在網絡中傳輸數據時，為了防止網絡擁塞，需限制流出網絡的流量，使流量以比較均勻的速度向外發送，令牌桶算法就實現了這個功能，可控制發送到網絡上數據的數目，并允許突發數據的發送。

什么是令牌

從名字上看令牌桶，大概就是一個裝有令牌的桶吧，那么什么是令牌呢？

紫薇格格拿的令箭，可以發號施令，令行禁止。在計算機的世界中，令牌也有令行禁止的意思，有令牌，則相當于得到了進行操作的授權，沒有令牌，就什么都不能做。

用令牌實現限速器

我們用1塊令牌來代表發送1字節數據的資格，假設我們源源不斷的發放令牌給程序，程序就有資格源源不斷的發送數據，當我們不發放令牌給程序，程序就相當于被限流，無法發送數據了。接下來我們說說限速器，所謂限速器，就是讓程序在單位時間內，最多只能發送一定大小的數據。假設在1秒發放10塊令牌，那么程序發送數據的速度就會被限制在10bytes/s。如果1秒內有大于10bytes的數據需要發送，就會因為沒有令牌而被丟棄。

改進限速器——加個桶

我們實現的限速器，速度是恒定的，但是在實際的應用中，往往會有突發的傳輸需求（需要更快速的發送，但是不會持續太久，也不會引起網絡擁塞），這種數據碰上我們的限速器，就因為拿不到令牌而無法發送。

對限速器進行一下改動，依然1秒產生10塊令牌，但是我們把產生出來的令牌先放到一個桶里，當程序需要發送的時候，從桶里取令牌，不需要的時候，令牌就會在桶里沉淀下來，假設桶里沉淀了10塊令牌，程序最多就可以在1秒內發送20bytes的數據，滿足了突發數據傳輸的要求，并且由于桶里的令牌被用完，下一秒最多依然只能發10bytes的數據，不會因為持續發送大量數據，對網絡造成壓力。

15行Python代碼實踐令牌桶

令牌桶需要以一定的速度生成令牌放入桶中，當程序要發送數據時，再從桶中取出令牌。這里似乎有點問題，如果我們使用一個死循環，來不停地發放令牌，程序就被阻塞住了，有沒有更好的辦法？

我們可以在取令牌的時候，用現在的時間減去上次取令牌的時間，乘以令牌的發放速度，計算出桶里可以取的令牌數量（當然不能超過桶的大小），從而避免循環發放的邏輯。

接下來看代碼：

import timeclass TokenBucket(object):# rate是令牌發放速度，capacity是桶的大小def __init__(self, rate, capacity):self._rate = rateself._capacity = capacityself._current_amount = 0self._last_consume_time = int(time.time())# token_amount是發送數據需要的令牌數def consume(self, token_amount):increment = (int(time.time()) - self._last_consume_time) * self._rate # 計算從上次發送到這次發送，新發放的令牌數量self._current_amount = min(increment + self._current_amount, self._capacity) # 令牌數量不能超過桶的容量if token_amount > self._current_amount: # 如果沒有足夠的令牌，則不能發送數據return Falseself._last_consume_time = int(time.time())self._current_amount -= token_amountreturn True 復制代碼

掃碼關注Python私房菜

總結

以上是生活随笔為你收集整理的15行Python代码，帮你理解令牌桶算法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。