# 《RPC手撸专栏》第103章：数据缓冲基础模型设计
作者：冰河
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目前，我们自己手写的RPC框架已经完成了整体设计、服务提供者的实现、服务消费者的实现、注册中心的实现、负载均衡的实现、SPI扩展序列化机制、SPI扩展动态代理机制、SPI扩展反射机制、SPI扩展负载均衡策略、SPI扩展增强型负载均衡策略、SPI扩展实现注册中心、心跳机制、增强型心跳机制、重试机制、整合Spring、整合SpringBoot、整合Docker、整合SpringCloud Alibaba、结果缓存、路由控制、延迟连接、并发控制、流控分析、连接控制和SPI扩展连接淘汰策略等篇章。
# 一、前言
什么是数据缓冲呢？
数据缓冲和数据缓存其实是有一定的区别的，数据缓存更侧重于数据的读操作，当频繁读取相同的数据时，就可以将数据缓存到系统内存里，提高数据读取的性能。而数据缓冲更加侧重于数据的写操作，当存在大量写操作时，可能由于要写入的目标系统或者设备存在性能瓶颈而导致写操作性能低下，此时就可以引入数据缓冲，先将数据写入缓冲区，然后再有单独的线程从缓冲区中获取数据写入目标系统或者设备。
# 二、目标
目标很明确：实现数据缓冲基础模型设计！
如果在高并发、大流量的业务场景下，服务提供者会并发收到大量的请求，如果同时调用的请求量过大，就会造成服务提供者卡顿，有时甚至会出现丢失请求的情况。服务消费者也是如此，当并发接收到大量服务提供者返回的结果数据时，也可以使用数据缓冲增强稳定性。
本章，我们就一些实现数据缓冲基础模型设计。
# 三、设计
如果让你设计数据缓存基础模型的流程，你会怎么设计呢？
数据缓存基础模型的流程如图103-1所示。
由图103-1可以看出如下信息：
（1）服务提供者会通过自定义类扫描器整合注册中心，将服务注册到注册中心。
（2）服务注册到注册中心的元数据，例如服务的名称、服务的版本号、服务地址、服务端口和服务分组等信息，元数据会贯穿整个服务的注册与发现流程。
（3）服务注册与发现SPI接口对外提供服务注册与发现的方法，服务提供者通过自定义扫描器会调用服务注册与发现SPI接口的方法实现服务注册功能。
（4）基于服务注册与发现的SPI接口，服务提供者会基于SPI接口实现多个服务注册与发现的实现类，每个实现类对应着一种注册中心服务。
（5）服务消费者会通过服务注册与发现的SPI接口订阅注册中心的服务，会从注册中心获取到服务提供者发布的服务信息，实现服务发现的功能。
（6）服务消费者从注册中心获取到服务提供者发布的服务信息后，会基于SPI机制动态加载普通算法（我们将第42章~第50章实现的负载均衡算法统称为普通算法）、基于增强型加权随机算法、基于增强型加权轮询算法、基于增强型加权Hash算法、基于增强型加权源IP地址Hash算法、基于增强型Zookeeper一致性Hash算法和最少连接数算法的负载均衡策略，从多个服务中选择一个进行远程网络连接。
（7）服务消费者会直接与根据基于SPI机制动态加载的负载均衡策略选择出的服务提供者建立连接，实现数据交互。也就是说，后续服务消费者会与服务提供者直接实现数据交互。
（8）服务消费者向服务提供者发送心跳ping消息，服务提供者响应服务消费者pong消息。服务提供者向服务消费者发送心跳ping消息，服务消费者向服务提供者响应pong消息。
（9）服务消费者发送心跳和服务提供者发送心跳，定时任务的时间间隔都是配置化的。
（10）服务提供者与服务消费者除了手动实现定时任务来实现心跳检测外，还基于Netty的IdleStateHandler实现了心跳检测机制。
（11）服务消费者支持服务订阅的重试机制、服务消费者连接服务提供者支持重试机制。
（12）服务提供者支持以Java原生程序方式和整合Spring的方式提供服务，并且实现了基于Spring XML和Spring注解的方式接入RPC框架的服务提供者。
（13）服务消费者支持以Java原生程序方式和整合Spring的方式提供服务。并且实现了基于Spring XML和Spring注解的方式接入RPC框架的服务消费者。
（14）服务提供者支持整合SpringBoot的功能，并支持基于SpringBoot接入服务提供者。服务消费者支持整合SpringBoot的功能，并支持基于SpringBoot接入服务消费者。
（15）RPC框架支持基于Docker接入服务提供者和服务消费者。
（16）结果缓存通用模型中包含：结果缓存的Key和结果缓存管理器。
（17）服务提供者和服务消费者支持结果缓存。
（18）服务消费者支持基于负载均衡延迟/非延迟连接多个服务提供者（这里的多个服务提供者包括从注册中心获取到的服务提供者列表，也包括配置的服务消费者直连的多个服务提供者），或直接延迟/非延迟连接某个服务提供者，调用服务方法（重试机制）
（19）在并发控制基础模型中，会对外暴露核心线程数和最大线程数，对这两个参数进行配置优化，达到并发控制的目的。并且服务提供者和服务消费者支持并发控制。
（20）服务消费者与服务提供者之间的数据交互会异步通过流控分析后置处理器接口的处理。
（21）连接控制基础模型包含两部分：连接管理和淘汰策略，并且连接管理内部会对淘汰策略进行进一步的封装，对外统一提供连接管理的方法。并且，服务提供者整合了连接控制。
（22）连接淘汰策略支持基于SPI扩展最早连接淘汰策略、最晚连接淘汰策略、先进先出连接淘汰策略、使用次数最少连接淘汰策略、最近未被使用连接淘汰策略、随机连接淘汰策略和拒绝连接淘汰策略。
（23）框架支持数据缓冲功能。
# 四、实现
说了这么多，具体要怎么实现呢？
# 核心类实现关系
数据缓冲基础模型设计的核心类关系如图103-2所示。
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