如何构建一个推荐的线程安全频率限制器？

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很久以前，在学习使用Python的deque容器时，我撰写了一篇名为《Python3 deque双端队列创建与使用方法分析》的文章。近期，需要测试线上服务的性能，但又不愿意总是在QA那边排队，于是决定自己写一个性能测试脚本。

很早以前，在学习使用 Python 的deque容器时，我写了一篇文章python3 deque 双向队列创建与使用方法分析。最近需要压测线上服务的性能，又不愿意总是在 QA 那边排队，于是需要自己写一个压测用的客户端。其中一个核心需求就是要实现 QPS 限制。

于是，终究逃不开要在 C++ 中实现一个线程安全的频率限制器。

设计思路

所谓频率限制，就是要在一个时间段（inteval）中，限制操作的次数（limit）。这又可以引出两种强弱不同的表述：

• 强表述：在任意一个长度等于设定的时间段（interval）的滑动窗口中，频率限制器放行的操作次数（count）都不高于限制次数（limit）。
• 弱表述：在一组长度等于设定的时间段（interval）且紧密相连的固定窗口中，每一个窗口里频率限制器放行的操作次数（count）都不高于限制次数（limit）。

不难发现，强表述通过「滑动窗口」的方式，不仅限制了频率，还要求了操作在时间上的均匀性。前作的频率限制器，实际上对应了这里的强表述。但实际工程中，我们通常只需要实现弱表述的频率限制器就足够使用了。

对于弱表述，实现起来主要思路如下：

当操作计数（count）小于限制（limit）时直接放行；

单线程实现

在不考虑线程安全时，不难给出这样的实现。