1. 概述

本文主要分享 断路器 HystrixCircuitBreaker。

HystrixCircuitBreaker 有三种状态：

CLOSED ：关闭
OPEN ：打开
HALF_OPEN ：半开

其中，断路器处于 OPEN 状态时，链路处于非健康状态，命令执行时，直接调用回退逻辑，跳过正常逻辑。

HystrixCircuitBreaker 状态变迁如下图：

红线：初始时，断路器处于 CLOSED 状态，链路处于健康状态。当满足如下条件，断路器从 CLOSED 变成 OPEN 状态：
- 周期( 可配， HystrixCommandProperties.default_metricsRollingStatisticalWindow=10000ms )内，总请求数超过一定量( 可配， HystrixCommandProperties.circuitBreakerRequestVolumeThreshold=20 ) 。
- 错误请求占总请求数超过一定比例( 可配， HystrixCommandProperties.circuitBreakerErrorThresholdPercentage=50% ) 。
绿线：断路器处于 OPEN 状态，命令执行时，若当前时间超过断路器开启时间一定时间( HystrixCommandProperties.circuitBreakerSleepWindowInMilliseconds=5000ms )，断路器变成 HALF_OPEN 状态，尝试调用正常逻辑，根据执行是否成功，打开或关闭熔断器【蓝线】。

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2. HystrixCircuitBreaker

com.netflix.hystrix.HystrixCircuitBreaker ，Hystrix 断路器接口。定义接口如下代码：

public interface HystrixCircuitBreaker {    /**     * Every {@link HystrixCommand} requests asks this if it is allowed to proceed or not.  It is idempotent and does     * not modify any internal state, and takes into account the half-open logic which allows some requests through     * after the circuit has been opened     *      * @return boolean whether a request should be permitted     */    boolean allowRequest();    /**     * Whether the circuit is currently open (tripped).     *      * @return boolean state of circuit breaker     */    boolean isOpen();    /**     * Invoked on successful executions from {@link HystrixCommand} as part of feedback mechanism when in a half-open state.     */    void markSuccess();    /**     * Invoked on unsuccessful executions from {@link HystrixCommand} as part of feedback mechanism when in a half-open state.     */    void markNonSuccess();    /**     * Invoked at start of command execution to attempt an execution.  This is non-idempotent - it may modify internal     * state.     */    boolean attemptExecution();}

#allowRequest() 和 #attemptExecution() 方法，方法目的基本类似，差别在于当断路器满足尝试关闭条件时，前者不会将断路器不会修改状态( CLOSE=>HALF-OPEN )，而后者会。

HystrixCircuitBreaker 有两个子类实现：

NoOpCircuitBreaker ：空的断路器实现，用于不开启断路器功能的情况。
HystrixCircuitBreakerImpl ：完整的断路器实现。

在 AbstractCommand 创建时，初始化 HystrixCircuitBreaker ，代码如下：

/* package */abstract class AbstractCommand<R> implements HystrixInvokableInfo<R>, HystrixObservable<R> {    /**     * 断路器     */    protected final HystrixCircuitBreaker circuitBreaker;    protected AbstractCommand(HystrixCommandGroupKey group, HystrixCommandKey key, HystrixThreadPoolKey threadPoolKey, HystrixCircuitBreaker circuitBreaker, HystrixThreadPool threadPool,            HystrixCommandProperties.Setter commandPropertiesDefaults, HystrixThreadPoolProperties.Setter threadPoolPropertiesDefaults,            HystrixCommandMetrics metrics, TryableSemaphore fallbackSemaphore, TryableSemaphore executionSemaphore,            HystrixPropertiesStrategy propertiesStrategy, HystrixCommandExecutionHook executionHook) {        // ... 省略无关代码        // 初始化 断路器        this.circuitBreaker = initCircuitBreaker(this.properties.circuitBreakerEnabled().get(), circuitBreaker, this.commandGroup, this.commandKey, this.properties, this.metrics);        // ... 省略无关代码    }    private static HystrixCircuitBreaker initCircuitBreaker(boolean enabled, HystrixCircuitBreaker fromConstructor,                                                            HystrixCommandGroupKey groupKey, HystrixCommandKey commandKey,                                                            HystrixCommandProperties properties, HystrixCommandMetrics metrics) {        if (enabled) {            if (fromConstructor == null) {                // get the default implementation of HystrixCircuitBreaker                return HystrixCircuitBreaker.Factory.getInstance(commandKey, groupKey, properties, metrics);            } else {                return fromConstructor;            }        } else {            return new NoOpCircuitBreaker();        }    }}

当 HystrixCommandProperties.circuitBreakerEnabled=true 时，即断路器功能开启，使用 Factory 获得 HystrixCircuitBreakerImpl 对象。在「3. HystrixCircuitBreaker.Factory」详细解析。
当 HystrixCommandProperties.circuitBreakerEnabled=false 时，即断路器功能关闭，创建 NoOpCircuitBreaker 对象。另外，NoOpCircuitBreaker 代码简单到脑残，点击链接查看实现。

3. HystrixCircuitBreaker.Factory

com.netflix.hystrix.HystrixCircuitBreaker.Factory ，HystrixCircuitBreaker 工厂，主要用于：

创建 HystrixCircuitBreaker 对象，目前只创建 HystrixCircuitBreakerImpl 。
HystrixCircuitBreaker 容器，基于 HystrixCommandKey 维护了 HystrixCircuitBreaker 单例对象 的映射。代码如下：

privatestaticConcurrentHashMap<String,HystrixCircuitBreaker>circuitBreakersByCommand=newConcurrentHashMap<String,HystrixCircuitBreaker>();

整体代码灰常清晰，点击链接查看代码。

4. HystrixCircuitBreakerImpl

com.netflix.hystrix.HystrixCircuitBreaker.HystrixCircuitBreakerImpl ，完整的断路器实现。

我们来逐个方法看看 HystrixCircuitBreakerImpl 的具体实现。

4.1 构造方法

构造方法，代码如下：

/* package */class HystrixCircuitBreakerImpl implements HystrixCircuitBreaker {    private final HystrixCommandProperties properties;    private final HystrixCommandMetrics metrics;    enum Status {        CLOSED, OPEN, HALF_OPEN    }    private final AtomicReference<Status> status = new AtomicReference<Status>(Status.CLOSED);    private final AtomicLong circuitOpened = new AtomicLong(-1);    private final AtomicReference<Subscription> activeSubscription = new AtomicReference<Subscription>(null);    protected HystrixCircuitBreakerImpl(HystrixCommandKey key, HystrixCommandGroupKey commandGroup, final HystrixCommandProperties properties, HystrixCommandMetrics metrics) {        this.properties = properties;        this.metrics = metrics;        //On a timer, this will set the circuit between OPEN/CLOSED as command executions occur        Subscription s = subscribeToStream();        activeSubscription.set(s);    }}

Status 枚举类，断路器的三种状态。
status 属性，断路器的状态。
circuitOpened 属性，断路器打开，即状态变成 OPEN 的时间。
activeSubscription 属性，基于 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的订阅，在「4.2 #subscribeToStream()」详细解析。

4.2 #subscribeToStream()

#subscribeToStream() 方法，向 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的发起订阅。代码如下：

private Subscription subscribeToStream() {  1: private Subscription subscribeToStream() {  2:     /*  3:      * This stream will recalculate the OPEN/CLOSED status on every onNext from the health stream  4:      */  5:     return metrics.getHealthCountsStream()  6:             .observe()  7:             .subscribe(new Subscriber<HealthCounts>() {  8:                 @Override  9:                 public void onCompleted() { 10:  11:                 } 12:  13:                 @Override 14:                 public void onError(Throwable e) { 15:  16:                 } 17:  18:                 @Override 19:                 public void onNext(HealthCounts hc) { 20:                     System.out.println("totalRequests" + hc.getTotalRequests()); // 芋艿，用于调试 21:                     // check if we are past the statisticalWindowVolumeThreshold 22:                     if (hc.getTotalRequests() < properties.circuitBreakerRequestVolumeThreshold().get()) { 23:                         // we are not past the minimum volume threshold for the stat window, 24:                         // so no change to circuit status. 25:                         // if it was CLOSED, it stays CLOSED 26:                         // if it was half-open, we need to wait for a successful command execution 27:                         // if it was open, we need to wait for sleep window to elapse 28:                     } else { 29:                         if (hc.getErrorPercentage() < properties.circuitBreakerErrorThresholdPercentage().get()) { 30:                             //we are not past the minimum error threshold for the stat window, 31:                             // so no change to circuit status. 32:                             // if it was CLOSED, it stays CLOSED 33:                             // if it was half-open, we need to wait for a successful command execution 34:                             // if it was open, we need to wait for sleep window to elapse 35:                         } else { 36:                             // our failure rate is too high, we need to set the state to OPEN 37:                             if (status.compareAndSet(Status.CLOSED, Status.OPEN)) { 38:                                 circuitOpened.set(System.currentTimeMillis()); 39:                             } 40:                         } 41:                     } 42:                 } 43:             }); 44: }

第 5 至 7 行：向 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的发起订阅。这里的 Observable 基于 RxJava Window 操作符。
FROM 《ReactiveX文档中文翻译》「Window」
定期将来自原始 Observable 的数据分解为一个 Observable 窗口，发射这些窗口，而不是每次发射一项数据
- 简单来说，固定间隔， #onNext() 方法将不断被调用，每次计算断路器的状态。
第 22 行：判断周期( 可配， HystrixCommandProperties.default_metricsRollingStatisticalWindow=10000ms )内，总请求数超过一定量( 可配， HystrixCommandProperties.circuitBreakerRequestVolumeThreshold=20 ) 。
- 这里要注意下，请求次数统计的是周期内，超过周期的不计算在内。例如说， 00:00 内发起了 N 个请求， 00:11 不计算这 N 个请求。
第 29 行：错误请求占总请求数超过一定比例( 可配， HystrixCommandProperties.circuitBreakerErrorThresholdPercentage=50% ) 。
第 37 至 39 行：满足断路器打开条件，CAS 修改状态( CLOSED=>OPEN )，并设置打开时间( circuitOpened ) 。
【补充】第 5 至 7 行：怕写在上面，大家有压力。Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 使用了两种 RxJava Window 操作符：
- Observable#window(timespan, unit) 方法，固定周期( 可配， HystrixCommandProperties.metricsHealthSnapshotIntervalInMilliseconds=500ms )，发射 Observable 窗口。点击 BucketedCounterStream 构造方法查看调用处的代码。
- Observable#window(count, skip) 方法，每发射一次( skip) Observable 忽略 count ( 可配， HystrixCommandProperties.circuitBreakerRequestVolumeThreshold=20 ) 个数据项。为什么？答案在第 22 行的代码，周期内达到一定请求量是断路器打开的一个条件。点击 BucketedRollingCounterStream 构造方法查看调用处的代码。

目前该方法有两处调用：

「4.1 构造方法」，在创建 HystrixCircuitBreakerImpl 时，向 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的发起订阅。固定间隔，计算断路器是否要关闭( CLOSE )。
「4.4 #markSuccess()」，清空 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的统计信息，取消原有订阅，并发起新的订阅。

4.3 #attemptExecution()

如下是 AbstractCommand#applyHystrixSemantics(_cmd) 方法，对 HystrixCircuitBreakerImpl#attemptExecution 方法的调用的代码：

private Observable<R> applyHystrixSemantics(final AbstractCommand<R> _cmd) {    // ...  省略无关代码   /* determine if we're allowed to execute */   if (circuitBreaker.attemptExecution()) {        // 执行【正常逻辑】   } else {        // 执行【回退逻辑】   }}

使用 HystrixCircuitBreakerImpl#attemptExecution 方法，判断是否可以执行正常逻辑。

#attemptExecution 方法，代码如下：

  1: @Override  2: public boolean attemptExecution() {  3:     // 强制 打开  4:     if (properties.circuitBreakerForceOpen().get()) {  5:         return false;  6:     }  7:     // 强制 关闭  8:     if (properties.circuitBreakerForceClosed().get()) {  9:         return true; 10:     } 11:     // 打开时间为空 12:     if (circuitOpened.get() == -1) { 13:         return true; 14:     } else { 15:         // 满足间隔尝试断路器时间 16:         if (isAfterSleepWindow()) { 17:             //only the first request after sleep window should execute 18:             //if the executing command succeeds, the status will transition to CLOSED 19:             //if the executing command fails, the status will transition to OPEN 20:             //if the executing command gets unsubscribed, the status will transition to OPEN 21:             if (status.compareAndSet(Status.OPEN, Status.HALF_OPEN)) { 22:                 return true; 23:             } else { 24:                 return false; 25:             } 26:         } else { 27:             return false; 28:         } 29:     } 30: }

第 4 至 6 行：当 HystrixCommandProperties.circuitBreakerForceOpen=true ( 默认值： false) 时，即断路器强制打开，返回 false 。当该配置接入配置中心后，可以动态实现打开熔断。为什么会有该配置？当 HystrixCircuitBreaker 创建完成后，无法动态切换 NoOpCircuitBreaker 和 HystrixCircuitBreakerImpl ，通过该配置以实现类似效果。
第 8 至 10 行：当 HystrixCommandProperties.circuitBreakerForceClose=true ( 默认值： false) 时，即断路器强制关闭，返回 true 。当该配置接入配置中心后，可以动态实现关闭熔断。为什么会有该配置？当 HystrixCircuitBreaker 创建完成后，无法动态切换 NoOpCircuitBreaker 和 HystrixCircuitBreakerImpl ，通过该配置以实现类似效果。
第 12 至 13 行：断路器打开时间( circuitOpened ) 为"空"，返回 true 。
第 16 至 28 行：调用 #isAfterSleepWindow() 方法，判断是否满足尝试调用正常逻辑的间隔时间。当满足，使用CAS 方式修改断路器状态( OPEN=>HALF_OPEN )，从而保证有且仅有一个线程能够尝试调用正常逻辑。

#isAfterSleepWindow() 方法，代码如下：

private boolean isAfterSleepWindow() {    final long circuitOpenTime = circuitOpened.get();    final long currentTime = System.currentTimeMillis();    final long sleepWindowTime = properties.circuitBreakerSleepWindowInMilliseconds().get();    return currentTime > circuitOpenTime + sleepWindowTime;}

在当前时间超过断路器打开时间 HystrixCommandProperties.circuitBreakerSleepWindowInMilliseconds ( 默认值， 5000ms )，返回 true 。

4.4 #markSuccess()

当尝试调用正常逻辑成功时，调用 #markSuccess() 方法，关闭断路器。代码如下：

  1: @Override  2: public void markSuccess() {  3:     if (status.compareAndSet(Status.HALF_OPEN, Status.CLOSED)) {  4:         // 清空 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的**统计信息**  5:         //This thread wins the race to close the circuit - it resets the stream to start it over from 0  6:         metrics.resetStream();  7:         // 取消原有订阅  8:         Subscription previousSubscription = activeSubscription.get();  9:         if (previousSubscription != null) { 10:             previousSubscription.unsubscribe(); 11:         } 12:         // 发起新的订阅 13:         Subscription newSubscription = subscribeToStream(); 14:         activeSubscription.set(newSubscription); 15:         // 设置断路器打开时间为空 16:         circuitOpened.set(-1L); 17:     } 18: }

第 3 行：使用 CAS 方式，修改断路器状态( HALF_OPEN=>CLOSED )。
第 6 行：清空 Hystrix Metrics 对请求量统计 Observable 的统计信息。
第 8 至 14 行：取消原有订阅，发起新的订阅。
第 16 行：设置断路器打开时间为"空" 。

如下两处调用了 #markNonSuccess() 方法：

markEmits
markOnCompleted

4.5 #markNonSuccess()

当尝试调用正常逻辑失败时，调用 #markNonSuccess() 方法，重新打开断路器。代码如下：

  1: @Override  2: public void markNonSuccess() {  3:     if (status.compareAndSet(Status.HALF_OPEN, Status.OPEN)) {  4:         //This thread wins the race to re-open the circuit - it resets the start time for the sleep window  5:         circuitOpened.set(System.currentTimeMillis());  6:     }  7: }

第 3 行：使用 CAS 方式，修改断路器状态( HALF_OPEN=>OPEN )。
第 5 行：设置设置断路器打开时间为当前时间。这样， #attemptExecution() 过一段时间，可以再次尝试执行正常逻辑。

如下两处调用了 #markNonSuccess() 方法：

handleFallback
unsubscribeCommandCleanup

4.6 #allowRequest()

#allowRequest() 和 #attemptExecution() 方法，方法目的基本类似，差别在于当断路器满足尝试关闭条件时，前者不会将断路器不会修改状态( CLOSE=>HALF-OPEN )，而后者会。点击链接查看代码实现。

4.7 #isOpen()

#isOpen() 方法，比较简单，点击链接查看代码实现。

666. 彩蛋

呼呼，相对比较干净的一篇文章，满足。

胖友，分享一波朋友圈可好！

熔断器 Hystrix 源码解析 —— 断路器 HystrixCircuitBreaker