Kafka中的时间轮算法

1. Kafka与时间轮：

    Kafka的定时器底层使用时间轮算法。Kafka时间轮是层次时间轮，并且支持时间轮复用。

优点：

• 高效的插入操作： - 时间轮底层数据结构（桶），使用双向链表的设计使得插入操作的时间复杂度达到O(1)。- 把相同到期时间的任务放到桶中，在DQ中只插入一次。
• 层级时间轮，时间轮有升降级机制。
• 复用过期时间格。

优秀文章：

Kafka如何通过层级时间轮实现延时消息队列？_kafka基于时间轮如何实现延迟队列-CSDN博客 -> 非常不错的文章

时间轮(TimingWheel)-CSDN博客 -> 使用图例方式演示

2. Kafka时间轮（TimingWheel）算法：

• 时间轮的算法思想可以通过我们日常生活中的钟表来理解。
• 一个存储定时任务的环形队列。底层采用数组实现，数组中的每个元素存放一个定时任务列表（TimerTaskList）。
• 定时任务列表是一个环形的双向链表，链表中的每一项表示一个定时任务项（TimerTaskEntry），其中封装了真正的定时任务（TimerTask）。

3. Kafka如何支持大跨度的定时任务呢？

两种解决方案：使用增加轮次/圈数的概念（Netty 的 HashedWheelTimer ）、使用多层时间轮的概念 （Kafka 的 TimingWheel）。

多层时间轮就更像我们钟表的概念。秒针走的一圈、分针走的一圈和时针走的一圈就形成了一个多层时间轮的关系。

4. Kakfa时间轮中DelayQueue的作用：

1.使用DelayQueue推进时间轮往前走，并且避免时间轮的空推进。

2.使用DelayQueue获取到期的任务。

拓展：时间轮使用DQ，如何避免空推荐？

Kafka则是通过DelayQueue来推进，是一种空间换时间的思想：

• DelayQueue 中保存着所有的 TimerTaskList 对象，根据时间来排序，这样延时越小的任务排在越前面。
• 外部通过一个线程（叫做ExpiredOperationReaper）从 DelayQueue 中获取超时的任务列表 TimerTaskList，然后根据 TimerTaskList 的 过期时间来精确推进时间轮的时间，这样就不会存在空推进的问题啦。

拓展：时间轮用到了DQ，为什么不直接用DQ？

1.性能高：

1.1 DQ插入和删除操作都是O(log n)，时间轮算法的插入和删除操作都是 O(1) -> 底层是任务的添加和删除是基于链表实现的。

1.2 DQ只存放了TimerTaskList，并不是所有的TimerTask，所以数量并不多。