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Retry重试机制
2016-12-30 09:38:16      个评论    来源:paul_wei2008的专栏  
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业务场景

应用中需要实现一个功能: 需要将数据上传到远程存储服务,同时在返回处理成功情况下做其他操作。这个功能不复杂,分为两个步骤:第一步调用远程的Rest服务逻辑包装给处理方法返回处理结果;第二步拿到第一步结果或者捕捉异常,如果出现错误或异常实现重试上传逻辑,否则继续逻辑操作。

解决方案演化

这个问题的技术点在于能够触发重试,以及重试情况下逻辑有效执行。

解决方案一:try-catch-redo简单重试模式

包装正常上传逻辑基础上,通过判断返回结果或监听异常决策是否重试,同时为了解决立即重试的无效执行(假设异常是有外部执行不稳定导致的),休眠一定延迟时间重新执行功能逻辑。

public void commonRetry(Map<String, Object> dataMap) throws InterruptedException {
		Map<String, Object> paramMap = Maps.newHashMap();
		paramMap.put("tableName", "creativeTable");
		paramMap.put("ds", "20160220");
		paramMap.put("dataMap", dataMap);
		boolean result = false;
		try {
			result = uploadToOdps(paramMap);
			if (!result) {
				Thread.sleep(1000);
				uploadToOdps(paramMap);  //一次重试
			}
		} catch (Exception e) {
			Thread.sleep(1000);
			uploadToOdps(paramMap);//一次重试
		}
	}

 

解决方案二:try-catch-redo-retry strategy策略重试模式

上述方案还是有可能重试无效,解决这个问题尝试增加重试次数retrycount以及重试间隔周期interval,达到增加重试有效的可能性。

public void commonRetry(Map<String, Object> dataMap) throws InterruptedException {
		Map<String, Object> paramMap = Maps.newHashMap();
		paramMap.put("tableName", "creativeTable");
		paramMap.put("ds", "20160220");
		paramMap.put("dataMap", dataMap);
		boolean result = false;
		try {
			result = uploadToOdps(paramMap);
			if (!result) {
				reuploadToOdps(paramMap,1000L,10);//延迟多次重试
			}
		} catch (Exception e) {
			reuploadToOdps(paramMap,1000L,10);//延迟多次重试
		}
	}

方案一和方案二存在一个问题:正常逻辑和重试逻辑强耦合,重试逻辑非常依赖正常逻辑的执行结果,对正常逻辑预期结果被动重试触发,对于重试根源往往由于逻辑复杂被淹没,可能导致后续运维对于重试逻辑要解决什么问题产生不一致理解。重试正确性难保证而且不利于运维,原因是重试设计依赖正常逻辑异常或重试根源的臆测。

优雅重试方案尝试

那有没有可以参考的方案实现正常逻辑和重试逻辑解耦,同时能够让重试逻辑有一个标准化的解决思路?答案是有:那就是基于代理设计模式的重试工具,我们尝试使用相应工具来重构上述场景。

尝试方案一:应用命令设计模式解耦正常和重试逻辑

命令设计模式具体定义不展开阐述,主要该方案看中命令模式能够通过执行对象完成接口操作逻辑,同时内部封装处理重试逻辑,不暴露实现细节,对于调用者来看就是执行了正常逻辑,达到解耦的目标,具体看下功能实现。(类图结构)

\

IRetry约定了上传和重试接口,其实现类OdpsRetry封装ODPS上传逻辑,同时封装重试机制和重试策略。与此同时使用recover方法在结束执行做恢复操作。

而我们的调用者LogicClient无需关注重试,通过重试者Retryer实现约定接口功能,同时 Retryer需要对重试逻辑做出响应和处理, Retryer具体重试处理又交给真正的IRtry接口的实现类OdpsRetry完成。通过采用命令模式,优雅实现正常逻辑和重试逻辑分离,同时通过构建重试者角色,实现正常逻辑和重试逻辑的分离,让重试有更好的扩展性。

尝试方案二:spring-retry 规范正常和重试逻辑

spring-retry是一个开源工具包,目前可用的版本为1.1.2.RELEASE,该工具把重试操作模板定制化,可以设置重试策略和回退策略。同时重试执行实例保证线程安全,具体场景操作实例如下:

public void upload(final Map<String, Object> map) throws Exception {
		// 构建重试模板实例
		RetryTemplate retryTemplate = new RetryTemplate();
		// 设置重试策略,主要设置重试次数
		SimpleRetryPolicy policy = new SimpleRetryPolicy(3, Collections.<Class<? extends Throwable>, Boolean> singletonMap(Exception.class, true));
		// 设置重试回退操作策略,主要设置重试间隔时间
		FixedBackOffPolicy fixedBackOffPolicy = new FixedBackOffPolicy();
		fixedBackOffPolicy.setBackOffPeriod(100);
		retryTemplate.setRetryPolicy(policy);
		retryTemplate.setBackOffPolicy(fixedBackOffPolicy);
		// 通过RetryCallback 重试回调实例包装正常逻辑逻辑,第一次执行和重试执行执行的都是这段逻辑
		final RetryCallback<Object, Exception> retryCallback = new RetryCallback<Object, Exception>() {
			//RetryContext 重试操作上下文约定,统一spring-try包装 
			public Object doWithRetry(RetryContext context) throws Exception {
				System.out.println("do some thing");
				Exception e = uploadToOdps(map);
				System.out.println(context.getRetryCount());
				throw e;//这个点特别注意,重试的根源通过Exception返回
			}
		};
		// 通过RecoveryCallback 重试流程正常结束或者达到重试上限后的退出恢复操作实例
		final RecoveryCallback<Object> recoveryCallback = new RecoveryCallback<Object>() {
			public Object recover(RetryContext context) throws Exception {
				System.out.println("do recory operation");
				return null;
			}
		};
		try {
			// 由retryTemplate 执行execute方法开始逻辑执行
			retryTemplate.execute(retryCallback, recoveryCallback);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

简单剖析下案例代码,RetryTemplate 承担了重试执行者的角色,它可以设置SimpleRetryPolicy(重试策略,设置重试上限,重试的根源实体),FixedBackOffPolicy(固定的回退策略,设置执行重试回退的时间间隔)。 RetryTemplate通过execute提交执行操作,需要准备RetryCallback 和RecoveryCallback 两个类实例,前者对应的就是重试回调逻辑实例,包装正常的功能操作,RecoveryCallback实现的是整个执行操作结束的恢复操作实例。

RetryTemplate的execute 是线程安全的,实现逻辑使用ThreadLocal保存每个执行实例的RetryContext执行上下文。

spring-retry工具虽能优雅实现重试,但是存在两个不友好设计:一个是 重试实体限定为Throwable子类,说明重试针对的是可捕捉的功能异常为设计前提的,但是我们希望依赖某个数据对象实体作为重试实体,但Sping-retry框架必须强制转换为Throwable子类。另一个就是重试根源的断言对象使用的是doWithRetry的Exception 异常实例,不符合正常内部断言的返回设计。

Spring Retry提倡以注解的方式对方法进行重试,重试逻辑是同步执行的,重试的“失败”针对的是Throwable,如果你要以返回值的某个状态来判定是否需要重试,可能只能通过自己判断返回值然后显式抛出异常了。

Spring 对于Retry的抽象

“抽象”是每个程序员必备的素质。对于资质平平的我来说,没有比模仿与理解优秀源码更好地进步途径了吧。为此,我将其核心逻辑重写了一遍...下面就看看Spring Retry对于“重试”的抽象。

“重试”逻辑

while(someCondition()) {
    try{
        doSth();
        break;    
    } catch(Throwable th) {
        modifyCondition();
        wait();
    }
}
if(stillFail) {
    doSthWhenStillFail();
}

同步重试代码基本可以表示为上述,但是Spring Retry对其进行了非常优雅地抽象,虽然主要逻辑不变,但是看起来却是舒服多了。主要的接口抽象如下图所示:

\

Spring retry相关接口.jpg

RetryCallback: 封装你需要重试的业务逻辑(上文中的doSth)

RecoverCallback:封装在多次重试都失败后你需要执行的业务逻辑(上文中的doSthWhenStillFail)

RetryContext: 重试语境下的上下文,可用于在多次Retry或者Retry 和Recover之间传递参数或状态(在多次doSth或者doSth与doSthWhenStillFail之间传递参数)

RetryOperations : 定义了“重试”的基本框架(模板),要求传入RetryCallback,可选传入RecoveryCallback;

RetryListener:典型的“监听者”,在重试的不同阶段通知“监听者”(例如doSth,wait等阶段时通知)

RetryPolicy : 重试的策略或条件,可以简单的进行多次重试,可以是指定超时时间进行重试(上文中的someCondition)

BackOffPolicy: 重试的回退策略,在业务逻辑执行发生异常时。如果需要重试,我们可能需要等一段时间(可能服务器过于繁忙,如果一直不间隔重试可能拖垮服务器),当然这段时间可以是0,也可以是固定的,可以是随机的(参见tcp的拥塞控制算法中的回退策略)。回退策略在上文中体现为wait();

RetryTemplate :RetryOperations的具体实现,组合了RetryListener[],BackOffPolicy,RetryPolicy。

尝试方案三:guava-retryer 分离正常和重试逻辑

Guava retryer工具与spring-retry类似,都是通过定义重试者角色来包装正常逻辑重试,但是Guava retryer有更优的策略定义,在支持重试次数和重试频度控制基础上,能够兼容支持多个异常或者自定义实体对象的重试源定义,让重试功能有更多的灵活性。Guava Retryer也是线程安全的,入口调用逻辑采用的是Java.util.concurrent.Callable的call方法,示例代码如下:

public void uploadOdps(final Map<String, Object> map) {
		// RetryerBuilder 构建重试实例 retryer,可以设置重试源且可以支持多个重试源,可以配置重试次数或重试超时时间,以及可以配置等待时间间隔
		Retryer<Boolean> retryer = RetryerBuilder.<Boolean> newBuilder()
				.retryIfException().//设置异常重试源
				retryIfResult(new Predicate<Boolean>() {//设置自定义段元重试源,
			@Override
			public boolean apply(Boolean state) {//特别注意:这个apply返回true说明需要重试,与操作逻辑的语义要区分
				return true;
			}
		})
		.withStopStrategy(StopStrategies.stopAfterAttempt(5))//设置重试5次,同样可以设置重试超时时间
		.withWaitStrategy(WaitStrategies.fixedWait(100L, TimeUnit.MILLISECONDS)).build();//设置每次重试间隔

		try {
			//重试入口采用call方法,用的是java.util.concurrent.Callable<V>的call方法,所以执行是线程安全的
			boolean result = retryer.call(new Callable<Boolean>() { 
				@Override
				public Boolean call() throws Exception {
					try {
						//特别注意:返回false说明无需重试,返回true说明需要继续重试
						return uploadToOdps(map);
					} catch (Exception e) {
						throw new Exception(e);
					}
				}
			});

		} catch (ExecutionException e) {
		} catch (RetryException ex) {
		}
	}

 

示例代码原理分析:

RetryerBuilder是一个factory创建者,可以定制设置重试源且可以支持多个重试源,可以配置重试次数或重试超时时间,以及可以配置等待时间间隔,创建重试者Retryer实例。

RetryerBuilder的重试源支持Exception异常对象 和自定义断言对象,通过retryIfException 和retryIfResult设置,同时支持多个且能兼容。

RetryerBuilder的等待时间和重试限制配置采用不同的策略类实现,同时对于等待时间特征可以支持无间隔和固定间隔方式。

Retryer 是重试者实例,通过call方法执行操作逻辑,同时封装重试源操作。

优雅重试共性和原理

  1. 正常和重试优雅解耦,重试断言条件实例或逻辑异常实例是两者沟通的媒介。
  2. 约定重试间隔,差异性重试策略,设置重试超时时间,进一步保证重试有效性以及重试流程稳定性。
  3. 都使用了命令设计模式,通过委托重试对象完成相应的逻辑操作,同时内部封装实现重试逻辑。
  4. Spring-tryer和guava-tryer工具都是线程安全的重试,能够支持并发业务场景的重试逻辑正确性。

优雅重试适用场景

  1. 功能逻辑中存在不稳定依赖场景,需要使用重试获取预期结果或者尝试重新执行逻辑不立即结束。比如远程接口访问,数据加载访问,数据上传校验等等。
  2. 对于异常场景存在需要重试场景,同时希望把正常逻辑和重试逻辑解耦。
  3. 对于需要基于数据媒介交互,希望通过重试轮询检测执行逻辑场景也可以考虑重试方案。
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