SpringBoot之优化高并发场景下的HttpClient并提升QPS
HttpClient优化思路
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使用连接池（简单粗暴）
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长连接优化（特殊业务场景）
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httpclient和httpget复用
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合理的配置参数（最大并发请求数，各种超时时间，重试次数）
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异步请求优化（并发）
1.背景
假设有一个http的服务，日调用量在千万级别。使用了httpclient来完成业务，但qps上不去，性能不佳，需要优化。
优化之前，平均执行时间是250ms；
优化之后，平均执行时间是80ms，降低了三分之二的消耗。
2.分析
项目的原实现比较粗略，就是每次请求时初始化一个httpclient，生成一个httpPost对象，执行，然后从返回结果取出entity，保存成一个字符串，最后显式关闭response和client。
我们一点点分析和优化：
2.1 httpclient反复创建开销
httpclient是一个线程安全的类，没有必要由每个线程在每次使用时创建，全局保留一个即可。
2.2 反复创建tcp连接的开销
tcp的三次握手与四次挥手两大裹脚布过程，对于高频次的请求来说，消耗实在太大。试想如果每次请求我们需要花费5ms用于协商过程，那么对于qps为100的单系统，1秒钟我们就要花500ms用于握手和挥手。又不是高级领导，我们程序员就不要搞这么大做派了，改成keep alive方式以实现连接复用！
2.3 重复缓存entity的开销
原本的逻辑里，使用了如下代码：
HttpEntity entity = httpResponse.getEntity();
String response = EntityUtils.toString(entity);
这里我们相当于额外复制了一份content到一个字符串里，而原本的httpResponse仍然保留了一份content，需要被consume掉，在高并发且content非常大的情况下，会消耗大量内存。并且，我们需要显式的关闭连接，ugly。
3.实现
按上面的分析，我们主要要做三件事：一是单例的client，二是缓存的保活连接，三是更好的处理返回结果。一就不说了，来说说二。
提到连接缓存，很容易联想到数据库连接池。httpclient4提供了一个PoolingHttpClientConnectionManager 作为连接池。接下来我们通过以下步骤来优化：
3.1 定义一个keep alive strategy
关于keep-alive，本文不展开说明，只提一点，是否使用keep-alive要根据业务情况来定，它并不是灵丹妙药。还有一点，keep-alive和time_wait/close_wait之间也有不少故事。
在本业务场景里，我们相当于有少数固定客户端，长时间极高频次的访问服务器，启用keep-alive非常合适
再多提一嘴，http的keep-alive 和tcp的KEEPALIVE不是一个东西。回到正文，定义一个strategy如下：
ConnectionKeepAliveStrategy myStrategy = new ConnectionKeepAliveStrategy() {
@Override
public long getKeepAliveDuration(HttpResponse response, HttpContext context) {
HeaderElementIterator it = new BasicHeaderElementIterator
(response.headerIterator(HTTP.CONN_KEEP_ALIVE));
while (it.hasNext()) {
HeaderElement he = it.nextElement();
String param = he.getName();
String value = he.getValue();
if (value != null && param.equalsIgnoreCase
("timeout")) {
return Long.parseLong(value) * 1000;
}
}
return 60 * 1000;//如果没有约定，则默认定义时长为60s
}
};
3.2 配置一个PoolingHttpClientConnectionManager
PoolingHttpClientConnectionManager connectionManager = new PoolingHttpClientConnectionManager();
connectionManager.setMaxTotal(500);
connectionManager.setDefaultMaxPerRoute(50);//例如默认每路由最高50并发，具体依据业务来定
也可以针对每个路由设置并发数。
3.3 生成httpclient
httpClient = HttpClients.custom()
.setConnectionManager(connectionManager)
.setKeepAliveStrategy(kaStrategy)
.setDefaultRequestConfig(RequestConfig.custom().setStaleConnectionCheckEnabled(true).build())
.build();
❝注意：使用setStaleConnectionCheckEnabled方法来逐出已被关闭的链接不被推荐。更好的方式是手动启用一个线程，定时运行closeExpiredConnections 和closeIdleConnections方法，如下所示。
❞
public static class IdleConnectionMonitorThread extends Thread {
private final HttpClientConnectionManager connMgr;
private volatile boolean shutdown;
public IdleConnectionMonitorThread(HttpClientConnectionManager connMgr) {
super();
this.connMgr = connMgr;
}
@Override
public void run() {
try {
while (!shutdown) {
synchronized (this) {
wait(5000);
// Close expired connections
connMgr.closeExpiredConnections();
// Optionally, close connections
// that have been idle longer than 30 sec
connMgr.closeIdleConnections(30, TimeUnit.SECONDS);
}
}
} catch (InterruptedException ex) {
// terminate
}
}
public void shutdown() {
shutdown = true;
synchronized (this) {
notifyAll();
}
}
}
3.4 使用httpclient执行method时降低开销
❝这里要注意的是，不要关闭connection。
❞
一种可行的获取内容的方式类似于，把entity里的东西复制一份：
res = EntityUtils.toString(response.getEntity(),"UTF-8");
EntityUtils.consume(response1.getEntity());
但是，更推荐的方式是定义一个ResponseHandler，方便你我他，不再自己catch异常和关闭流。在此我们可以看一下相关的源码：
public T execute(final HttpHost target, final HttpRequest request,
final ResponseHandler responseHandler, final HttpContext context)
throws IOException, ClientProtocolException {
Args.notNull(responseHandler, "Response handler");
final HttpResponse response = execute(target, request, context);
final T result;
try {
result = responseHandler.handleResponse(response);
} catch (final Exception t) {
final HttpEntity entity = response.getEntity();
try {
EntityUtils.consume(entity);
} catch (final Exception t2) {
// Log this exception. The original exception is more
// important and will be thrown to the caller.
this.log.warn("Error consuming content after an exception.", t2);
}
if (t instanceof RuntimeException) {
throw (RuntimeException) t;
}
if (t instanceof IOException) {
throw (IOException) t;
}
throw new UndeclaredThrowableException(t);
}
// Handling the response was successful. Ensure that the content has
// been fully consumed.
final HttpEntity entity = response.getEntity();
EntityUtils.consume(entity);//看这里看这里
return result;
}
可以看到，如果我们使用resultHandler执行execute方法，会最终自动调用consume方法，而这个consume方法如下所示：
public static void consume(final HttpEntity entity) throws IOException {
if (entity == null) {
return;
}
if (entity.isStreaming()) {
final InputStream instream = entity.getContent();
if (instream != null) {
instream.close();
}
}
}
可以看到最终它关闭了输入流。
4.其他
通过以上步骤，基本就完成了一个支持高并发的httpclient的写法，下面是一些额外的配置和提醒：
4.1 httpclient的一些超时配置
CONNECTION_TIMEOUT是连接超时时间，SO_TIMEOUT是socket超时时间，这两者是不同的。连接超时时间是发起请求前的等待时间；socket超时时间是等待数据的超时时间。
HttpParams params = new BasicHttpParams();
//设置连接超时时间
Integer CONNECTION_TIMEOUT = 2 * 1000; //设置请求超时2秒钟 根据业务调整
Integer SO_TIMEOUT = 2 * 1000; //设置等待数据超时时间2秒钟 根据业务调整
//定义了当从ClientConnectionManager中检索ManagedClientConnection实例时使用的毫秒级的超时时间
//这个参数期望得到一个java.lang.Long类型的值。如果这个参数没有被设置，默认等于CONNECTION_TIMEOUT，因此一定要设置。
Long CONN_MANAGER_TIMEOUT = 500L; //在httpclient4.2.3中我记得它被改成了一个对象导致直接用long会报错，后来又改回来了
params.setIntParameter(CoreConnectionPNames.CONNECTION_TIMEOUT, CONNECTION_TIMEOUT);
params.setIntParameter(CoreConnectionPNames.SO_TIMEOUT, SO_TIMEOUT);
params.setLongParameter(ClientPNames.CONN_MANAGER_TIMEOUT, CONN_MANAGER_TIMEOUT);
//在提交请求之前 测试连接是否可用
params.setBooleanParameter(CoreConnectionPNames.STALE_CONNECTION_CHECK, true);
//另外设置http client的重试次数，默认是3次；当前是禁用掉（如果项目量不到，这个默认即可）
httpClient.setHttpRequestRetryHandler(new DefaultHttpRequestRetryHandler(0, false));
4.2 如果配置了nginx的话，nginx也要设置面向两端的keep-alive
现在的业务里，没有nginx的情况反而比较稀少。nginx默认和client端打开长连接而和server端使用短链接。
❝注意client端的keepalive_timeout和keepalive_requests参数，以及upstream端的keepalive参数设置，这三个参数的意义在此也不再赘述。
❞
以上就是我的全部设置。通过这些设置，成功地将原本每次请求250ms的耗时降低到了80左右，效果显著。
JAR包如下：
org.apache.httpcomponents
httpclient
4.5.6
代码如下：
//Basic认证
private static final CredentialsProvider credsProvider = new BasicCredentialsProvider();
//httpClient
private static final CloseableHttpClient httpclient;
//httpGet方法
private static final HttpGet httpget;
//
private static final RequestConfig reqestConfig;
//响应处理器
private static final ResponseHandler responseHandler;
//jackson解析工具
private static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
static {
System.setProperty("http.maxConnections","50");
System.setProperty("http.keepAlive", "true");
//设置basic校验
credsProvider.setCredentials(
new AuthScope(AuthScope.ANY_HOST, AuthScope.ANY_PORT, AuthScope.ANY_REALM),
new UsernamePasswordCredentials("", ""));
//创建http客户端
httpclient = HttpClients.custom()
.useSystemProperties()
.setRetryHandler(new DefaultHttpRequestRetryHandler(3,true))
.setDefaultCredentialsProvider(credsProvider)
.build();
//初始化httpGet
httpget = new HttpGet();
//初始化HTTP请求配置
reqestConfig = RequestConfig.custom()
.setContentCompressionEnabled(true)
.setSocketTimeout(100)
.setAuthenticationEnabled(true)
.setConnectionRequestTimeout(100)
.setConnectTimeout(100).build();
httpget.setConfig(reqestConfig);
//初始化response解析器
responseHandler = new BasicResponseHandler();
}
/*
* 功能：返回响应
* @author zhangdaquan
* @param [url]
* @return org.apache.http.client.methods.CloseableHttpResponse
* @exception
*/
public static String getResponse(String url) throws IOException {
HttpGet get = new HttpGet(url);
String response = httpclient.execute(get,responseHandler);
return response;
}
/*
* 功能：发送http请求，并用net.sf.json工具解析
* @author zhangdaquan
* @param [url]
* @return org.json.JSONObject
* @exception
*/
public static JSONObject getUrl(String url) throws Exception{
try {
httpget.setURI(URI.create(url));
String response = httpclient.execute(httpget,responseHandler);
JSONObject json = JSONObject.fromObject(response);
return json;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/*
* 功能：发送http请求，并用jackson工具解析
* @author zhangdaquan
* @param [url]
* @return com.fasterxml.jackson.databind.JsonNode
* @exception
*/
public static JsonNode getUrl2(String url){
try {
httpget.setURI(URI.create(url));
String response = httpclient.execute(httpget,responseHandler);
JsonNode node = mapper.readTree(response);
return node;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/*
* 功能：发送http请求，并用fastjson工具解析
* @author zhangdaquan
* @param [url]
* @return com.fasterxml.jackson.databind.JsonNode
* @exception
*/
public static com.alibaba.fastjson.JSONObject getUrl3(String url){
try {
httpget.setURI(URI.create(url));
String response = httpclient.execute(httpget,responseHandler);
com.alibaba.fastjson.JSONObject jsonObject = com.alibaba.fastjson.JSONObject.parseObject(response);
return jsonObject;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}