Kafka研究系列之时间轮TimerWheel

what

      电商中经常会有些延时操作的业务，比如30分钟未支付则取消订单，kafka中消息到达broker后，写入延时队列，如果在超时时间内ISR列表节点没有全部同步消息，则返回客户端超时异常，因此时间轮的本质就是一个延时队列。

why

       java中自带的延时队列DeleyQueue，底层使用优先队列PriorityQueue实现，本质是一个小顶堆，在入队时需要和父节点不断比较，如果比父节点大，则插入，如果比父节点小，则交换当前位置和父节点的位置，循环比较，直到比父节点大为止。因此时间复杂度为log(n), 不满足kafka性能需要，因此设计时间轮算法，时间复杂度为O(1);

how

1. 当消息到达broker后，分区主节点会进行写入操作，然后将消费封装成任务指定超时时间放入时间轮中。
2. 同时有1个timer不断推进时间，将过期的任务取出提交到线程池
3. 如果在没有过期前，分区ISR列表完成数据同步，则取消任务。

具体实现：

数据结构：

写入：

1. 根据过期时间计算在时间轮上的刻度值（桶）， 如果超时时间大于当前时间轮的最大范围则创建父时间轮
2. 将任务追加到双向链表中
3. 如果延时队列中没有该桶，则放入

读出：

1. timer从延时队列中取出双向链表
2. 判断里面的任务是否过期，过期则提交到线程池执行
3. 没过期降级到子时间轮中
4. 同时更新时间轮中的当前时间