Polly 应用代码详解与实践

Polly 是一个功能强大的 .NET 弹性和瞬态故障处理库，它允许开发者通过流畅且线程安全的方式实现重试、断路器、超时、隔离、回退等策略。在现代微服务架构中，Polly 被广泛应用于解决瞬态故障问题，提升系统的稳定性和鲁棒性。

本文将详细介绍 Polly 的应用代码，包括各类策略的实现及其应用场景，帮助开发者更好地理解和使用 Polly。

Polly 的基本概念与核心功能

Polly 是一个开源的 .NET 库，专注于弹性和故障处理。它的核心功能是通过定义策略来应对系统中的瞬态故障。瞬态故障通常是短暂的且可以恢复的，例如网络波动或服务超时。

Polly 的主要功能

重试策略（Retry）： 在出现故障时自动重试预定义次数。
断路器（Circuit Breaker）： 在多次失败后阻止进一步的操作并快速反馈。
超时（Timeout）： 设置操作的最大执行时间。
隔离（Bulkhead Isolation）： 限制并发操作数量，防止资源耗尽。
回退（Fallback）： 提供备用方案以应对失败。
缓存（Cache）： 缓存频繁访问的数据，提高性能。

Polly 的适用场景

网络请求的重试和故障恢复。
微服务之间的通信保护。
高并发场景下的资源隔离。
提高系统响应速度和用户体验。

以下内容将通过实际代码示例和图片链接详细阐释 Polly 的应用。

使用 IHttpClientFactory 和 Polly 实现指数退避重试

在现代微服务中，HttpClient 是一个常用的工具，用于发送和接收 HTTP 请求。通过结合 IHttpClientFactory 和 Polly，可以实现具有指数退避算法的重试策略。

配置 IHttpClientFactory

首先，需要安装 Polly 的扩展包 Microsoft.Extensions.Http.Polly。以下是通过 .NET CLI 安装的命令：

    dotnet add package Microsoft.Extensions.Http.Polly

在应用启动时，配置 HttpClient 和重试策略：

// Program.cs
builder.Services.AddHttpClient()
        .SetHandlerLifetime(TimeSpan.FromMinutes(5))  // 设置生命周期为 5 分钟
        .AddPolicyHandler(GetRetryPolicy());

static IAsyncPolicy GetRetryPolicy()
{
    return HttpPolicyExtensions
        .HandleTransientHttpError()
        .OrResult(msg => msg.StatusCode == System.Net.HttpStatusCode.NotFound)
        .WaitAndRetryAsync(6, retryAttempt => TimeSpan.FromSeconds(Math.Pow(2, retryAttempt)));
}

指数退避算法的原理

指数退避是一种动态调整重试间隔的算法，其核心思想是随着重试次数的增加，延迟时间呈指数级增长。这种方式可以有效减少系统负载，防止重复请求对资源造成冲击。

指数退避算法示意图

通过 Polly 的 WaitAndRetryAsync 方法，可以轻松实现指数退避策略。

为重试策略添加抖动机制

在高并发场景中，指数退避可能导致大量请求在同一时间发出，形成新的请求高峰。为此，可以引入抖动策略，将重试间隔随机化。

抖动策略的实现

以下代码展示了如何在重试策略中添加抖动：

var delay = Backoff.DecorrelatedJitterBackoffV2(medianFirstRetryDelay: TimeSpan.FromSeconds(1), retryCount: 5);

var retryPolicy = Policy
    .Handle()
    .WaitAndRetryAsync(delay);

抖动策略通过随机化延迟时间，有效分散了请求高峰，提高了系统的整体性能。

抖动策略示意图

Polly 的七种核心策略详解

Polly 提供了多种策略，每种策略都适用于特定的场景。以下是对七种核心策略的详细解析。

重试策略（Retry）

重试策略是最常见的故障处理方式，用于在失败时重新尝试操作。

Policy
    .Handle()
    .Retry(3, (exception, retryCount, context) =>
    {
        Console.WriteLine($"开始第 {retryCount} 次重试：");
    })
    .Execute(ExecuteMockRequest);

static HttpResponseMessage ExecuteMockRequest()
{
    // 模拟网络请求
    Console.WriteLine("正在执行网络请求...");
    Thread.Sleep(3000);
    return new HttpResponseMessage(HttpStatusCode.BadGateway);
}

断路器（Circuit Breaker）

断路器用于在多次操作失败后自动中断，防止系统过载。

Policy.Handle()
    .CircuitBreaker(2, TimeSpan.FromMinutes(1));

断路器的状态包括 Closed、Open 和 Half-Open，具体状态转换如下图所示：

断路器状态图

超时策略（Timeout）

超时策略用于限制操作的最大执行时间，以避免长时间的无效等待。

Policy.Timeout(30, onTimeout: (context, timespan, task) =>
{
    // 超时回调
    Console.WriteLine("操作超时");
});

隔离策略（Bulkhead Isolation）

隔离策略通过限制并发操作数量，防止资源耗尽。

Policy.Bulkhead(12, context =>
{
    // 隔离回调
    Console.WriteLine("操作被隔离");
});

回退策略（Fallback）

当操作失败时，回退策略提供备用方案。

Policy.Handle()
    .Fallback(() => UserAvatar.GetRandomAvatar());

缓存策略（Cache）

缓存策略用于提高系统性能，减少重复操作。

var cachePolicy = Policy.Cache(memoryCacheProvider, TimeSpan.FromMinutes(5));
TResult result = cachePolicy.Execute(context => getFoo(), new Context("FooKey"));

策略包（Policy Wrap）

策略包可以将多种策略组合在一起，形成更强大的故障处理机制。

var policyWrap = Policy
    .Wrap(fallback, cache, retry, breaker, timeout, bulkhead);
policyWrap.Execute(...);

FAQ

1. 问：什么是 Polly？它的核心功能是什么？

答： Polly 是一个 .NET 弹性和瞬态故障处理库，核心功能包括重试、断路器、超时、隔离、回退和缓存策略。

2. 问：如何实现指数退避重试？

答：通过 Polly 的 WaitAndRetryAsync 方法，可以设置重试次数和动态延迟时间，实现指数退避。

3. 问：什么是抖动策略？为什么需要它？

答：抖动策略通过随机化重试间隔，分散请求高峰，防止系统因大量同时重试而过载。

4. 问：断路器的三种状态是什么？

答：断路器的三种状态是 Closed（闭合）、Open（打开）和 Half-Open（半开）。

5. 问：如何组合多种策略？

答：使用 Polly 的 Policy.Wrap 方法，可以将多种策略组合在一起，形成一个策略包。

通过本文的介绍，相信您对 Polly 的应用代码及其核心功能有了更深入的理解。希望这些内容能为您的项目提供帮助！