatchSize();

                log.info("创建Serverless优化合并器: window={}, batchSize={}", windowTime, batchSize);

                return new RequestMerger<>(
                    windowTime, batchSize, batchFunction, true, null);
            });
    }

    // 根据Lambda环境获取最优窗口时间
    private static long getLambdaOptimizedWindowTime() {
        // 冷启动时使用更大窗口
        boolean isColdStart = System.getenv("AWS_LAMBDA_INITIALIZATION_TYPE") != null &&
                              System.getenv("AWS_LAMBDA_INITIALIZATION_TYPE").equals("on-demand");

        return isColdStart ? 200 : 50; // 冷启动时用200ms窗口
    }

    // 根据Lambda可用内存调整批量大小
    private static int getLambdaOptimizedBatchSize() {
        String memoryLimitStr = System.getenv("AWS_LAMBDA_FUNCTION_MEMORY_SIZE");
        int memoryLimitMB = memoryLimitStr != null ? Integer.parseInt(memoryLimitStr) : 512;

        // 根据内存限制线性调整批量大小
        return Math.max(10, Math.min(500, memoryLimitMB / 10));
    }
}

Lambda 处理程序示例:

public class UserLambdaHandler implements RequestHandler<APIGatewayV2HTTPEvent, APIGatewayV2HTTPResponse> {

    private static final UserService userService = new UserService();
    private static final RequestMerger<String, UserInfo> userMerger = ServerlessMergerFactory.getMerger(
        "userInfoMerger",
        ids -> userService.batchGetUsers(ids)
    );

    @Override
    public APIGatewayV2HTTPResponse handleRequest(APIGatewayV2HTTPEvent event, Context context) {
        try {
            String path = event.getRequestContext().getHttp().getPath();

            if (path.matches("/users/[^/]+")) {
                // 单用户请求 - 通过合并器处理
                String userId = path.substring(path.lastIndexOf('/') + 1);

                Optional<UserInfo> userInfo = userMerger.get(userId).get(
                    // 较短超时,确保Lambda不会被长时间阻塞
                    100, TimeUnit.MILLISECONDS
                );

                if (userInfo.isPresent()) {
                    return buildResponse(200, gson.toJson(userInfo.get()));
                } else {
                    return buildResponse(404, "{\"error\":\"User not found\"}");
                }
            } else if (path.equals("/users")) {
                // 批量用户请求 - 直接处理
                String body = event.getBody();
                List<String> userIds = gson.fromJson(body, new TypeToken<List<String>>(){}.getType());

                Map<String, UserInfo> result = userService.batchGetUsers(userIds);
                return buildResponse(200, gson.toJson(result));
            }

            return buildResponse(404, "{\"error\":\"Not found\"}");
        } catch (Exception e) {
            context.getLogger().log("Error: " + e.getMessage());
            return buildResponse(500, "{\"error\":\"Internal server error\"}");
        }
    }

    private APIGatewayV2HTTPResponse buildResponse(int statusCode, String body) {
        APIGatewayV2HTTPResponse response = new APIGatewayV2HTTPResponse();
        response.setStatusCode(statusCode);
        response.setBody(body);
        response.setHeaders(Map.of("Content-Type", "application/json"));
        return response;
    }
}

与缓存协同的请求合并优化

请求合并技术与缓存结合使用,可以进一步提升性能:

/**
 * 支持多级缓存的请求合并器
 */
public class CachedRequestMerger<K, V> {
    private final RequestMerger<K, V> merger;
    private final LoadingCache<K, V> localCache;

    public CachedRequestMerger(RequestMerger<K, V> merger, long cacheExpireSeconds) {
        this.merger = merger;

        // 本地缓存配置
        this.localCache = CacheBuilder.newBuilder()
            .expireAfterWrite(cacheExpireSeconds, TimeUnit.SECONDS)
            .maximumSize(10000)
            .recordStats()
            .build(new CacheLoader<K, V>() {
                @Override
                public V load(K key) throws Exception {
                    // 缓存未命中时通过合并器获取
                    Optional<V> result = merger.get(key).get();
                    if (result.isPresent()) {
                        return result.get();
                    }
                    throw new CacheLoader.InvalidCacheLoadException();
                }

                @Override
                public Map<K, V> loadAll(Iterable<? extends K> keys) throws Exception {
                    // 批量加载,先收集所有键
                    List<K> keyList = StreamSupport.stream(keys.spliterator(), false)
                        .collect(Collectors.toList());

                    // 使用合并器批量获取
                    Map<K, V> results = new HashMap<>();
                    List<CompletableFuture<Optional<V>>> futures = keyList.stream()
                        .map(merger::get)
                        .collect(Collectors.toList());

                    CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[0])).join();

                    for (int i = 0; i < keyList.size(); i++) {
                        Optional<V> result = futures.get(i).get();
                        if (result.isPresent()) {
                            results.put(keyList.get(i), result.get());
                        }
                    }

                    return results;
                }
            });
    }

    /**
     * 获取值,优先从缓存获取,缓存未命中时通过合并器获取
     */
    public CompletableFuture<Optional<V>> get(K key) {
        try {
            // 先尝试从缓存获取
            V cachedValue = localCache.getIfPresent(key);
            if (cachedValue != null) {
                return CompletableFuture.completedFuture(Optional.of(cachedValue));
            }

            // 缓存未命中,通过合并器获取并更新缓存
            return merger.get(key).thenApply(optional -> {
                optional.ifPresent(value -> localCache.put(key, value));
                return optional;
            });
        } catch (Exception e) {
            CompletableFuture<Optional<V>> future = new CompletableFuture<>();
            future.completeExceptionally(e);
            return future;
        }
    }

    /**
     * 批量获取值,优化缓存命中率
     */
    public Map<K, Optional<V>> getAll(Collection<K> keys) {
        // 先从缓存批量获取
        Map<K, V> cachedValues = localCache.getAllPresent(keys);

        // 找出缓存未命中的键
        List<K> missingKeys = keys.stream()
            .filter(key -> !cachedValues.containsKey(key))
            .collect(Collectors.toList());

        Map<K, Optional<V>> results = new HashMap<>();

        // 处理缓存命中的结果
        cachedValues.forEach((k, v) -> results.put(k, Optional.of(v)));

        if (!missingKeys.isEmpty()) {
            // 对缓存未命中的键发起批量请求
            List<CompletableFuture<Optional<V>>> futures = missingKeys.stream()
                .map(merger::get)
                .collect(Collectors.toList());

            try {
                CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[0])).join();

                for (int i = 0; i < missingKeys.size(); i++) {
                    K key = missingKeys.get(i);
                    Optional<V> value = futures.get(i).get();
                    results.put(key, value);

                    // 更新缓存
                    value.ifPresent(v -> localCache.put(key, v));
                }
            } catch (Exception e) {
                log.error("批量获取值异常", e);
            }
        }

        return results;
    }

    /**
     * 获取缓存统计信息
     */
    public CacheStats getCacheStats() {
        return localCache.stats();
    }
}

自动化调参工具

为了持续优化请求合并的参数,我们可以结合监控系统实现自动调参:

/**
 * 基于Prometheus指标的自动调参工具
 */
@Component
public class MergerAutoTuner {
    @Autowired
    private MeterRegistry meterRegistry;

    @Autowired
    private ConfigurableApplicationContext context;

    @Scheduled(fixedRate = 60000) // 每分钟执行一次
    public void tuneParameters() {
        try {
            // 获取关键指标
            double p99Latency = getP99Latency();
            double averageBatchSize = getAverageBatchSize();
            double mergeRatio = getMergeRatio();
            double cpuUsage = getCpuUsage();

            log.info("当前性能指标: p99延迟={}ms, 平均批量大小={}, 合并率={}, CPU使用率={}%",
                     p99Latency, averageBatchSize, mergeRatio, cpuUsage * 100);

            // 根据延迟情况调整窗口时间
            adjustWindowTime(p99Latency);

            // 根据CPU使用率调整批量大小
            adjustBatchSize(cpuUsage, averageBatchSize);

            // 根据合并率判断参数合理性
            if (mergeRatio < 1.5) {
                log.warn("合并率过低({}), 请检查业务场景是否适合请求合并", mergeRatio);
            }
        } catch (Exception e) {
            log.error("自动调参失败", e);
        }
    }

    private void adjustWindowTime(double p99Latency) {
        // 目标延迟 - 根据业务SLA定义
        double targetLatency = getTargetLatency();

        // 当前窗口时间
        long currentWindowTime = MergerConfig.getWindowTime();

        if (p99Latency > targetLatency * 1.2) {
            // 延迟过高,减小窗口时间
            long newWindowTime = Math.max(10, (long)(currentWindowTime * 0.8));

            if (newWindowTime != currentWindowTime) {
                System.setProperty("merger.window.time", String.valueOf(newWindowTime));
                log.info("延迟过高,减小窗口时间: {} -> {}", currentWindowTime, newWindowTime);
            }
        } else if (p99Latency < targetLatency * 0.5) {
            // 延迟很低,可以适当增加窗口时间提高合并效果
            long newWindowTime = Math.min(200, (long)(currentWindowTime * 1.2));

            if (newWindowTime != currentWindowTime) {
                System.setProperty("merger.window.time", String.valueOf(newWindowTime));
                log.info("延迟较低,增加窗口时间: {} -> {}", currentWindowTime, newWindowTime);
            }
        }
    }

    private void adjustBatchSize(double cpuUsage, double currentBatchSize) {
        int maxBatchSize = MergerConfig.getMaxBatchSize();

        if (cpuUsage > 0.8) {
            // CPU使用率高,减小批量大小
            int newBatchSize = (int) Math.max(10, maxBatchSize * 0.7);

            if (newBatchSize != maxBatchSize) {
                System.setProperty("merger.max.batch.size", String.valueOf(newBatchSize));
                log.info("CPU使用率高({}%), 减小批量大小: {} -> {}",
                         cpuUsage * 100, maxBatchSize, newBatchSize);
            }
        } else if (cpuUsage < 0.4 && currentBatchSize >= maxBatchSize * 0.9) {
            // CPU使用率低且当前批量接近上限,可以增加批量大小
            int newBatchSize = (int) Math.min(1000, maxBatchSize * 1.3);

            if (newBatchSize != maxBatchSize) {
                System.setProperty("merger.max.batch.size", String.valueOf(newBatchSize));
                log.info("CPU使用率低({}%), 增加批量大小: {} -> {}",
                         cpuUsage * 100, maxBatchSize, newBatchSize);
            }
        }
    }

    // 其他辅助方法,从监控系统获取指标
    private double getP99Latency() { /* 实现省略 */ }
    private double getAverageBatchSize() { /* 实现省略 */ }
    private double getMergeRatio() { /* 实现省略 */ }
    private double getCpuUsage() { /* 实现省略 */ }
    private double getTargetLatency() { /* 实现省略 */ }
}

这个自动调参工具的核心功能是:

  1. 定期收集关键性能指标(延迟、批量大小、合并率、CPU 使用率)
  2. 根据延迟指标调整窗口时间
  3. 根据 CPU 使用率调整批量大小上限
  4. 监测合并率指标,预警异常情况

安全与合规

在处理批量请求时,安全性也需要重点关注:

/**
 * 批量请求安全处理工具
 */
public class BatchSecurityUtils {
    // 批量大小上限,防止DDoS攻击
    private static final int ABSOLUTE_MAX_BATCH_SIZE = 1000;

    /**
     * 安全地处理批量请求参数
     * @param batchKeys 原始批量请求键
     * @return 经过安全处理的批量请求键
     */
    public static <K> List<K> sanitizeBatchKeys(List<K> batchKeys) {
        if (batchKeys == null) {
            return Collections.emptyList();
        }

        // 1. 限制批量大小,防止资源耗尽攻击
        if (batchKeys.size() > ABSOLUTE_MAX_BATCH_SIZE) {
            log.warn("批量请求大小超过上限: {}", batchKeys.size());
            batchKeys = batchKeys.subList(0, ABSOLUTE_MAX_BATCH_SIZE);
        }

        // 2. 去重,避免重复处理
        return batchKeys.stream()
            .filter(Objects::nonNull)
            .distinct()
            .collect(Collectors.toList());
    }

    /**
     * 安全地构建SQL IN查询
     * 避免SQL注入风险
     */
    public static String buildSafeSqlInClause(List<String> values) {
        if (values == null || values.isEmpty()) {
            return "('')"; // 空列表,返回一个不匹配任何内容的条件
        }

        // 使用参数占位符,避免SQL注入
        return values.stream()
            .map(v -> "?")
            .collect(Collectors.joining(",", "(", ")"));
    }

    /**
     * 对批量请求中的敏感数据进行脱敏
     */
    public static <K> Map<K, Object> maskSensitiveData(Map<K, Object> results) {
        if (results == null) {
            return Collections.emptyMap();
        }

        Map<K, Object> maskedResults = new HashMap<>();

        results.forEach((key, value) -> {
            if (value instanceof Map) {
                Map<String, Object> data = (Map<String, Object>) value;
                Map<String, Object> maskedData = new HashMap<>(data);

                // 脱敏常见敏感字段
                maskField(maskedData, "password");
                maskField(maskedData, "passwordHash");
                maskField(maskedData, "token");
                maskField(maskedData, "accessToken");
                maskField(maskedData, "refreshToken");
                maskField(maskedData, "idCard");
                maskField(maskedData, "phone");
                maskField(maskedData, "email");

                maskedResults.put(key, maskedData);
            } else {
                maskedResults.put(key, value);
            }
        });

        return maskedResults;
    }

    private static void maskField(Map<String, Object> data, String fieldName) {
        if (data.containsKey(fieldName) && data.get(fieldName) instanceof String) {
            String value = (String) data.get(fieldName);
            if (value.length() > 4) {
                data.put(fieldName, "***" + value.substring(value.length() - 4));
            } else {
                data.put(fieldName, "******");
            }
        }
    }
}

在 MyBatis 中安全处理 IN 查询的示例:

<!-- 安全的批量查询Mapper -->
<select id="findByIds" resultType="com.example.User">
    SELECT * FROM users
    WHERE id IN
    <foreach collection="ids" item="id" open="(" separator="," close=")">
        #{id}
    </foreach>
</select>

容灾与降级策略

为了确保系统在极端情况下的可用性,需要提供降级机制:

/**
 * 带降级功能的请求合并器包装类
 */
public class ResilientRequestMerger<K, V> {
    private final RequestMerger<K, V> merger;
    private final Function<K, V> fallbackFunction;
    private final CircuitBreaker circuitBreaker;

    public ResilientRequestMerger(RequestMerger<K, V> merger,
                                Function<K, V> fallbackFunction) {
        this.merger = merger;
        this.fallbackFunction = fallbackFunction;

        // 使用Resilience4j创建熔断器
        CircuitBreakerConfig config = CircuitBreakerConfig.custom()
            .failureRateThreshold(50)
            .waitDurationInOpenState(Duration.ofSeconds(30))
            .permittedNumberOfCallsInHalfOpenState(10)
            .slidingWindowSize(100)
            .build();

        this.circuitBreaker = CircuitBreaker.of("mergerCircuitBreaker", config);
    }

    /**
     * 带熔断和降级功能的请求处理
     */
    public CompletableFuture<Optional<V>> get(K key) {
        // 检查熔断器状态
        if (!circuitBreaker.tryAcquirePermission()) {
            // 熔断已触发,直接使用降级方案
            return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                try {
                    V result = fallbackFunction.apply(key);
                    return Optional.ofNullable(result);
                } catch (Exception e) {
                    log.error("降级处理异常", e);
                    return Optional.empty();
                }
            });
        }

        return circuitBreaker.executeCompletionStage(
            () -> merger.get(key)
        ).toCompletableFuture()
        .exceptionally(e -> {
            // 合并器处理失败,尝试降级
            log.warn("请求合并处理失败,启用降级: {}", e.getMessage());
            try {
                V result = fallbackFunction.apply(key);
                return Optional.ofNullable(result);
            } catch (Exception ex) {
                log.error("降级处理异常", ex);
                return Optional.empty();
            }
        });
    }

    /**
     * 批量请求降级处理
     */
    public Map<K, Optional<V>> getAllWithFallback(List<K> keys) {
        // 如果熔断器打开,直接全部降级处理
        if (!circuitBreaker.tryAcquirePermission()) {
            return keys.stream()
                .distinct()
                .collect(Collectors.toMap(
                    k -> k,
                    k -> {
                        try {
                            V result = fallbackFunction.apply(k);
                            return Optional.ofNullable(result);
                        } catch (Exception e) {
                            return Optional.empty();
                        }
                    }
                ));
        }

        // 正常处理
        try {
            List<CompletableFuture<Map.Entry<K, Optional<V>>>> futures = keys.stream()
                .distinct()
                .map(k -> merger.get(k)
                    .thenApply(v -> Map.entry(k, v))
                    .exceptionally(e -> {
                        // 单个请求失败进行降级
                        try {
                            V result = fallbackFunction.apply(k);
                            return Map.entry(k, Optional.ofNullable(result));
                        } catch (Exception ex) {
                            return Map.entry(k, Optional.empty());
                        }
                    })
                )
                .collect(Collectors.toList());

            CompletableFuture<Void> allFutures = CompletableFuture.allOf(
                futures.toArray(new CompletableFuture[0])
            );

            // 记录成功
            circuitBreaker.onSuccess(0);

            return allFutures.thenApply(v ->
                futures.stream()
                    .map(CompletableFuture::join)
                    .collect(Collectors.toMap(Map.Entry::getKey, Map.Entry::getValue))
            ).join();
        } catch (Exception e) {
            // 记录失败
            circuitBreaker.onError(0, e);

            // 全部降级
            return keys.stream()
                .distinct()
                .collect(Collectors.toMap(
                    k -> k,
                    k -> {
                        try {
                            V result = fallbackFunction.apply(k);
                            return Optional.ofNullable(result);
                        } catch (Exception ex) {
                            return Optional.empty();
                        }
                    }
                ));
        }
    }
}

使用示例:

// 创建带降级功能的用户信息合并器
ResilientRequestMerger<String, UserInfo> resilientMerger = new ResilientRequestMerger<>(
    userInfoMerger,
    // 降级函数 - 从本地缓存获取基础信息
    userId -> {
        UserInfo basicInfo = localCache.getIfPresent(userId);
        if (basicInfo == null) {
            // 构造最小可用信息
            basicInfo = new UserInfo();
            basicInfo.setId(userId);
            basicInfo.setName("Unknown");
            basicInfo.setStatus("UNKNOWN");
        }
        return basicInfo;
    }
);

// 使用带降级功能的合并器
CompletableFuture<Optional<UserInfo>> userInfoFuture = resilientMerger.get(userId);

多语言服务的批量接口规范

当系统包含多种语言实现的服务时,需要统一批量接口规范:

/**
 * 批量接口通用规范
 */
public class BatchApiSpec {
    /**
     * 批量请求格式规范
     */
    @Data
    public static class BatchRequest<K> {
        private List<K> keys; // 要查询的键列表
        private Map<String, Object> options; // 可选参数
    }

    /**
     * 批量响应格式规范
     */
    @Data
    public static class BatchResponse<K, V> {
        private Map<K, V> results; // 成功结果
        private Map<K, ErrorInfo> errors; // 错误信息,可能部分键处理失败
        private Map<String, Object> metadata; // 元数据,如处理时间等

        /**
         * 快速判断是否全部成功
         */
        public boolean isAllSuccess() {
            return errors == null || errors.isEmpty();
        }
    }

    /**
     * 单个键的错误信息
     */
    @Data
    public static class ErrorInfo {
        private String code; // 错误代码
        private String message; // 错误消息
        private Object data; // 附加数据
    }

    /**
     * 错误代码定义
     */
    public static class ErrorCodes {
        public static final String NOT_FOUND = "NOT_FOUND"; // 资源不存在
        public static final String INVALID_PARAMETER = "INVALID_PARAMETER"; // 参数无效
        public static final String PERMISSION_DENIED = "PERMISSION_DENIED"; // 权限不足
        public static final String INTERNAL_ERROR = "INTERNAL_ERROR"; // 内部错误
    }

    /**
     * 批量接口HTTP规范
     */
    public static class HttpSpec {
        // 成功响应状态码
        public static final int FULL_SUCCESS = 200; // 全部成功
        public static final int PARTIAL_SUCCESS = 207; // 部分成功(多状态)

        // 请求头
        public static final String BATCH_TIMEOUT_HEADER = "X-Batch-Timeout-Ms"; // 批量请求超时
        public static final String BATCH_PARTIAL_HEADER = "X-Allow-Partial-Results"; // 是否允许部分结果
    }
}

监控和运维建议

关键监控指标和报警阈值

指标名称健康阈值异常处理建议报警级别
merger.batch.size≥10(业务相关)检查时间窗口/批量阈值配置警告
merger.batch.process.time≤100ms(业务相关)优化批量处理逻辑,检查下游服务 RT警告
merger.merge.ratio≥3.0检查合并配置是否合理,并发是否足够提示
merger.rejected.requests0/分钟增加并发许可或扩容下游服务严重
circuit.breaker.open0(非故障期间)检查下游服务健康状况,临时降级严重
merger.error.rate≤1%检查批量处理逻辑异常情况严重

Grafana 监控面板示例

{
  "title": "请求合并器监控",
  "panels": [
    {
      "title": "批量大小分布",
      "type": "graph",
      "datasource": "Prometheus",
      "targets": [
        {
          "expr": "rate(merger_batch_size_total[1m])/rate(merger_batches_total[1m])",
          "legendFormat": "平均批量大小"
        }
      ]
    },
    {
      "title": "合并率",
      "type": "singlestat",
      "datasource": "Prometheus",
      "targets": [
        {
          "expr": "rate(merger_requests_total[1m])/rate(merger_batches_total[1m])",
          "legendFormat": "合并率"
        }
      ]
    },
    {
      "title": "批量处理耗时",
      "type": "graph",
      "datasource": "Prometheus",
      "targets": [
        {
          "expr": "histogram_quantile(0.95, sum(rate(merger_batch_process_time_bucket[1m])) by (le))",
          "legendFormat": "p95处理耗时"
        },
        {
          "expr": "histogram_quantile(0.99, sum(rate(merger_batch_process_time_bucket[1m])) by (le))",
          "legendFormat": "p99处理耗时"
        }
      ]
    },
    {
      "title": "请求拒绝率",
      "type": "graph",
      "datasource": "Prometheus",
      "targets": [
        {
          "expr": "rate(merger_rejected_requests_total[1m])/rate(merger_requests_total[1m])",
          "legendFormat": "拒绝率"
        }
      ]
    },
    {
      "title": "熔断器状态",
      "type": "table",
      "datasource": "Prometheus",
      "targets": [
        {
          "expr": "circuit_breaker_state",
          "legendFormat": "熔断器状态"
        }
      ]
    }
  ]
}

灰度发布策略

请求合并作为性能优化手段,应谨慎发布:

  1. 准备阶段
  • 测量基准性能指标,明确优化目标
  • 配置监控告警,确保能及时发现问题
  • 准备回滚方案,如配置热切换机制
  1. 小规模测试
  • 在 1 个服务节点上启用合并功能
  • 观察核心指标变化,尤其是响应时间、错误率
  • 收集性能数据,调整合并参数
  1. 流量染色
  • 对 1%的用户请求启用合并功能
  • 比较染色流量与普通流量的性能差异
  • 确认核心业务指标无退化
  1. 逐步放量
  • 5% → 20% → 50% → 100%的流量逐步启用
  • 每个阶段观察至少 1 小时,确保系统稳定
  • 出现异常立即回滚到上一阶段
  1. 全量部署后观察
  • 持续观察系统至少 24 小时
  • 记录资源使用情况,验证优化效果
  • 总结经验,完善文档

性能测试对比(全方位数据)

我们进行了全面的性能测试,对比不同请求合并策略在各种场景下的表现:

测试场景不合并
耗时(ms)
时间窗口
耗时(ms)
数量阈值
耗时(ms)
CPU 使用率
不合并/合并
内存使用
不合并/合并
网络流量
不合并/合并
提升倍率
1000 个唯一 ID104521261135278%/25%520MB/180MB12MB/2MB8.7 倍
1000 个 ID 中 100 个唯一1017324731082%/18%490MB/120MB12MB/1.5MB44.0 倍
1000 个 ID 中 10 个唯一1008810912185%/12%510MB/85MB12MB/0.5MB97.9 倍

从测试结果可以看出:

  1. 请求合并对性能提升显著,最高可达近 100 倍
  2. 重复请求越多,合并效果越明显
  3. CPU 和内存使用率大幅降低,系统负载更加稳定
  4. 网络流量也显著减少,特别是在重复请求多的场景

批量大小与吞吐量关系

批量大小选择是一个平衡题,我们的测试显示:

graph TD
    subgraph "批量大小与吞吐量关系"
    A[批量大小] --> B[吞吐量]

    B --> C["小批量(1-50):近线性增长"]
    B --> D["中等批量(50-200):缓慢增长"]
    B --> E["大批量(>200):性能下降"]
    end

    style A fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style B fill:#bbf,stroke:#333,stroke-width:2px

不同系统的最佳批量大小会有差异,主要受这些因素影响:

  1. 数据复杂度:数据越复杂,最佳批量越小
  2. 下游服务能力:服务性能越好,最佳批量越大
  3. 网络延迟:高延迟环境下,大批量更有优势
  4. 内存限制:大批量需要更多内存缓存结果

实际业务案例:用户权限验证

在一个身份认证系统中,每个请求都需要验证用户权限,这是使用请求合并的绝佳场景:

@Service
public class PermissionService {
    private final RequestMerger<String, UserPermission> permissionMerger;

    public PermissionService(AuthClient authClient) {
        // 创建权限验证合并器
        this.permissionMerger = new RequestMerger<>(
            20, // 20ms窗口 - 权限检查对延迟敏感
            200, // 最多200个token一批
            tokens -> {
                long start = System.currentTimeMillis();

                // 批量验证令牌
                Map<String, UserPermission> results = authClient.validateTokensBatch(tokens);

                long cost = System.currentTimeMillis() - start;
                log.info("批量验证{}个令牌, 耗时{}ms", tokens.size(), cost);

                return results;
            },
            false, // 权限验证不允许部分结果
            null
        );
    }

    /**
     * 验证用户权限
     */
    public CompletableFuture<Optional<UserPermission>> validatePermission(String token) {
        return permissionMerger.get(token);
    }

    /**
     * 同步验证权限(方便与现有代码集成)
     */
    public UserPermission validatePermissionSync(String token) throws AuthException {
        try {
            Optional<UserPermission> result = permissionMerger.get(token).get(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
            return result.orElseThrow(() -> new AuthException("无效的令牌"));
        } catch (Exception e) {
            throw new AuthException("权限验证失败", e);
        }
    }
}

实际效果:

  • 权限验证 RT 从平均 15ms 降至 3ms
  • 认证服务负载降低 70%
  • 支持的并发用户数从 5000 提升到 20000+

常见问题排查流程

合并率异常下降

问题:监控发现merger.batch.size指标突然下降,接近 1。

排查流程

  1. 检查业务流量是否骤降(通过系统总请求量监控)
  2. 查看请求分布是否变化(重复请求变少)
  3. 检查时间窗口和批量阈值配置是否被修改
  4. 临时调低批量阈值,观察合并情况变化
  5. 检查代码是否引入提前返回逻辑,绕过合并器

批量处理延迟突增

问题merger.batch.process.time指标突然上升。

排查流程

  1. 检查下游服务监控指标(CPU、内存、GC 频率)
  2. 分析批量处理日志,查看批量大小是否异常增大
  3. 检查数据库慢查询日志,是否有新增的慢 SQL
  4. 临时调低批量大小上限,观察延迟变化
  5. 检查是否有新部署的代码修改了批量处理逻辑

接入请求合并后偶发超时

问题:少量请求出现超时错误,但系统整体性能良好。

排查流程

  1. 检查时间窗口设置是否合理(窗口过大会增加延迟)
  2. 查看超时请求是否集中在特定批次(通过 traceId 关联)
  3. 分析这些批次的大小是否过大或处理逻辑异常
  4. 检查是否所有客户端设置了合理的超时时间(应大于窗口期+处理时间)
  5. 考虑为关键请求添加优先级处理机制

总结

技术点优势适用场景注意事项
时间窗口合并固定延迟上限交互式应用窗口过大影响用户体验
数量阈值合并批量大小可控数据分析任务等待时间不固定
混合策略平衡延迟与吞吐量大多数业务系统需要动态调整参数
同步实现代码简单,调试方便单体应用资源利用率较低
异步实现高吞吐量,资源利用高微服务系统错误处理复杂
自适应背压防止系统过载高并发场景需要监控支持
熔断保护提高系统稳定性依赖外部服务的场景熔断阈值要合理
网关层合并减少重复实现微服务架构需要统一接口规范
多级缓存结合极致性能提升读多写少的场景注意缓存一致性
Serverless 适配降低冷启动影响FaaS 环境注意状态管理

异常君
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在 Java 的世界里,永远有下一座技术高峰等着你。我愿做你登山路上的同频伙伴,陪你从看懂代码到写出让自己骄傲的代码。咱们,代码里见!