Spring Boot中基于AOP和Semaphore实现API限流

在微服务架构下，API的限流是一个重要的设计原则，目的是保护后端服务不被过多的请求压垮。在Spring Boot中，我们可以利用AOP（面向切面编程）和Semaphore（信号量）来实现简单的API限流。接下来，我们将介绍如何实现这一机制。

1. 理解要点

1.1 AOP（面向切面编程）

AOP允许我们在不修改原始代码的情况下，为特定的方法添加额外的功能。这使得我们可以在方法执行之前、之后或者抛出异常时进行一些处理。

1.2 Semaphore（信号量）

Semaphore是一个用于控制对资源访问的线程安全机制。在我们的场景中，可以用它来限制并发访问的数量，进而实现限流。

2. 实现步骤

以下是基于AOP和Semaphore实现API限流的具体步骤。

2.1 Maven依赖

首先，确保在你的pom.xml中添加必要的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>

2.2 创建限流注解

我们需要一个自定义注解来标识需要限流的方法：

import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface RateLimit {
    int value() default 5; // 限制的并发数
}

2.3 创建AOP切面类

接下来，我们创建一个切面类，使用Semaphore实现限流逻辑：

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.concurrent.Semaphore;

@Aspect
@Component
public class RateLimitAspect {

    // 存储每个方法的信号量
    private final Semaphore semaphore = new Semaphore(5); // 设定并发量为5

    @Around("@annotation(rateLimit)")
    public Object around(ProceedingJoinPoint joinPoint, RateLimit rateLimit) throws Throwable {
        if (semaphore.tryAcquire()) {
            try {
                return joinPoint.proceed();
            } finally {
                semaphore.release();
            }
        } else {
            throw new RuntimeException("请求过多，请稍后再试。");
        }
    }
}

在这个切面中，我们定义了一个around通知，使用tryAcquire方法来尝试获取信号量。如果获取成功，允许请求继续执行；如果失败，则抛出一个运行时异常提示用户请求过多。

2.4 使用注解

现在我们可以在需要限流的API方法上使用这个注解：

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class MyController {

    @GetMapping("/api/test")
    @RateLimit(value = 5)
    public String testApi() {
        return "请求成功！";
    }
}

2.5 测试与效果

运行Spring Boot应用，使用Postman或其他工具对/api/test接口进行并发请求。由于信号量的限制，当请求数超过5次，将会收到"请求过多，请稍后再试。"的提示。

3. 总结

通过以上步骤，我们利用Spring Boot中的AOP和Semaphore实现了简单的API限流功能。这种方式可以有效地控制访问频率，保护后端服务，使得API更加稳定。在实际生产中，我们可以根据需求进一步扩展这个实现，例如记录请求日志、限流时间窗口等，以满足更复杂的需求。