.NET弹性和瞬态故障处理库Polly的7种策略
引言
在现代分布式系统中，服务之间的通信越来越复杂。无论是内部微服务之间的调用，还是对外部API、数据库的访问，都会面临网络延迟、服务器故障等瞬态问题。为了保证系统的稳定性和可用性，我们需要采取一定的容错和故障处理措施。
Polly 是一款非常流行的.NET库，专注于处理瞬态故障（Transient Faults）和实现应用程序的弹性。它提供了丰富的策略，用来处理网络请求、数据库访问等场景中的故障，帮助开发者构建更加健壮的应用程序。
本文将深入介绍Polly的7种常用策略，并通过代码示例和实际应用场景，帮助你在项目中有效地应用这些策略。
什么是瞬态故障
瞬态故障是指那些通常是短暂的、可以自动恢复的故障。举个例子：
- 网络连接超时
- 远程API服务不可用
- 数据库请求超时
瞬态故障的特点是它们并不会持续很长时间，一旦恢复，故障便消失。因此，通常我们会通过重试、回退等策略来应对这些问题，而不是直接报错或中断程序执行。
Polly简介
Polly是一个.NET库，它提供了一套处理瞬态故障的策略。通过Polly，我们可以更容易地实现以下目标：
- 弹性重试：在遇到瞬态故障时自动重试
- 回退：使用备用方案或返回默认值来避免服务中断
- 超时控制：为操作设置超时时间，防止无休止的等待
- 熔断：防止系统过度调用已经不可用的服务
- 限流：限制服务请求频率，防止服务过载
Polly使得错误处理更加简洁、清晰和可重用，让开发者能够专注于业务逻辑而不必担心复杂的故障处理。
Polly的7种策略
Polly提供了多种策略来应对不同类型的故障，以下是常用的7种策略：
1. 重试策略 (Retry)
重试策略是Polly最常用的一种策略。当一个操作失败时，可以设置重试次数和间隔时间，Polly会自动尝试重新执行该操作。它适用于瞬态故障，比如网络超时或者服务端繁忙。
示例：重试3次，每次重试间隔1秒
using Polly;
using System;
using System.Net.Http;
public class PollyExample
{
public async Task CallApiWithRetry()
{
var policy = Policy
.Handle<HttpRequestException>() // 处理HttpRequestException
.WaitAndRetryAsync(3, attempt => TimeSpan.FromSeconds(1)); // 设置重试策略，重试3次，每次间隔1秒
var httpClient = new HttpClient();
try
{
await policy.ExecuteAsync(async () =>
{
var response = await httpClient.GetAsync("https://example.com/api");
response.EnsureSuccessStatusCode();
return response;
});
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"请求失败: {ex.Message}");
}
}
}在上面的示例中，WaitAndRetryAsync是一个非常实用的重试策略，它会在操作失败后等待指定的时间再进行重试。如果在3次尝试内成功，则不再继续重试。
2. 回退策略 (Fallback)
回退策略用于提供一种备用方案，在主操作失败时进行替代。这对于那些有备用资源或服务可以替代的情况非常有用。例如，当调用外部API失败时，可以返回一个默认值或从缓存中读取数据。
示例：请求失败时返回默认数据
using Polly;
using System;
using System.Net.Http;
public class PollyExample
{
public async Task CallApiWithFallback()
{
var fallbackPolicy = Policy
.Handle<HttpRequestException>()
.FallbackAsync(async cancellationToken =>
{
// 在请求失败时返回一个默认值
return new HttpResponseMessage(System.Net.HttpStatusCode.OK)
{
Content = new StringContent("默认数据")
};
});
var httpClient = new HttpClient();
try
{
var response = await fallbackPolicy.ExecuteAsync(async () =>
{
var result = await httpClient.GetAsync("https://example.com/api");
result.EnsureSuccessStatusCode();
return result;
});
Console.WriteLine(await response.Content.ReadAsStringAsync());
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"请求失败: {ex.Message}");
}
}
}在这个例子中，如果外部API调用失败，Polly会自动返回一个默认的成功响应，而不会抛出异常。
3. 超时策略 (Timeout)
超时策略用于限制操作的最大执行时间。当操作执行超时后，Polly会自动取消操作，防止程序长时间无响应。
示例：设置超时时间为5秒
using Polly;
using System;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
public class PollyExample
{
public async Task CallApiWithTimeout()
{
var timeoutPolicy = Policy
.TimeoutAsync(TimeSpan.FromSeconds(5)); // 设置操作超时时间为5秒
var httpClient = new HttpClient();
try
{
await timeoutPolicy.ExecuteAsync(async () =>
{
var response = await httpClient.GetAsync("https://example.com/api");
response.EnsureSuccessStatusCode();
return response;
});
}
catch (TimeoutRejectedException)
{
Console.WriteLine("请求超时");
}
}
}这个例子中，如果请求时间超过了5秒，Polly将会抛出一个TimeoutRejectedException异常。
4. 熔断策略 (Circuit Breaker)
熔断策略通过监控错误发生的频率，自动断开与某个服务的连接，避免系统在短时间内频繁访问失败的服务，从而保护系统的健康。熔断器在检测到一定数量的连续失败时，会进入"打开"状态，直到一段时间后恢复为"闭合"状态。
示例：设置熔断器，连续失败3次后断开连接
using Polly;
using System;
using System.Net.Http;
public class PollyExample
{
public async Task CallApiWithCircuitBreaker()
{
var circuitBreakerPolicy = Policy
.Handle<HttpRequestException>()
.CircuitBreakerAsync(3, TimeSpan.FromSeconds(30)); // 设置熔断器，连续失败3次后断开30秒
var httpClient = new HttpClient();
try
{
await circuitBreakerPolicy.ExecuteAsync(async () =>
{
var response = await httpClient.GetAsync("https://example.com/api");
response.EnsureSuccessStatusCode();
return response;
});
}
catch (BrokenCircuitException)
{
Console.WriteLine("熔断器已开启，系统处于临时断开状态");
}
}
}在这个示例中，当请求失败超过3次时，熔断器将会断开，阻止进一步的请求，防止系统受到过多错误请求的影响。
5. 限流策略 (Rate Limiting)
限流策略用于控制请求的频率，防止某个操作过于频繁地执行，导致系统资源耗尽或服务过载。
示例：限制每秒最多发起5个请求
using Polly;
using System;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
public class PollyExample
{
public async Task CallApiWithRateLimit()
{
var rateLimitPolicy = Policy
.Handle<HttpRequestException>()
.WrapAsync(
Policy.RateLimitAsync(5, TimeSpan.FromSeconds(1)) // 限制每秒最多5个请求
);
var httpClient = new HttpClient();
try
{
await rateLimitPolicy.ExecuteAsync(async () =>
{
var response = await httpClient.GetAsync("https://example.com/api");
response.EnsureSuccessStatusCode();
return response;
});
}
catch (RateLimitRejectedException)
{
Console.WriteLine("请求超过限制频率");
}
}
}在这个例子中，RateLimitAsync策略限制了每秒的请求次数，防止系统请求过载。
6. 批量策略 (Bulkhead)
批量策略用于将请求划分为多个"批次"，每个批次有固定的资源限制。这对于服务调用量大的系统，能够帮助限制每个服务的并发访问量，避免服务资源被过度消耗。
示例：将请求限制为每批次最多5个并发请求
using Polly;
using System;
using System.Net.Http;
public class PollyExample
{
public async Task CallApiWithBulkhead()
{
var bulkheadPolicy = Policy
.Handle<HttpRequestException>()
.BulkheadAsync(5, 10); // 每批次最多允许5个并发请求，最多可以排队10个请求
var httpClient = new HttpClient();
try
{
await bulkheadPolicy.ExecuteAsync(async () =>
{
var response = await httpClient.GetAsync("https://example.com/api");
response.EnsureSuccessStatusCode();
return response;
});
}
catch (BulkheadRejectedException)
{
Console.WriteLine("并发请求数达到限制");
}
}
}这个例子演示了如何使用批量策略限制并发请求数，防止服务因过多并发请求而崩溃。
7. 自定义策略 (Custom Policy)
在Polly中，你还可以根据具体需求实现自定义策略。这对于一些特殊的场景非常有用，比如复杂的重试逻辑或特定的错误分类。
示例：自定义重试策略
using Polly;
using System;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
public class PollyExample
{
public async Task CallApiWithCustomRetry()
{
var customPolicy = Policy
.Handle<HttpRequestException>()
.RetryAsync(3, (exception, retryCount) =>
{
Console.WriteLine($"第{retryCount}次重试: {exception.Message}");
});
var httpClient = new HttpClient();
try
{
await customPolicy.ExecuteAsync(async () =>
{
var response = await httpClient.GetAsync("https://example.com/api");
response.EnsureSuccessStatusCode();
return response;
});
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"请求失败: {ex.Message}");
}
}
}这个例子展示了如何在重试策略中添加自定义的错误处理逻辑。
总结
Polly为.NET开发者提供了丰富的策略，帮助我们处理瞬态故障，提高系统的稳定性和可用性。通过灵活使用这些策略，我们可以确保即使在遇到故障时，系统也能继续稳定运行。掌握Polly的使用，将极大提高你的应用程序的健壮性和用户体验。
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