C语言限流实现方法（详解令牌桶算法与流量控制）

C语言实现令牌桶限流

下面是一个基于 C 语言的简单令牌桶限流器实现。我们将使用 time.h 获取当前时间，并通过结构体管理令牌桶状态。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <unistd.h> // 用于 sleeptypedef struct {    int capacity;        // 桶的最大容量    int tokens;          // 当前令牌数量    double rate;         // 每秒生成多少个令牌    time_t last_time;    // 上次更新令牌的时间} TokenBucket;// 初始化令牌桶void init_token_bucket(TokenBucket* bucket, int capacity, double rate) {    bucket->capacity = capacity;    bucket->tokens = capacity; // 初始满桶    bucket->rate = rate;    bucket->last_time = time(NULL);}// 尝试获取一个令牌int acquire_token(TokenBucket* bucket) {    time_t now = time(NULL);    double elapsed = difftime(now, bucket->last_time);    // 根据时间差补充令牌    if (elapsed > 0) {        bucket->tokens += (int)(elapsed * bucket->rate);        if (bucket->tokens > bucket->capacity) {            bucket->tokens = bucket->capacity;        }        bucket->last_time = now;    }    // 如果有令牌，消耗一个并返回成功    if (bucket->tokens > 0) {        bucket->tokens--;        return 1; // 允许请求    }    return 0; // 拒绝请求}// 模拟请求处理int main() {    TokenBucket bucket;    init_token_bucket(&bucket, 5, 2.0); // 容量5，每秒生成2个令牌    for (int i = 0; i < 10; i++) {        if (acquire_token(&bucket)) {            printf("请求 %d: 允许\n", i + 1);        } else {            printf("请求 %d: 拒绝（限流中）\n", i + 1);        }        usleep(200000); // 每隔0.2秒发一次请求    }    return 0;}  

代码说明

- TokenBucket 结构体保存了桶的容量、当前令牌数、生成速率和上次更新时间。

- acquire_token 函数在每次请求时被调用，它会根据时间差动态补充令牌，并判断是否允许当前请求。

- 在 main 函数中，我们模拟了 10 次请求，每 0.2 秒一次。由于令牌生成速率为每秒 2 个（即每 0.5 秒一个），前几次请求会被允许，后续可能被限流。

优化与注意事项

上述实现适用于单线程环境。若用于多线程或高并发场景，需加入互斥锁（如 pthread_mutex_t）保证线程安全。

此外，实际生产环境中还可结合 C语言并发控制机制，例如信号量、原子操作等，进一步提升性能和稳定性。

总结

通过本文，你已经掌握了如何在 C 语言中使用 令牌桶算法 实现基本的 流量控制算法。这种技术不仅能有效防止系统过载，还能在突发流量下保持一定弹性。

希望这篇教程能帮助你理解 C语言限流的核心思想，并为你的项目提供实用参考！