限流采用令牌桶和滑动窗口算法，数据结构包括环形缓冲区和原子操作；熔断运用断路器模式，数据结构包含滑动窗口、计数器和状态机。gin web 框架中，限流通过判断令牌是否充足来限制请求，熔断通过判断错误率是否达到阈值来触发熔断。

Go 框架中限流和熔断的算法和数据结构

限流

• 令牌桶算法：使用固定速率向桶中添加令牌，当请求到达时，会先从桶中取走一个令牌，若桶中没有令牌，则请求会被拒绝。
• 滑动窗口算法：将时间划分为多个窗口，每个窗口跟踪一定时间段内的请求数。当请求数超过某个阈值时，触发限流。

数据结构

立即学习“go语言免费学习笔记（深入）”；

• 环形缓冲区：用于存储令牌或请求计数。
• 原子操作：确保令牌或请求计数的并发访问安全。

熔断

• 断路器模式：通过熔断机制，当错误率达到一定阈值时，熔断开关将打开，停止处理请求。当错误率下降后，熔断开关将关闭，恢复请求处理。

数据结构

立即学习“go语言免费学习笔记（深入）”；

• 滑动窗口：跟踪一段时间内的错误率。
• 计数器：记录错误计数和成功计数。
• 状态机：管理熔断开关的状态（打开/关闭）。

实战案例

在 Gin Web 框架中，使用如下代码实现限流和熔断：

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "net/http"
    "time"

    "github.com/gin-gonic/gin"
    "github.com/juju/ratelimit"
)

func main() {
    r := gin.Default()

    // 创建限流器，令牌桶算法，每秒最多允许 10 个请求
    limiter := ratelimit.NewBucket(time.Second*1, 10)

    // 限流中间件
    r.Use(func(c *gin.Context) {
        // 尝试从限流器获取令牌
        if !limiter.Allow() {
            c.AbortWithStatus(http.StatusTooManyRequests)
            return
        }
        c.Next()
    })

    // 创建熔断器
    breaker := NewBreaker(10, time.Minute*1)

    // 熔断中间件
    r.Use(func(c *gin.Context) {
        // 检测熔断器状态
        if breaker.IsTripped() {
            c.AbortWithStatus(http.StatusServiceUnavailable)
            return
        }

        // 执行请求
        if _, err := c.Writer.Write([]byte("Hello world!")); err != nil {
            breaker.MarkFailed()
        } else {
            breaker.MarkSuccessful()
        }

        c.Next()
    })

    r.GET("/", func(c *gin.Context) {
        c.JSON(http.StatusOK, gin.H{"message": "Hello world!"})
    })

    r.Run(":8080")
}

这个示例演示了如何使用令牌桶算法实现限流，以及使用断路器模式实现熔断。