什么是平滑限流？它相对于固定、滑动窗口限流，它可以提供某种平滑流量的功能。RateLimiter本意是 速率限制器，而它的2个实现都是平滑的！RateLimiter 有2个实现是 SmoothBursty和SmoothWarmingUp，两个实现都是Smooth开头，表明了其平滑的特性。所以，可以认为RateLimiter是平滑限流器！
SmoothBursty其实很简单，也很好理解，它就是一个没有上限的令牌桶， 因为没有上限，所以允许突发的流量， 不管多少，都能够接受！（当然，其实也是有上限的，是Integer.MAX_VALUE）。但是SmoothWarmingUp的理解难度陡然上升。看到一些文章说，SmoothWarmingUp 看起来是令牌桶， 也有说是漏铜，是吗？ 据我观察，都不准确，如果非要选一个的话，那还是漏桶，因为它本质上是令牌桶上做了修改。SmoothWarmingUp的使用也不难，基本的理解也不难，难的是源码。我从guava 16的版本的源码看到如下的图：
老实说，这个图真难理解。后面我从最新的30.1-jre 版本看到这样的图：
其实现原理大同小异，但是显然 最新的版本命名、设计更加合理， 所以我后面使用最新版本来做分析。最新版的限流器的名字也有一些变化：
WarmingUp -> SmoothWarmingUp
Bursty -> SmoothBursty
halfPermits -> thresholdPermits
可以发现命名更加合理。当然这个也不很重要。
关键字段
下面单独分析 SmoothWarmingUp，即平滑预热限流器。下面对源码中限流器的关键字段或属性做简单介绍，父类提供的字段不难理解：
permitsPerSecond 稳定状态下，每一秒产生多少个许可？
warmupPeriodMicros 预热时间，单位是微秒
但下面的字段很难理解：
maxPermits 最大可以预存的许可。 这里我没有直译，而是使用了预存，当然，你可以理解为预取。 本意是从完全非饱和（冷却）状态到完全饱和（刚好完成预热）状态 的过程可以产生的许可。这个也很不好理解。但是非常关键。其实就是从冷却到刚好完成预热的时间内应该产生的许可。后面我们会发现，它是一个固定的值。为什么是固定？ 其实是通过一系列假设，然后计算出来的。后面详述。对于SmoothBursty来说，这个变量没有意义。
storedPermits 实际预存的许可。这是一个动态变化的值，变化范围就是上面那个图，也就是0 - maxPermits ，你可以理解为预取。 本意是从限流器当前时间所处的状态，到刚好完成预热稳定运行的时间内应该产生的许可。如果当前限流器已经稳定运行，那么固定就是0；为什么要维护这样一个值？ 这个一开始真不好理解。 谁说限流器里面必须一个已存储的许可字段？ 它的实际意义是？ 说不清它的实际意义，因为太抽象。 可以理解为预热限流器内部维护的一个状态，表明的冷热程度。对于SmoothBursty来说，这个变量没有意义。已存储的许可？ 其实有很大的误导性，它并不是对之前未利用的许可的缓存或者存储起来了，而是 表明一种未利用的状态，或者说一种冷热状态！
stableIntervalMicros 稳定状态下，每产生一个许可需要需要消耗的时间。其实说时间间隔 好像更准确，因为它只有在那种连续使用的状态下才能保持稳定。它单位是微秒。stableIntervalMicros 其实就是速度的倒数。间隔越大，当然速度越低。反之亦反。我们把它简称为间隔。比如说速率即permitsPerSecond 是5个/s，那么稳定状态产生一个许可的时间是 1/ permitsPerSecond = 0.2s
slope 斜率，也就是预热的增速
thresholdPermits 许可门槛。限流器处于刚好完成预热的时间点的时候，这个时间点上，速度刚刚好是stableIntervalMicros，如果闲置，那么立即又会开始冷却，也就是速度变小， 它是一个临界点。这个非常难理解。理解它表示一直临界状态非常关键。同时需要注意，为什么我们已经刚好完成了预热，还不是0？ 如果是0， 似乎更合理，但实际上，它就不是。
coldFactor 冷却因子。用于计算从完全冷却的状态，启动限流器，限流器的起始速度。我开始认为预热的最开始的速度，应该是0， 这个是非常错误的理解，导致我后面花了很多时间去纠正。 其实不是的，一开始就有速度了，不过是比较慢（因为是冷却状态）
三个状态&三个阶段
我们要区分，稳定运行、完全预热、预热完成、刚好结束/完成预热， 稳定运行或完全预热是指storedPermits 为0 的时候，预热完成、刚好结束/完成预热是指 速率刚好达到稳定状态的时候。 两者还是不同的。 理解这点非常重要。
要想理解其原理，还有一点需要特别注意，平滑预热限流器有一个冷却的过程，这个过程和预热是反向的。理解这个过程非常的关键。经过我反复的研究，发现其实这样的过程：
冷却状态：storedPermits = maxPermits 的时候
预热过程：间隔从coldFactor * stableIntervalMicros 逐步的、稳定的减少到 stableIntervalMicros，同时storedPermits 从maxPermits减少到 thresholdPermits 的过程 。耗时是warmupPeriodMicros。warmupPeriodMicros 是参数，是固定的，创建的时候就固定了，不能改，除非重建。
临界状态：storedPermits = thresholdPermits 的时候
准稳定阶段：其实我一开始是把storedPermits 从maxPermits减少到0的过程， 当做了预热，好像也没啥大错，但是这样就不好理解源码了！ 而 storedPermits 从thresholdPermits 减少到0 的过程， 是一个稳定的过程，其实我们也可以给与一个命名： 准稳定过程， 我觉得这样的命名是有意义的。。为什么冷却过程的间隔保持不变为 stableIntervalMicros？ 为什么不是从stableIntervalMicros 到 coldFactor * stableIntervalMicros ？一开始，我也认为是应该是一个逐步冷却的过程，虽然这样符合一个人的直观感受，比如 冷却肯定也是 非常热，然后温度慢慢下降吧， 比如开始的冷却过程，烙铁的冷却等等。不好意思，RateLimiter 的冷却就是戛然而止， 就是固定的时长的闲置，不减速的过程，然后戛然而止的速度降为0 （好像也不是0， 而是coldFactor * stableIntervalMicros ...），然后就认为是完全冷却了下来。完全冷却了下来，当然，就会有任何状态的变化了，又相当于回到了 限流器刚创建的时候的样子！
稳定状态：storedPermits = 0的时候
冷却阶段：storedPermits 从0增加到maxPermits 的过程。因为间隔保持为 stableIntervalMicros ，耗时和冷却时间和预热时间完全一样，同样是warmupPeriodMicros。何以确定？两个都是个人为设置的，是为了简化计算。 其实完全可以是不同的。如果相同，所以我们可以计算冷却的间隔：maxPermits / warmupPeriod，为什么？从而stableIntervalMicros = maxPermits / warmupPeriod，从而 maxPermits = warmupPeriod * stableIntervalMicros 。
非人类的设计啊！ 难怪让人很久理解不了！但 这一点思维必须改变过来。本质上说，WarmingUp还是令牌桶，也允许突发，但是每次启动需要预热，即warm/ramp up，然后闲下来之后，它会冷却。冷却的过程，好像也可以理解为漏桶.. 不过当然不是真正意义的漏桶。
理解了前面的各种说明，就不难理解官方的图了。图的横轴是 存储的许可。纵轴是限流器的速率状态，准确说是限流器每产生一个许可的时间。 这两个指标怎么会有如此密切的关联？ 而且是如此简单的折线关系？ 刚开始的时候，非常懵，后面才明白，其实也是蛮合理的，一切都是为了保证 预热限流器的预热特效，为了使这个特性完全实现， 也是想尽办法。
首先，坐标系原点到底是什么东西？ 确实也不好理解。按照上面的分析，原点其实就是稳定运行时候的限流器的状态。但对于预热过程，它其实没有意义。对于冷却过程，它是冷却过程的起点！ 理解这点非常重要。 虽然是两个相反的过程，但是也完全有机的整合到了一个坐标系。我想如果分开为下面的两个图， 是不是更加好理解呢？
实际中，两个过程除了有一个共同的起点、终点之后，其实没其他关系了。所以说，实际关系不大，但我们可以做一些假设，以简化问题。
坐标系的面积是什么？是时间！ 一般来说，时间只是一个坐标，但是这里做了坐标的变换，这里面积竟然是时间！ 千万要注意！
计算和求解
随便在横轴的一个点（不能超出0 - max），那么限流器所处的状态就是半冷半热状态！如果我们画一条竖线，那么左边的面积是到刚好完成预热 并且到稳定状态的时间。而右边的就是它到完全冷却需要的时间。注意到 冷却的时间是 一个矩形。而预热+准稳定的时间是 一个 不规则四边形！ 为什么不规则啊！其实官方的图有很大的误导性，而且刚好 冷却速度和稳定的速度是一样的，所以重叠为一个不规则四边形。如果分开两个图， 会更加好理解！对于下图任意一点，其实都是处于半冷半热的状态，如果继续冷却（即闲置），那么往右走，最多到maxPermits位置，如果重新使用（即调用acquire方法），那么往左走，最多走到原点。往左走，获取N个permit，那么可能是下图所示，可以累计计算绿色和红色部分的面积 作为时间！
再次说明，storedPermits 是目前为止，过去的未利用的资源； 冷却之后再次使用，是否还需要预热？是应该更慢还是更快？ 这个其实没有唯一答案，还是得看具体场景； 启动时候的初始预热和冷却之后再次使用，其实还是不同的，所以； 其实实际的工业应用中，情况可能更加复杂。那就可能不是简单一条折线能够描述的了！ an unused RateLimiter 实际表示限流器的下一个可以实际获取的许可 是之前的时间。 acquire(100) 难道需要等100s？ 显然非常不合理。实际的做法都是，直接开始，然后把后续的请求延迟，延迟到acquire(100) 实际结束的时间点。 acquire(3) is equivalent to { acquire(1); acquire(1); acquire(1); }, or { acquire(2); acquire(1); }, etc, since the integral of the function in [7.0, 10.0] is equivalent to the sum of the integrals of [7.0, 8.0], [8.0, 9.0], [9.0, 10.0] (and so on), 问题是，maxPermits的含义是？ 其实maxPermits 跟预热没关系，它表明的是 完全稳定到完全冷却之间可未被利用的 许可。是缓存起来的许可。 因为 冷却时间是固定的，冷却速度也是确定的， 所以 maxPermits 就这样被计算出来了！冷却时间、 冷却速度 是两个假设，完全是人为的假设； thresholdPermits 是怎么计算的？ 首先maxPermits 已经有了，然后冷却的面积因为涉及thresholdPermits，不可以直接计算，我们需要通过列方程计算：
假设
1 冷却速度固定，间隔为stableIntervalMicros
2 冷却时间 = 预热时间
那么有：
warmupPeriodMicros = coolDownPeriodMicros
warmupPeriodMicros = (maxPermits - thresholdPermits) / (stableIntervalMicros + coldFactor * stableIntervalMicros) / 2
coolDownPeriodMicros = stableIntervalMicros * maxPermits
其中 warmupPeriodMicros、coldFactor 是参数，coldFactor固定是3；stableIntervalMicros 也可以由参数直接计算。故这是一个三元一次方程， 变量为coolDownPeriodMicros maxPermits thresholdPermits。 如果2个假设不满足，那么无法求解！
计算可得：
thresholdPermits = maxPermits - 2 * maxPermits / ( 1 + coldFactor)
令coldFactor = 3， 那么 thresholdPermits = maxPermits / 2 。这个也是默认设置。
令coldFactor = 1， 那么 thresholdPermits = 0； 也就是说， 如果预热也是平直的过程，那么。。
令coldFactor = 5， 那么 thresholdPermits = 2 * maxPermits / 3； 以此类推。。
总之，不管coldFactor 是多少， 完全稳定到完全冷却的图形中，消耗 maxPermits 是相同的， 它们右边的图形是部分重叠的。 如果maxPermits 不相同？ 那么问题不好求解。
很累的总结
为什么从 冷却、半冷却状态回到 完全预热状态 需要走一条折线？ 这个是最难理解的？为什么 预热结束后 还需要走一段横线。从完全冷却 预热到完全稳定， 需要消耗maxPermits ， 花费时间是 warmupPeriodMicros + stableIntervalMicros * thresholdPermits； 而从完全稳定冷却到 完全冷却，需要的时间是warmupPeriodMicros ， 两者并不一样。为什么不一样？ 为什么不是一个逆过程？ 感觉还是因为预热。 就是说 预热需要时间，速度比较慢，冷却就快一些！如果是这样， warmupPeriod = coolDownPeriod 还能够成立吗？ 看你怎么理解 warmupPeriod ， warmupPeriod其实是加速的过程，但是速度稳定之后， 并不是立即预热完毕。 比较拗口啊。
反反复复说了这么多，自己都觉得非常啰嗦了。总之 thresholdPermits 所处时间点，是个临界点。 理解上面各个关键字段和各种状态转变了之后，你就不会有那么多为什么了，然后源码也就不难理解了！
