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高并发场景下的httpClient优化使用

2018-03-06网赚杂谈葛浪2395°c
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1.背景
我们有个业务,会调用其他部门提供的一个基于http的服务,日调用量在千万级别。使用了httpclient来完成业务。之前因为qps上不去,就看了一下业务代码,并做了一些优化,记录在这里。
先对比前后: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,容器不再动不动就报警线程耗尽了,清爽~
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> T execute(final HttpHost target, final HttpRequest request,
           final ResponseHandler<? extends T> 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。


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